PE 120-94 Normativ Compensarea Puterii Reactive

Aleea Lt. Av. Gh. Stlpeanu 11, sector 1 Bucureti 011481 Reg. Com. J40/4279/2003 Cod Unic de nregistrare:15327036

Tel/fax: (021)-665 73 96 Mobil: 0727 147 057 E-mail: [email protected]

Contract nr. 6/28.07.2008

Revizuire PE 120/94 Instruciuni pentru compensarea puterii reactive n reelele electrice de distribuie a energiei

electrice i la consumatorii finali.

Faza a III-a: Revizuire PE 120/94 Instruciuni pentru compensarea puterii reactive n reelele electrice de distribuie a energiei electrice i la consumatorii finali

- redactare finala

Elaborator SC CI_SEE srl: ing. Nicolae Opriiu

Responsabil lucrare SC Electrica SA: ing. Gheorghe Mazilu ing. Nicolae Lazr

Director programe,

prof.dr.ing. Bogdan Nicoar

Decembrie 2008

Consultan i Inginerie pentru Sisteme Electroenergetice

Ediia 1 Revizia 4 1

CUPRINS

I. SCOP......................................................................................................................................3

II. DOMENIUL DE APLICARE...............................................................................................3

III. TERMINOLOGIE I ABREVIERI .....................................................................................4

IV. ACTE NORMATIVE DE REFERIN ..............................................................................8

V. ALEGEREA TIPURILOR DE INSTALAII DE COMPENSARE A PUTERII REACTIVE. ECHIPAMENTE NECESARE. ............................................................................11

V.1 Compensarea puterii reactive n reelele de distibuie..................................................11 V.2. Compensarea puterii reactive la consumatorii industriali ..........................................12

V.2.1. Creterea factorului de putere prin mijloace stabilite la proiectarea instalaiilor consumatorilor.....................................................................................................................12 V.2.2. Creterea factorului de putere prin mijloace naturale, la instalaiile existente .13 V.2.3. Creterea factorului de putere folosind surse specializate de putere reactiv ...14

V.3. Alegerea tipului de instalaii de compensare ................................................................14 V.4 Amplasarea bateriilor de condensatoare........................................................................16

VI. CONDIIILE PRIVIND COMPENSAREA PUTERU REACTIVE N NODURILE CU REGIM DEFORMANT ...............................................................................................................18

VII. METODOLOGIA DE CALCUL PRIVIND COMPENSAREA PUTERII REACTIVE ..20 VII.1. Compensarea puterii reactive n reelele de distribuie (RED)................................20 VII.2. Compensarea puterii reactive la un consumator industrial.....................................20

VIII. MSURI DE PROTECIA MEDIULUI...........................................................................22

ANEXA 1 .....................................................................................................................................23 CALCULELE TEHNICO-ECONOMICE ...............................................................................23


Ediia 1 Revizia 4 2

ANEXA 2 .....................................................................................................................................26 REALIZAREA INSTALAIILOR DE BATERII DE CONDENSATOARE-DERIVAIE .....26

A 2.1 Schemele de principiu pentru bateriile de condensatoare.........................................26 A 2.2 Realizarea bateriilor de condensatoare .......................................................................26 A 2.3. Elementele componente ale bateriilor de condensatoare..........................................26 A 2.4. Diverse ...........................................................................................................................27

ANEXA 3......................................................................................................................................29 EXEMPLE DE CALCUL...........................................................................................................29

A 3.1. Compensarea puterii reactive la un consumator industrial .....................................29 A 3.2 Compensarea puterii reactive n cadrul RED ........................................................34


Ediia 1 Revizia 4 3

I. SCOP

Art. 1 Scopul instuciunii este acela de a promova i impune reguli i cerine tehnice minime necesare pentru compensarea puterii reactive n reelele electrice ale operatorului de distribuie (OD) i la consumatorii industriali astfel nct s se asigure o funcionare economic, cu pierderi minime de energie i pentru a se asigura o funcionare fiabil.

II. DOMENIUL DE APLICARE

Art. 2 a) Prezentele instruciuni se aplic att la compensarea puterii reactive n reelele electrice de distibuie (RED), ct i la compensarea puterii reactive la consumatorii industriali. b) Instruciunile de compensare au drept scop stabilirea modalitilor de realizare a

compensrii puterii reactive n reelele de distribuie i la consumatorii industriali, pe baz de criterii tehnico-economice. Sarcina compensrii puterii reactive revine difereniat att consumatorilor industriali ct i operatorului de distribuie (OD).

Art. 3 Necesarul de surse de putere reactiv, pentru fiecare OD i factorul de putere optim de funcionare pe zon, se determin prin studiu de sistem, pentru fiecare etap de dezvoltare a RED.

Odat stabilit cantitatea de surse de putere reactiv ce-i revine, fiecare OD urmeaz s asigure, printr-un studiu detaliat de zon repartiia optim a acestei cantiti, pentru a obine o eficien tehnico-economic maxim.

n acest scop instruciunea arat: a) Modul de determinare a puterii reactive care trebuie compensat, tipul i

amplasamentul instalaiilor de compensare, pentru a obine avantaje maxime. b) Modul n care se pune n eviden eficiena economic a compensrii puterii reactive. c) Pentru consumatorii industriali:

c1) modul de determinare a puterii reactive care trebuie compensat, tipul i amplasamentele instalaiilor de compensare n cadrul instalaiilor consmatorului, pentru a obine avantaje economice maxime;

c2) modul n care se pune n eviden eficiena economic a compensrii puterii reactive;


Ediia 1 Revizia 4 4

c3) consideraiile privind realizarea compensrii puterii reactive la consumatorii cu regim deformant.

III. TERMINOLOGIE I ABREVIERI

Art. 4 n sensul prezentei instruciuni noiunile de mai jos au urmtoarele semnificaii:

4.1. Element de condensator (sau element)- partea indivizibil a unui condensator, constituit din armturi separate printr-un dielectric.

4.2. Condensator (sau unitate) ansamblul format din unul sau mai multe elemente de condensator, aezate ntr-o singur cuv i legate la borne de ieire.

4.3. Baterie de condensatoare (sau baterie treapt) ansamblul de condensatoare racordate electric ntre ele.

4.4. Tensiunea nominal a condensatorului (Un) valoarea efectiv a tensiunii ntre borne pentru care condensatorul a fost conceput s o poat suporta continuu n condiiile de mediu ambiant specificate.

4.5. Puterea nominal a condensatorului (Qn) puterea reactiv la tensiunea nominal i la frecvena nominal, pentru care a foste realizat condensatorul.

4.6. Curentul nominal (In) valoarea efectiv a curentului ce trece printr-o born de ieire a condensatorului, cnd acesta furnizeaz puterea sa nominal la tensiunea i frecvena nominal.

4.7. Celul general de MT celula de condensator racordat la barele principale ale staiei de distribuie, destinat alimentrii unei baterii de condensatoare cu mai multe trepte.

4.8. Celul de treapt MT celula de condensator destinat alimentrii unei trepte de putere a bateriei i care se alimenteaz la rndul ei de la barele principale prin celula general de MT.

4.9. Factor de putere neutral valoarea factorului de putere mediu lunar, stabilit prin lege pe care trebuie s-o realizeze consumatorul pentru a fi scutit de plata energiei reactive.


Ediia 1 Revizia 4 5

4.10. Factor de putere optim valoarea factorului de putere, la un palier de sarcin, rezultat prin optimizarea tehnico-economic a compensrii puterii reactive consumate n acel

palier.

4.11. Echivalent minim de pierderi reducerea minim de pierderi (kW) pentru care se justific amplasarea unui MVAr n reea.

4.12. Compensator static ansamblul unitar cu reglare automat realizat din baterii de condensatoare sau filtre de armonici i bobine, reglat s poat funciona inductive i capacitiv pentru compensarea puterii reactive n nodul n care este instalat.

4.13. Filtru de armonic n montaj serie constituit dintr-o inductan i un ansamblu de condensatoare (racordate n serie, paralel sau mixt ), acordat pe o frecven armonic parazit, multiplu ntreg (n) al frecvenei fundamentale a sistemului (50 Hz) i care este destinat scurtcircuitrii armonicii parazite i compensrii puterii reactive n nodul n care este instalat.

4.14 Consumatori industriali - Sunt consumatorii de energie electric a cror instalaii electrice consum cantiti importante de energie reactiv din reea n regim normal de funciune i la pornire. Principalele tipuri de instalaii i echipamente cu caracter industrial sunt : acionari cu motoare electrice, transformatoare MT/JT, redresoare, convertizoare statice de tensiune i frecven, transformatoare speciale, etc.

4.15. Consumator (de energie electric) : persoan fizic sau juridic care cumpr energie electric pentru uzul propriu sau pentru un subconsumator racordat la instalaiile sale. Sunt definii ca mici consumatori cei cu puteri contractate de 100 kW sau mai mici pe loc de consum (cu excepia consumatorilor casnici). Sunt definii ca mari consumatori cei cu puteri contractate de peste 100 kW pe loc de consum.

4.16. Consumator final de energie electric : persoan fizic sau juridic romn sau strin care cumpr sau consum energie electric pentru uzul propriu i eventual pentru un alt

consumator racordat la instalaiile sale.


Ediia 1 Revizia 4 6

4.17 Furnizor de energie electric : persoan juridic titular a unei licene de furnizare care asigur alimentarea cu energie electric a unuia sau mai multor consumatori, pe baza unui contract de furnizare.

4.18. Operator de distribuie (OD): persoan juridic titular a unei licene pentru distribuie i deintoare a unei reele electrice de distribuie situat ntr-o anumit zon, definit prin licen cu niveluri de tensiune pn la 110 kV inclusiv ce asigur alimentarea cu energie electric a consumatorilor situai n acea zon.

4.19. Operator de transport: Compania Naional de Electricitate, care n baza licenei de operator de transport deine, exploateaz, ntreine, modernizeaz i dezvolt reeaua electric de transport.

4.20. Reeaua electric de distribuie (RED): reea electric prin care se transmite energia electric n zonele de consum i se distribuie la consumatori. Reeaua include linii electrice cu tensiunea de cel mult 110 kV, instalaii electrice i echipamente de msur.

4.21. Reea electric de transport : reea electric de nalt tensiune, de 220 kV i mai mult prin care se transport la distan puteri electrice importante.

4.22. Abrevieri

SR Standard romn aprobat dup 28.aug.1992

CEI (IEC)

Comitetul electrotehnic internaional.

NTE Norm Tehnic Energetic.

LEA Linie electric aerian.

LES Linie electric subteran.

LTC Linie de telecomunicaii.

OD Operator de distribuie.

RED Reea electric de distribuie.

ST Staie transformare.

PT Post transformare.

PA Punct de alimentare.


Ediia 1 Revizia 4 7

OS Operator de sistem.

PE Prescripie energetic.

SEN Sistemul Energetic Naional.

JT Joas tensiune.

IT nalt tensiune. MT Medie tensiune.

AT Autotransformatoare.

FE Furnizor de energie.

RET Reeaua electric de transport.

4.23. n prezenta instruciune se folosesc urmtorii termini pentru indicarea gradului de obligativitate a prevederilor:

Trebuie , este necesar, urmeaz , indic obligativitatea strict a respectrii prevederii respective;

de regul indic faptul c prevederea respectiv trebuie s fie aplicat n majoritatea cazurilor, iar nerespectarea prevederii este admis cu justificarea n proiect.

se admite indic o soluie satifctoare, care poate fi aplicat numai n situaii particulare fiind obligatoriu justificarea ei n proiect;

se recomand indic o soluie preferabil, care trebuie s fie luata in considerare la alegerea soluiei, dar care nu este obligatorie.


Ediia 1 Revizia 4 8

IV. ACTE NORMATIVE DE REFERIN

Art. 5 Urmtoarele documente normative conin prevederi care prin menionarea lor n acest text constituie prevederi valabile pentru prezentul normativ. La momentul publicrii prezentului normativ ediiile indicate erau n vigoare.

a). acte normative:

Legea nr.13/2007 Legea energiei electrice

Legea nr. 319/2006 Securitatea i sntatea muncii. HGR 1425/2006 de aprobare a normelor de aplicare.

Legea nr.307/2006 Legea privind aprarea mpotriva incendiilor.

Legea nr.137/2002 Legea proteciei mediului.

Ordinul MMSS nr.275/2002

Norme specifice de protecia muncii pentru transportul i distribuia energiei electrice.

HGR nr.918/2002 Stabilirea procedurii cadru de evaluare a impactului asupra mediului.

Decizie ANRE

101/2000 Codul tehnic al reelei electrice de distribuie.

HGR nr.1007/2004 Regulamentul de furnizare a energiei electrice la consumatori.

b). Prescripii energetice

PE 111-11/94 Instruciuni pentru proiectarea staiilor de conexiuni i transformare. Baterii de condensatoare unt.

PE 143/94 Normativ privind limitarea regimului nesimetric i deformant n reelele electrice.

PE 142/80 Normativ privind combaterea efectului de Flicker n reelele de distribuie. (republicat n 1993)

PE 011/90 Normativ privind calculul comparativ tehnico-economic la instalaiile de producere, transport i distribuie a energiei


Ediia 1 Revizia 4 9

electrice i termice.

PE 026/92 Normativ de proiectare a Sistemului Energetic Naional.

1E-Ip 19/95 ndreptar de proiectare pentru bateriile de condensatoare derivaie (unt) din staiile de 110 kV / MT.

I7-02 Normativ privind proietarea i executarea instalaiilor electrice cu tensiuni pn la 1000 Vca i 1500 Vcc.

PE 103/92 Instruciuni pentru dimensionarea i verificarea instalaiilor electromagnetice la solicitri mecanice i termice n condiiile curenilor de scurtcircuit.

I5-79 Norme de proiectare i executare a instalaiilor de ventilaie.

PE 132/2003 Normativ pentru proiectarea reelelor electrice de distribuie public.

ID 17 Normativ privind proiectarea instalaiilor electrice n medii cu pericol de explozie.

PE 102/R Normativ pentru proiectarea instalaiilor de conexiuni i distribuie cu tensiuni pn la 1000Vca n unitile energetice.

c) standarde

SR EN 61.921 (CEI 61.921)

Condensatoare de putere. Baterii de condensatoare pentru compensarea factorului de putere la joas tensiune.

IEC 60.871 Condensatoare unt pentru reeaua de curent alternativ cu tensiuni superioare de 1000V.

IEC 60.252-1 Condensatoare pentru motoare de curent alternativ.

IEC 60.071-1 Coordonarea izolaiei. Definiii, principii, reguli.

IEC 60.664 Coordonarea izolaiei pentru echipamentele din sistemele de JT.

IEC 60.529 Grade de protecie.

IEC 60.050 International Electrotehnical Vocabulary.

CEI 1000 (2)(3)(4)

Compatibilitatea electromagnetic.

CEI 60.439 Tablouri de joas tensiune. (1)(3) SR EN 50.160 / Caracteristicile tensiunii furnizate de reelele publice de


Ediia 1 Revizia 4 10

98 distribuie.

SR EN 60529/95 Grade normale de protecie asigurate prin carcase.

SR EN 60.831-1:2001

Condensatoare unt de putere auto regeneratoare destinate a fi instalate n reelele de curent alternativ cu tensiune nominal pn la 1000 V inclusiv. Caracteristici funcionale, ncercri, reguli.

SR EN 60.931-1 :2001

Condensatoare unt de putere neautoregeneratoare destinate a fi instalate n reelele de curent alternativ cu tensiunea nominal mai mic de 1 kV inclusiv. Partea I Generaliti, ncercri, reguli, ghid de instalare.



V. ALEGEREA TIPURILOR DE INSTALAII DE COMPENSARE A PUTERII REACTIVE. ECHIPAMENTE NECESARE.

V.1 Compensarea puterii reactive n reelele de distibuie.

Art. 6 Pentru reelele OD mijloacele de compensare utilizate vor fi : a) Baterii de condensatoare reglabile, conectate n MT i/sau n 110 kV. b) Filtre de armonici (acolo unde este cazul) conectate la MT sau 110 kV. c) Compensatoare statice instalate n nodurile ce necesit reglajul automat al puterii

reactive inductive i capacitiv.

Art. 7 n cazuri justificate prin studiu de soluie, pot fi utilizate i compensatoare sincrone, acolo unde se cere calitate deosebit n reglajul puterii reactive i al tensiunii.

Art. 8 Se pot utiliza n regim de compensator sincron i generatoare sincrone care nu sunt utilizate pentru producerea de putere activ (grupuri ce urmeaz a se casa sau grupuri hidro n afara orelor de vrf).

Art. 9 Bateriile de condensatoare pot fi instalate n reeaua de MT sau n cea de JT i sunt fixe sau reglabile. Cele reglabile pot fi prevzute cu comutare manual sau automat a treptelor.

Alegerea tipului bateriei de condensatoare este n funcie de variaiile curbei de sarcin ale nodului n care se monteaz bateria i de rezultatele calculului economic.

Art. 10 Filtrele de armonici pot fi instalate n reeaua de 110 kV, MT sau n cea de JT, i sunt racordate pe frecvenele armonicilor parazite. Alegerea frecvenelor de acord pentru acestea se face n funcie de armonicile parazite depistate prin msurtori specializate conform PE 143/94.

Art. 11 Mijloacele de compensare a puterii reactive se stabilesc pe baza calculelor de optimizare tehnico-economic a investiiilor respective. Se aloc surse de putere reactiv att timp ct aceste surse se justific prin scderea pierderilor de putere activ n reea i se respect benzile de tensiune n regimuri normale i de avarie.



V.2. Compensarea puterii reactive la consumatorii industriali

Art. 12 Soluiile de compensare cele mai utilizate la consumatorii industriali vor fi bateriile de condensare i filtrele de armonici pentru cazurile n care consumatorii nu necesit absorbie de putere reactiv i compensatoare statice pentru cazurile n care reglajul puterii reactive este necesar a se realiza inductive i capacitiv.

Art. 13 Factorul de putere optim de funcionare pe fiecare zon a OD se determin periodic prin studiu de reea (sistem local).

Consumatorii industriali au obligaia realizrii factorului de putere neutral stabilit prin calcul de ctre OD pentru a fi scutii de plata energiei reactive.

V.2.1. Creterea factorului de putere prin mijloace stabilite la proiectarea instalaiilor consumatorilor

Art. 14 Se vor adopta, pe ct posibil, scheme tehnologice de funcionare, caracterizate printr-un factor de putere ridicat. Se va alege judicios puterea motoarelor i transformatoarelor electrice, evitndu-se supradimensionrile. Se va evita supradimensionarea parametrilor instalaiilor de redresare comandate.

Art. 15 n afara cazurilor n care procesul tehnologic impune utilizarea motorului sincron, instalarea acestui tip de motor, pentru ridicarea factorului de putere, se va putea adopta numai dac rezult avantajos tehnico-economic, n comparaie cu folosirea motorului asincron, mpreun cu o baterie de condensatoare la borne (vezi anexa 1, pct.1.1).

Art. 16 La proiectarea reelei de distribuie a consumatorului se recomand s se ia n consideraie compensarea puterii reactive, ca mijloc de optimizare a soluiei de realizare a reelei respective. Se recomand ca reeaua s fie conceput de la nceput cu instalaiile sale de compensare a puterii reactive, care asigur compensarea necesar i nivelul de tensiune normat, cu cheltuieli minime (investiii, cheltuieli anuale).Stabilirea structurii optime pentru reeaua de distribuie, inclusiv compensarea puterii reactive necesara in fiecare etapa, se va face prin compararea tehnico-economica a variantelor, folosind metoda cheltuielilor totale actualizate( conf. PE011)



Art. 17 La consumatorii cu regim deformant, se vor prevedea, n studiul de fezabilitatea, fondurile necesare pentru dotarea cu instalaii de compensare a puterii reactive inclusiv dotarea cu filtre absorbante pentru armonici.

Consideraiile asupra dimensionrii instalaiilor de compensare la consumatorii cu regim deformant sunt date n cap. VI.

Art. 18 La consumatorii cu sarcini reactive fluctuante, la proiectare se vor prevedea instalaii de compensare a puterii reactive, corelate cu necesitatea reducerii fluctuaiilor de tensiune la valorile normate (conform PE 142), att n reelele OD, ct i n instalaiile consumatorului.

Art. 19 Stabilirea caracteristicilor instalaiilor de compensare a puterii reactive, la consumatorii care produc fluctuaii de tensiune (flicker) se va face ntotdeauna prin studii elaborate de organizaii specializate.

V.2.2. Creterea factorului de putere prin mijloace naturale, la instalaiile existente

Art. 20 Principalele msuri de cretere a valorii factorului de putere sunt urmtoarele: a) funcionarea n paralel a transformatoarelor de putere dup grafic de pierderi minime,

ori de cte ori condiiile de exploatare permit acest lucru (se va verifica i stabilitatea la scurtcircuit);

b) exploatarea motoarelor sincrone la limita economic a capacitii de producere a puterii reactive;

c) limitarea mersului n gol al motoarelor asincrone, al transformatoarelor de sudare i al altor transformatoare speciale, cu regim de funcionare intermitent, dac durata dintre operaii depete 10 s, atunci cnd din punct de vedere tehnologic acest lucru este posibil i nu apar implicaii tehnice;

d) utilizarea comutatoarelor stea-triunghi la motoarele asincrone de joas tensiune, care sunt ncrcate sistematic sub 40 % din sarcina nominal, pentru funcionarea de durat a motoarelor n conexiune stea;

e) nlocuirea motoarelor asincrone i a transformatoarelor supradimensionate, pe baz de analiz tehnico-economic, fcut cu metoda cheltuielilor totale actualizate;

f) meninerea n exploatare i funcionarea la capacitatea proiectat a instalaiilor de compensare existente ntr-un regim corelat cu condiiile de exploatare stabilite de furnizor.



Art. 21 Creterea factorului de putere prin mijloace naturale se recomand cu prioritate.

V.2.3. Creterea factorului de putere folosind surse specializate de putere reactiv

Art. 22 n scopul creterii factorului de putere pn la valoarea justificat tehnico-economic, dup ce au fost epuizate toate posibilitile de cretere a factorului de putere prin mijloace naturale, se ia n consideraie instalarea de surse specializate de putere reactiv (baterii de condensatoare, filtre de armonici i compensatoare statice).

Art. 23 Puterea reactiv ce trebuie compensat prin surse specializate se determin astfel nct, prin reglaj, s se asigure valoarea factorului de putere neutral att la vrful de sarcin al sistemului, ct i la puterea medie zilnic a consumatorului.

V.3. Alegerea tipului de instalaii de compensare

Art. 24 Bateriile de condensatoare unt se vor utiliza, de regul, ca mijloc specializat de compensare a puterii reactive. Ele sunt mai economice dect compensatoarele sincrone i statice, la gama puterilor curente, i au condiii mai simple de exploatare.

Art. 25 Pentru consumatorii care prezint regim deformant sau fluctuaii rapide de sarcin reactiv (flicker), se recomand utilizarea de surse statice de putere reactiv, reglabile cu tiristoare.

Art. 26 Se pot utiliza n regim de compensator sincron generatoare i motoare sincrone, n cazul n care aceast funcionare rezult economic avantajoas n raport cu alte surse.

Art. 27 Bateriile fracionate (cu mai multe trepte de putere) se adopt n situaiile n care variaia sarcinii reactive impune o adaptare a bateriei la curba de sarcin, astfel nct, n regimuri de sarcin mici, consumatorul s nu debiteze energie reactiv n sistem. Fracionarea bateriilor mai este impus de posibilitile tehnice de rupere a curenilor capacitivi de ctre ntreruptoare.

Art. 28 De regul, bateriile de condensatoare sunt de joas tensiune sub 250 kVAr i bateriile de medie tensiune cu puteri sub 1000 kVAr vor fi prevzute cu posibilitatea de



deconectare manual, prin ntreruptor sau contactor i vor fi protejate mpotriva scurtcircuitelor.

Art. 29 n cazurile n care bateriile de condensatoare se monteaz n instalaii cu variaii importante de sarcin reactiv i n cazurile n care puterea bateriei de medie tensiune depete 1000 kVAr, se vor alege, de regul, baterii de condensatoare comandate automat, n funcie de puterea reactiv.

Art. 30 Bateriile de joas tensiune, cu puteri sub 100 kVAr, pot fi racordate direct la bornele receptoarelor, ca baterii fixe, fr aparataj de deconectare propriu; acest tip de baterie se poate folosi i pentru a compensa consumul de putere reactiv de mers n gol al transformatoarelor de distribuie n urmtoarele condiii:

- puterea bateriei nu va depi 20 % din puterea nominal a transformatorului;

- transformatoarele vor fi echipate pe MT cu ntreruptoare.

Art. 31 Pentru compensarea individual a motoarelor asincrone de medie i joas tensiune se recomand s se conecteze direct la bornele motoarelor respective baterii de condensatoare cu o putere care s nu depeasc 90 % din consumul de putere reactiv al motorului n gol. Conectarea bateriilor se va face cu verificarea prealabil a regimului deformant.

Art. 32 Realizarea i exploatarea bateriilor de condensatoare trebuie s se fac cu respectarea normelor de tehnic a securitii muncii pentru instalaii electrice, conform Cap IV.

n anexa 2 se dau indicaii privind realizarea instalaiilor de baterii de condensatoare la MT i JT.

Dotarea instalaiilor de compensare a puterii reactive cu aparataj de msur i proiecie se va face conform instruciunii PE 111-11/94 i recomandrilor CEI (Cap. IV).

Art. 33 nainte de a comanda un echipament de compensare se recomand verificarea cu atenie la locul de instalare a condiiilor reelei (ex. Distorsiuni armonice).

De asemeni se recomand ca, condensatoarele s nu funcioneze niciodat la cureni superiori valorii maxime specificate n CEI 60.831-1 sau CEI 60.931-1.

Art. 34 Este indicat ca fiacre baterie de condensatoare sau fiecare treapt s fie prevzut cu dispozitive pentru a descrca bateria dup deconectarea de la reea.



V.4. AMPLASAREA BATERIILOR DE CONDENSATOARE Art. 35 Amplasarea bateriilor de condensatoare se stabilete pe baza calculelor tehnico-

economice, innd seama de urmtoarele recomandri: a) Bateriile de condensatoare se instaleaz cu prioritate n noduri alimentate prin circuite

puternic ncrcate, dac compensarea duce la eliminri sau amnri de investiii costisitoare n reea i la reduceri importante de pierderi de energie.

b) Pentru a se obine reduceri ct mai mari de pierderi de putere i de energie, bateriile de condensatoare se amplaseaz ct mai apropare de centrul de consum.

c) Bateriile de condensatoare automatizate i fracionate se instaleaz numai la bare cu consum important; puterea pe treapt va fi de maximum 250 kVAr la joas tensiune i cuprins ntre 1000 i 4800 kVAr la medie tensiune.

d) Bateriile de joas tensiune se instaleaz, de regu!a, in interior; bateriile de medie tensiune se recomand s se instaleze n exterior. Instalaiile de compensare a puterii reactive trebuie s ndeplineasc condiiile tehnice specifice consumatorului unde se vor amplasa.

n cazul motoarelor, bateriile de condensatoare se instaleaz de regul n interior. e) Bateriile de condensatoare de joas tensiune pot fi amplasate n mai multe moduri, n funcie de schem i avantaje legate de dimensionarea instalaiei:

- Compensarea global se aplic cnd sarcina este continu i stabil iar bateria de condensatoare se conecteaz la barele tabloului principal de distribuie de JT a instalaiei i rmne n funciune pe durata regimului.

- Compensarea sectorial se aplic n cazul n care evoluia sarcin- timp difer n diferite pri ale instalaiei, bateria de condensatoare se conecteaz la barele de distribuie ale fiecrui distribuitor local.

- Compensarea individual se aplic atunci cnd puterea motorului este semnificativ n comparaie cu puterea ntregii instalaii. Condensatoarele se conecteaz n acest caz direct la bornele motorului.

Funcionarea condensatoarelor la o tensiune mai mic dect cea nominal la diminuarea puterii acestora.

f) Aparatele de ntrerupere i de protecie i conexiunile trebuie s poat suporta solicitrile electrodinamice i termice generate de supraintensiti tranzitorii de curent de mare amplitudine i de frecven ridicat care se pot produce n momentul punerii sub tensiune a bateriilor de condensatoare.



Aspectele legate de dimensionarea bateriilor, schemele de conexiuni practicate i instalaiile de comand, control, protecie, sunt reglementate n normativul PE 111-11/94.

Art. 36 Este necesar s se determine forma de und a tensiunii i caracteristicile reelei nainte i dup instalarea condensatoarelor. Cnd exist surse de armonici precum dispozitive electronice de putere se recomand a se lua msuri speciale.

Supracureni de mare amplitudine la frecvene nalte se pot produce cnd condensatoarele sunt puse n funciune. Se pot produce regimuri tranzitorii cnd o treapt a bateriei este conectat in paralel cu alte fraciuni care sunt deja sub tensiune. Se poate reduce aceste supraintensiti comutnd condensatoarele prin intermediul unei rezistene sau introducnd o bobin de inductan n circuitul de alimentare al fiecrei seciuni a bateriei.

Valoarea de vrf a supracurenilor tranzitorii datorit comutrii trebuie limitat la un maxim de 100 IN (conform CEI- 831-1).

b). Se recomand a se proteja condensatoarele mpotriva supracurenilor cu ajutorul releelor maximale, reglate pentru a comanda deconectarea cnd curentul depete limita admisibil specificat n CEI 60.831-1 i CEI 60.931-1.

La deconectarea bateriei, aparatajul de comutaie (ntreruptorul sau contactorul) trebuie s fie capabil s rup curentul maxim capacitiv al bateriei.

Art. 37 Se recomand deconectarea condensatoarelor n perioadele de funcionare cu sarcin redus, cnd datorit acestora nivelul tensiunii este mrit.

Datorit creterii tensiunii, saturarea circuitelor magnetice ale transformatoarelor poate fi

considerabil. n acest caz se produc armonice cu amplitudine anormal, una putnd fi amplificat de rezonana ntre transformator i condensator.



VI. CONDIIILE PRIVIND COMPENSAREA PUTERII REACTIVE N NODURILE CU REGIM DEFORMANT

Art. 38 n cazul compensrii puterii reactive la consumatorii cu regim deformant trebuie avute n vedere urmtoarele precauii:

a) Regimul deformant are ca efect i solicitarea, peste limita admis, a instalaiilor statice de compensare a puterii reactive.

n nodurile n care se constat existena unui regim deformant, parametrii acestui regim nu trebuie s depeasc nivelurile limit admise n normativul PE 143.

Consumatorii care depsc nivelurile limit admise, pentru oricare din parametrii regimului deformant, trebuie s ia msuri de limitare a lor prin instalarea filtrelor de armonici sau a compensatoarelor statice.

Obligaia consumatorilor privind limitarea regimului deformant, conform valorilor admise, se refer la punctul de racord cu sistemul i se recomand realizarea lui i n incinta reelelor consumatorului.

b) Instalaia de condensatoare se va proiecta avnd n vedere necesitatea evitrii solicitrilor peste limitele admisibile Imax=1,3 In, Umax= 1,1 Un i Qmax=1,43 Qn , unde Un, In i Qn sunt valori nominale n regim sinusoidal).

Depirea curentului maxim admisibil la condensatoare poate fi cauzat de circulaia armonicilor de curent, produse de receptoarele deformante.

n acest scop, instalaiile de compensare cu baterii de condensatoare de la consumatorii cu regim deformant trebuie s se verifice din punctul de vedere al curentului i al tensiunii maxime, ce pot aprea n regim deformant (verificrile se vor face conform PE 143).

c) Pentru soluia de compensare preconizat trebuie s se studieze repartiia tuturor armonicilor de curent n ramurile schemei, inclusiv n ramurile bateriei de condensatoare. Se va verifica i posibilitatea apariiei fenomenului de rezonan (aceast examinare se face pe scheme echivalente, cu impedane i admitane calculate pentru fiecare armonic i considernd receptoarele deformante ca generatoare de curent sau tensiune).

Art. 39 n cazul n care rezult o depire a curentului admisibil i atunci cnd apar condiii de rezonan, se vor lua urmtoarele msuri:

a) aplicarea de soluii pentru limitarea curenilor armonici generai (redresoare cu numr mare de faze, reglarea aprinderii, conjugarea judicioas a grupelor de conexiuni ale transformatoarelor instalaiilor de redresare);



b) realizarea de filtre absorbante de armonici, acordate pe principalele armonici cu parametrii justificai n prealabil, pe baza unui studiu cu msurtori;

c) conectarea de reactoare n .serie cu bateriile de condensatoare i acordarea filtrului astfel creat nct, la oricare din armonicile existente, cu excepia fundamentalei, circuitul refulant s aib o reactan inductiv; un astfel de circuit este un filtru refulant.

Acesta se va utiliza numai n cazul n care parametrii regimului deformant sunt sub valorile prescrise.

Art. 40 n urma interaciunii dintre condensatoarele de corecie a factorului de putere i dispozitivele generatoare de armonici din instalaie, trebuie s nu conduc la apariia distorsiunilor inacceptabile ale formei curentului i tensiunii n reeaua de alimentare. Ex: Pentru JT valoarea THD (total harmonic distorsion) maxima admis este de 4-5% pentru tensiune.



VII. METODOLOGIA DE CALCUL PRIVIND COMPENSAREA PUTERII REACTIVE

VII.1. Compensarea puterii reactive n reelele de distribuie (RED)

Art. 41 Metodologia de calcul pentru compensarea puterii reactive n reelele de distribuie const in parcurgerea urmtoarelor etape de calcul:

a) Prin studiu de sistem, elaborat, de regul, la intervale de doi ani, se stabilete pentru etapa analizat necesarul de surse de putere reactiv pentru reelele de distribuie ale OD.

b) Se modeleaz n detaliu reeaua de MT a OD i se calculeaz regimurile staionare pentru palierele de vrf de sarcin (de iarn - VSI i de var -VSV )i minimul de sarcin (gol noapte var -GNV) pentru fiecare an al perioadei analizate.

c) Regimurile staionare calculate la pct. b vor fi optimizate prin alocarea surselor de putere reactiv utiliznd programe specializate. Se aloc surse de putere reactiv, att timp ct instalarea acestora conduce la o reducere de pierderi in reea, mai mare sau egal cu echivalentul minim de reducere de pierderi (valorile acestui echivalent sunt date in anexa 1 pct. 1.2.).

d) Soluiile obinute prin calcul pentru un anumit an de funcionare n diverse paliere se intersecteaz sau se reunesc, obinndu-se soluia de compensare necesar pentru fiecare OD analizat n anul respectiv (intersecia sau reuniunea soluiilor se va face pe baza justificrii economice). Se verific dac soluia astfel rezultat nu depete cantitatea totala de surse de putere reactiv alocate OD si se determin n acelai timp i regimul optim de funcionare al surselor de putere reactiv pe diverse paliere i ani de funcionare.

e) Se calculeaz eficiena economic a amplasrii de putere reactiv n reea exprimat sub forma duratei de recuperare a investiiilor n sursele de compensare.

n anexa 3.2 se prezint un exemplu de calcul privind compensarea reelelor unui OD.

VII.2. Compensarea puterii reactive la un consumator industrial

Art. 42 Factorul de putere necesar de asigurat de ctre consumatorii industriali este factorul de putere neutral.

Etapele de calcul privind determinarea soluiei de compensare sunt urmtoarele:



a) Se calculeaz pe curba de sarcin de putere activ (P) i reactiv (Q), pentru zile calendaristice (zi de lucru iarn i var) la vrf de sarcin, puterea reactiv ce trebuie compensat pentru asigurarea factorului de putere.

Din analiza curbelor de sarcin din zilele caracteristice va rezulta i oportunitatea fracionrii bateriilor de condensatoare.

Se va face n prealabil o analiz a regimului deformant conform PE 143/94, n vederea alegerii modului de compensare a puterii reactive (compensare simpl, compensare si filtrare).

b) Amplasarea surselor de putere reactiv n schema intern a consumatorului se va studia n mai multe variante posibile de amplasare, n scopul obinerii eficienei maxime a compensrii. Se va ine seama de recomandrile de la Cap V.2-V.4.

c) Se calculeaz eficiena economic a compensrii puterii reactive, exprimat sub forma timpului de recuperare a investiiilor n sursele de compensare instalate la consumator.

n anexa 3.1 este prezentat un exemplu de calcul privind alegerea soluiei optime de compensare la un consumator industrial.



VIII. MSURI DE PROTECIA MEDIULUI

Art. 43 Pentru instalaiile de compensare a puterii reactive n reelele electrice de distribuie a energiei electrice i la consumatori se vor lua msuri pentru reducerea impactului negative al instalaiilor i echipamentelor electrice componente asupra mediului ambiant.

Art. 44 Msurile de protejare a mediului au n vedere urmtoarele aspecte:

a) impactul asupra aezrilor umane din punct de vedere al polurii electromagnetice, chimice i de depozitare a deeurilor.

b) monitorizarea impacturilor asupra mediului pe durata exploatrii.

Art. 45 Documentaia pentru instalaiile de condensatoare i compensatoare statice trebuie s cuprind toate datele i informaiile necesare, inclusiv planul de management i monitorizare care va include aciuni de reducere a impactului sub aspectele:

a) electromagnetic; b) chimic; c) mecanic .

n documentaie se vor trata la solicitarea beneficiarului i cerinele cuprinse n procedurile proprii n vederea obinerii acordului de mediu.



ANEXA 1 (A1) CALCULELE TEHNICO-ECONOMICE

A1.1. Indicaii privind efectuarea comparaiei economice ntre motorul sincron i motorul asincron compensat

Se compar din punct de vedere tehnico-economic varianta utilizrii unui motor sincron cu varianta utilizrii unui motor asincron, prevzut cu compensare individual, realizat cu baterii de condensatoare.

Din punct de vedere tehnic, variantele sunt echivalente, motoarele fiind de aceeai putere. Puterea reactiv pe care o poate da motorul sincron, n funcie de necesiti, este furnizat n cazul soluiei cu motor asincron de ctre bateria de condensatoare.

Comparaia economic se va face pe baza criteriului cheltuielilor totale actualizate (CTA). Acestea se compun astfel:

Varianta I cu motor sincron:

CTA1= Is+ it

ja

=

+1

)1( [Ca1Is+Ps.Tu.CDE-Vr]

Unde: Is este investiia total n motorul sincron (lei); Ps - pierderile de putere activ n motorul sincron (kW), corespunztoare regimului de

funcionare;

Ca1 - cota de cheltuieli anuale (%) din investiia total (circa 8 % la MT i 11 % la JT); Tu - timpul de utilizare anual a motorului (h/an); CDE - costul energiei active (lei/kWh); Vr - valoarea remanent a investiiei;

a - rata de actualizare (conform PE 011); T - durata de viat a bateriei de condensatoare.

Varianta a II-a cu motor asincron compensat:

CTA2= IAS+IBC+iT

ia

=

+1

)1( [Ca2IAS+Ca3IBC+PAS.Tu.CDE-VrAS]

unde:



IAS este investiia total n motorul asincron (lei); IBC - investiia total n bateria de condensatoare (lei); PAS - pierderile de putere activ, nsumate din motorul asincron i bateria de

condensatoare (kW); Ca2 - cota de cheltuieli anuale la motorul asincron (6 % la MT i 9 % la JT) din investiia n

motor;

Ca3 - cota de cheltuieli anuale (11%) din investiia n baterie de condensatoare; VrAS - valoarea remanent a investiiei n motorul asincron;

T - durata de via a bateriei de condensatoare.

Pierderile de putere activ la motorul sincron i asincron variaz n funcie de coeficientul de ncrcare al motorului:

K=PnomPutil

La motorul sincron variaia pierderilor este i n funcie de puterea reactiv absorbit, sau debitat de motor, dup cum acesta funcioneaz n regim subexcitat sau supraexcitat.

Pierderile de putere activ n motorul sincron se pot calcula simplificat, conform relaiei:

Ps= Rst 22

2

U

QKPn +

+

ex

erot iR

2

+Po

Unde:

Rst este rezistena nfurrii statorice (); K - coeficientul de ncrcare (%); - randamentul real al motorului, corespunztor regimului de ncrcare; Q - puterea reactiv (absorbit sau debitat) de motor (VAr); U - tensiunea nominal la bornele motorului (V);

Rrot - rezistena nfurrii rotorice, inclusiv rezistena nfurrii excitatricei (); ie - curentul de excitaie (ie ie nominal) (A); P0 - pierderile de mers n gol ale mainii sincrone (W). n cazul motorului asincron, pierderile se calculeaz cu formula:

PAS= (1-) nompK



Valorile Rst, Rrot i ie se obin pentru fiecare tip de motor n parte de la furnizorul de echipament.

A.1.2.. Determinarea echivalentului minim de reducere de pierderi (kW/MVAr)necesar instalrii unui MVAr n RED

Determinarea echivalentului minim de reducere de pierderi, necesar instalrii unui MVAr, se face cu relaia:

=compQP (kW/MVAr)

Pentru calculul echivalentului minim de reducere de pierderi, necesar instalrii unui MVAr n retea (), s-a utilizat metoda cheltuielilor totale actualizate.

Metoda const n compararea cheltuielilor totale actualizate, pe o perioad de T ani, n varianta compensat cu cele n varianta necompensat.

a) Cheltuielile totale actualizate n varianta necompensat sunt:

C1==

T

iCDEP

1..Pi(1+a)-1

unde:

Pi este reducerea de pierderi ce s-ar obine prin compensare (kW); PCDE - costul specific al energiei (lei/kWh); - timpul de pierderi (h/an); a - rata de actualitate;

T - durata de via a bateriei de condensatoare.

b) Cheltuielile totale actualizate n varianta compensat sunt:

C2= Isurse+ iT

iasurse aC

=

+1

)1( -Vr Unde:

Isurse este investiia n surse de compensare (lei)

Ca surse - cheltuielile anuale cu sursele de compensare (lei);

Vr - valoarea remanent actualizat a sursei de compensare. Prin egalarea cheltuielilor C1 = C2 se determin valoarea minim [kW/MVAr] a reducerii

de pierderi necesar justificrii instalrii unui MVAr n surse de compensare.



ANEXA 2 (A2)

REALIZAREA INSTALAIILOR DE BATERII DE CONDENSATOARE-DERIVAIE

n aceast anex sunt prezentate date cu caracter orientativ cu privire la modul de realizare a instalaiilor de baterii de condensatoare care sunt utilizate n reelele OD i ale consumatorilor industriali.

Informaiile cuprinse n anex sunt cele disponibile la momentul ntocmirii prezentei instruciuni.

A 2.1 Schemele de principiu pentru bateriile de condensatoare

n figurile 1 i 2 se indic tipurile i amplasamentele posibile pentru instalaiile de baterii de condensatoare de medie i joas tensiune, utilizate n scopul compensrii puterii reactive n reelele OD ca i la consumatorii industriali.

Bateriile de condensatoare de medie tensiune i de joas tensiune pot fi: - baterii de condensatoare fixe (poziiile 1, 6, 8, 9); - baterii de condensatoare comutabile, manual sau automat, nefracionate sau fracionate: n

2 - 3 trepte de puteri egale la medie tensiune (poziiile 3, 4, 5) sau n 4 - 5 trepte de puteri inegale la joas tensiune (poziiile 2,7).

A 2.2 Realizarea bateriilor de condensatoare

La realizarea bateriilor de condensatoare este necesar s se respecte indicaiile generale de proiectare cuprinse n instruciunea PE 111-11 i in CEI (Cap.IV).

n funcie de necesitile i de disponibilitile sale, beneficiarul poate achiziiona instalaia de baterii de condensatoare ca furnitur complet sau o poate realiza n conformitate cu indicaiile cuprinse n proiectele tip elaborate de unitile specializate.

A 2.3. Elementele componente ale bateriilor de condensatoare

A 2.3.1 La alegerea componentelor o atenie special trebuie acordat punerii n acord a categoriei lor de temperatur ambiant cu cea a ansamblului.



Aparatura necesar coreciei automate a factorului de putere al unei instalaii de JT cuprinde: regulatorul, siguranele fuzibile, aparatura de comutaie, condensatoarele i inductanele. Acestea pot fi instalate astfel nct s fac parte integrant din pupitrul general.

Aceast aparatur poate fi de asemenea plasat ntr-o celula separat a pupitrului general sau adugat n carcasa comun a pupitrului general. Exist i varianta n care condensatoarele i eventual inductanele sunt montate la distan, dac se impune o mai bun disipare a cldurii degajate de aceste echipamente.

A 2.4. Diverse

A 2.4.1 Amplasarea unei baterii de condensatoare se va face numai n urma unor msurtori privind existena i mrimea regimului deformat.

A 2.4.2. Modul de funcionare al bateriei de condensatoare va fi corelat cu automatizrile existente n instalaia respectiv (AAR, RAR, DASf)

A 2.4.3 Se vor face, de asemenea, verificri asupra posibilitii apariiei fenomenului de rezonan pe armonicile superioare (conform PE 143), ceea ce ar conduce la deteriorarea echipamentelor de compensare.

Fig. 1. Posibiliti de amplasare a bateriilor de condensatoare n reelele de distribuie

Nr. bateriei Treapta de tensiune. Observaii

1 Baterie fix 2

JT

Baterie comutabil manual sau automat



3 idem 4

MT

idem

Fig 2. Posibiliti de amplasare a bateriilor de condensatoare n incinta consumatorului

Nr. bateriei Treapta de tensiune

Observaii

5 Baterii comutabile manual sau automat

6

MT Baterii fixe la bornele motoarelor n conexiune stea sau triunghi.

7 Baterii comuta bile marual sau automat

8 Baterie fix

9

JT Baterii fixe la bornele motoarelor n

conexiune stea sau triunghi cu borne inaccesibile.



ANEXA 3 (A 3 )

EXEMPLE DE CALCUL

A 3.1. Compensarea puterii reactive la un consumator industrial

A 3.1.1 Caracteristicile generale ale consumatorului

Consumatorul este alimentat din reeaua de 110 kV printr-un transformator de 40 MVA 110/6 kV, cu punctul de separaie fa de reeaua OD pe partea de 110 kV a transformatorului. Regimul de funcionare al sistemului n punctul de racord este considerat sinusoidal.

Nivelul de compensare cerut corespunde factorului de putere neutral, cos = 0,92. Curba de sarcin pentru o zi de lucru caracteristic este dat n figura 1 i corespunde

valorilor prezentate n tabelul 1. Din analiza curbei de sarcin se observ c puterea absorbit din sistem la vrf de sarcin este de (13319+j 8858) kVA, n varianta necompensat corespunztoare unui factor de putere de 0,832.

TABELUL 1

DATE ORARE PRIVIN PUTEREA ACTIV I REACTIV CONSUMAT DE CONSUMATORUL STUDIAT

Puterea reactiv Momentul T

(h) Puterea

activ

cerut Pc (MW)

Cerut fr compensare Qc

(MVAr)

Cerut la cos = 0,92 Q1=Pc.tg (MVAr)

De

compensat

Q2=Qc-Q1 (MVAr)

A bateriei Qbat (MVAr)

1 2 3 4 5 6

1 9.7 6.77 4.10 2.67 2.90

2 9.75 6.80 4.10 2.70 2.90

3 8.25 5.76 3.49 2.27 2.90

4 9.50 6.63 4.03 2.60 2.90

5 9.50 6.63 4.03 2.60 2.90

6 9.00 6.75 3.80 2.95 2.90

7 10.10 7.57 4.28 3.29 3.20



8 11.60 8.70 4.92 3.78 3.20

9 11.90 8.92 5.04 3.88 3.20

10 12.60 9.45 5.34 4.11 3.20

11 12.46 9.34 5.28 4.06 3.20

12 12.83 8.53 5.43 3.10 3.20

13 13.04 8.67 5.52 3.15 3.20

14 13.04 8.67 5.52 3.15 3.20

15 13.23 8.79 5.60 3.19 3.20

16 12.45 8.28 5.30 2.98 3.20

17 12.13 8.06 5.70 2.36 3.20

18 13.32 8.86 5.64 3.22 3.20

19 11.58 7.70 4.90 2.80 3.20

20 11.58 7.70 4.90 2.80 3.20

21 11.45 7.9 4.85 3.14 3.20

22 11.52 8.04 4.88 3.16 3.20

23 11.18 7.80 4.70 3.10 3.20

24 11.90 8.30 5.04 3.26 3.20

Nu s-a prezentat aici curba de sarcin pentru zilele de srbtoare, deoarece n aceste zile consumul este foarte redus, compus numai din iluminat, nclzire .a., realiznd un factor de putere peste cel neutral. Se consider c ntr-un an de zile numrul zilelor lucrtoare este de 250, restul de 110 zile fiind zile de srbtoare sau de revizie.

Schema electric de principiu a reelei interne de distribuie (MT, JT) este dat n figura 2.

A 3.1.2 Determinarea caracteristicilor instalaiilor de compensare

a) n tabelul 1 s-au calculat valorile orare ale puterii reactive medii orare, corespunztoare factorului de putere de tarifare, pentru curba de sarcin a unei zile de lucru caracteristice:

Q1=Pc.tg

Unde: Pc este puterea orar consumat;

tg valoarea tangentei corespunztoare factorului de putere de 0,92:



tg = 92,0

)92,01( 2= 0,424

b) Valoarea puterii reactive ce trebuie compensat (Q2) s-a determinat ca diferen ntre puterea reactiv consumat (corespunztoare factorului de putere neutral) i puterea reactiv Q1:

Q2= Qc-Q1 c) Din analiza valorilor orare ale puterii reactive, Q2, se observ c acestea variaz ntre

2,3 MVAr i 4,1 MVAr, puterea reactiv necesar la vrf de sarcin (ora 18) fiind de 3,2 MVAr.

Pentru determinarea modului de funcionare al instalaiilor de compensare s-a ales ca puterea maxim a acestor instalaii s fie de 3,2 MVAr, corespunztoare puterii de vrf de sarcin. Cu aceast putere se va aciona 18 h/zi ntre orele 7-24. Pentru restul de 6 ore, puterea reactiv necesar este de 2,9 MVAr. Aceast valoare s-a determinat din necesitatea asigurrii factorului de putere de 0,92 la energia zilnic:

Qbat= 2

max

24

112

T

QTQi

=

;

Unde: Q2 reprezint valorile orare ale puterii reactive de compensate; Qmax puterea bateriilor corespunztoare vrfului de sarcin (3,2 MVAr n cazul nostru); T1 timpul de utilizare zilnic a puterii Qmax; T2 = 24 - T1 timpul de utilizare zilnic a treptei de putere inferioar.

Este necesar ca la alegerea puterii treptelor s se in seama de fptul c, consumatorul nu trebuie s debiteze putere reactiv n sistem.

n cazul unei curbe de sarcin cu variaii mai pronunate, se pot alege mai multe trepte de funcionare ale instalaiilor de compensare.

d) S-au studiat trei variante de amplasare a instalaiilor de compensare n reeaua consumatorului, i anume:

- varianta 1 - compensare la JT i MT (fig.3.a); - varianta 2 - compensare la MT (fig.3.b); - vananta 3 - compensare la barele generale (fig.3.c).



n toate variantele s-a fcut compensarea individual a motoarelor asincrone de 6 kV. Amplasarea bateriilor n cele trei variante s-a fcut astfel nct sa se asigure trepte de putere de 2,9 MVAr, respectiv 3,2 MVAr.

Caracteristicile bateriilor de condensatoare n cele trei variante sunt indicate n tabelul 2.

TABELUL 2

AMPLASAREA I CARACTERISTICILE INSTALAIILOR DE COMPENSARE

Varianta 1: Amplasarea bateriilor la JT i MT

Nr. Nod Puterea (kVAr)

Tensiunea

(kV) Tipul bateriei

1 2 3 4

75 6 Fix la bornele motorului 17

450 6 Comutabil automat cu 1 treapt



26 270 0,4 Comutabil manual

28 180 0,4 Comutabil manual

180 0,4 Comutabil manual 29

315 0,4 Comutabil automat cu 1 treapt

30 450 0,4 Comutabil automat cu 3 trepte

Total 3195

Varianta 2: Amplasarea bateriilor la MT, n seciile de producie





14 600 6 Comutabil automat cu 1 treapt

300 6 Comutabil automat cu 1 treapt 19


Total 3300

Varianta 3: Amplasarea bateriilor la bara general i n seciile de producie (motoare)





225 6 Fix la bornele motorului 18 1050 6 Comutabil automat cu 1 treapt

1200 6 Comutabil manual Bara II 300 6 Comutabil automat cu 1 treapt

Total 3300

Reducerile pierderilor de putere n reea datorit compensrii, calculate la ora de vrf de sarcin n cele 3 variante, sunt prezentate sintetic n tabelul 3 i, n detaliu, pe fiecare element n parte, n tabelul 4.

TABELUL 3

Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3

P (kW) 18 9 8 E (kWh/an) 63000 31500 28000

Pentru determinarea reducerilor anuale de energie de pierderi n cele trei variante, s-a calculat timpul de utilizare al puterii la vrf cu formula:

Tu=250 .f

ii

P

P

var

24

1

=

Unde: 250 reprezint numrul zilelor lucrtoare/an;

=

24

1iiP - suma puterilor orare ntr-o zi lucrtoare;

Pvarf - puterea consumat la vrful de iarn.

A rezultat un timp de utilizare anual a puterii la vrf de 5135 ore. Cu acest timp, din figura 4, reprezentnd diagrama timpului de pierderi n funcie de timpul de utilizare a puterii la vrf i cos s-a determinat timpul de pierderi anual ( = 3500 h/an n cazul nostru). Reducerea de energie de pierderi se obine cu formula:

E=P.



Valorile acestor reduceri de energie de pierderi pentru variantele calculate sunt prezentate n tabelul 3.

Pentru determinarea variantei optime de compensare a puterii reactive n reeaua consumatorului, n tabelul 5 s-a analizat eficiena economic a compensrii, exprimat sub forma timpului de recuperare a investiilor n instalaiile de compensare.

Din analiza rezultatelor prezentate n tabelul 5 se observ c varianta optim este varianta 1 n care se obin maximul de economie de pierderi, minimul de investiie n instalaiile de compensare i rezult cel mai mic timp de recuperare al acestor investiii.

A 3.2 Compensarea puterii reactive n cadrul RED

S-a considerat un exemplu de calcul teoretic. Schema monofilar a reelei OD este dat n figura 5. Analiza s-a efectuat pentru trei paliere de sarcin, palierele caracteristice ale unui an de funcionare. Balanele de puteri active i reactive pe staii, pentru palierele considerate, sunt date n tabelul 6.

Conform studiului de sistem, efectuat n prealabil, a rezultat necesar c n anul analizat OD s amplaseze circa 40 MVAr, baterii de condensatoare, factorul de putere optim fiind de 0,95.

n scopul determinrii amplasamentului optim al bateriilor de condensatoare i al eficienei economice a amplasrii acestora n reelele OD, s-au parcurs urmtoarele etape de calcul:

a) S-au calculat regimurile staionare pentru palierele de VDV, GNV i VSI n ipoteza necompensat;

b) S-a calculat cu ajutorul programului, necesarul de baterii de condensatoare pentru optimizarea funcionrii n fiecare palier de sarcin. Cantitatea necesar rezultat este dat n tabelul 7. Din analizarea soluiilor rezultate pentru fiecare palier de sarcin, corelat cu efectul de reducere a pierderilor pe retea datorit amplasrii bateriilor de condensatoare i cu timpii de utilizare al palierelor, s-a determinat necesarul de baterii de condensatoare pentru anul studiat i modul de repartizare al acestora pe staii. Analiza efectuat a permis i stabilirea politicii optime de reglaj al bateriilor de condensatoare, pe paliere de sarcin.

Rezultatele acestei analize sunt prezentate n tabelul 7. Factorii de putere optimi rezultai pe paliere au valori cuprinse ntre 0,94-0,96, ceea ce

asigur realizarea unui factor de putere optim de 0,95:

cos =2

1

1

+

a

r

WW

Unde:



Wa=PcVSI.TuVSI+PcVDV.TuVDV+PcGNV.TuGNV

Wr=QcVSI.TuVSI+QcVDV.TuVDV+QcGNV.TuGNV Pc, Qc este puterea activ, reactiv consumat la un anumit palier de sarcin; Tu timpul de utilizare a palierului de sarcin respective.

c) S-a calculat eficiena economic a amplasrii bateriilor de condensatoare n reelele OD. Rezultatele acestui calcul sunt prezentate n tabelul 8.

TABELUL 4 TABEL CU PIERDERILE DE PUTERE ACTIV (P) I REACTIV (Q)

PE ELEMENTELE SCHEMEI Variantele de compensare la cos = 0,92

Varianta

necompensat Varianta 1 la JT

i MT

Varianta 2 la MT

n secii

Varianta 3 la bara general

Nr.

elementu

-lui din

schem P(kW) Q(kVAr) P(kW) Q(kVAr) P(kW) Q(kVAr) P(kW) Q(kvar)

1-13 0,8 0,25 0,8 0,25 0,8 0,25 0,8 0,25

13-25 3,71 27,45 3,71 27,45 3,71 27,45 3,71 27,45

2-14 1,10 0,68 0,94 0,54 0,83 0,5 1,10 0,68

14-26 7,24 45,89 6,33 41,35 7,24 45,89 7,24 45,89

3-15 0,4 0,24 0,4 0,24 0,4 0,24 0,4 0,24

4-16 5,23 29,28 5,23 29,88 5,23 29,88 5,23 29,88

5-17 2,18 1,31 1,65 0,99 1,65 0,99 1,65 0,99

6-18 12,83 5,03 10,04 3,94 10,04 3,94 10,04 3,94

7-19 2,28 0,95 2,4 0,95 1,75 0,69 2,28 0,95

19-27 2,40 18.08 2,28 18,08 2,28 18,08 2,40 18.08

8-20 0,68 0,41 0,68 0,41 0,68 0,41 0,68 0,41

9-21 2,01 1,21 1,73 1,04 2,01 1,21 2,01 1,21

21-28 9,28 56,40 8,25 50,93 9,34 56,4 9,28 56,40

10-22 4,52 1,77 3,56 1,4 4,52 1,77 4,52 1,77

22-29 10,99 64,63 8,93 54,37 10,99 64,63 10,99 64,63

11-23 4,40 1,73 3,39 1,32 4,40 1,73 4,40 1,73

23-30 17,25 89,90 13,75 73,77 17,25 89,90 17,25 89,90

12-24 2,69 1,63 2,69 1,63 2,69 1,63 2,69 1,63

31-24 8,29 51,15 8,29 51,15 8,29 51,15 8,29 51,15

32-24 5,17 35,54 5,17 35,54 5,27 35,54 5,17 35,54

Trafo

110kV

36,04 650,0 31,00 560,8 31,00 560,0 31,00 560,0

Total 139,43 1084,13 121,22 955,26 130,37 992,28 131,1 992,72



Note:

1) Calculul pierderilor de putere activ i reactiv s-a fcut innd seama de puterile vehiculate i de cele injectate de sursele de putere reactiv, precum i de valoarea rezistenelor i reactanelor diverselor elemente de circuit.

2) Reducerea de pierderi prin compensare: a) Pierderile de putere: - varianta 1: 139,43 - 121,22 = 18,2; - varianta 2: 139,43 - 130,37 = 9,06; - varianta 3: 139,43 131,13 = 8,30.

b) Pierderile de energie: Se amplific pierderile de putere cu .



TABELUL 5 ELEMENTE PENTRU CALCULUL EFICIENEI ECONOMICE A COMPENSRII PUTERII REACTIVE

Variante de compensare la cos = 0,92 Nr. crt. Specificaia U.M. Varianta fr compensare,

Vc V1 V2 V3

1 2 3 4 5 6 7 8

Consum propriu-zis 13180 13180 13180 13180

Pierderi n reea 139 121 130 131

existente - - - - Pierderi n instalaia de compensare noi - 11,2 11,3 11,3

Producie net central proprie - - - -

1 Putere activ

Deficit acoperit din sistem

kW

13319 13312 13321 13322 Consum propriu-zis 7954 7954 7954 7954

Pierderi reea 1084 955 992 993

Aport capacitiv al cablurilor -180 -180 -180 -180

existente - - - - Producie n instalaiile de compensare noi - 3195 3300 3300

Producie central proprie - - - -

2 Putere reactiv


kVAr

8858 5534 5466 5467 Consum propriu-zis 67679300 67679300 67679300 67679300

Pierderi n reea 486500 423500 455000 458500

existente - - - - Pierderi n instalaiile compensare noi - 57512 58026 58026

Producie net central proprie - - - -

3 Energie activ anual


kWh

68165800 68160312 68192326 68195826



Consum propriu-zis 40843790 40843790 40843790 40843790

Pierderi n reea 3794000 3342500 3472000 3475500

Aport capacitiv al cablurilor -924300 -924300 -924300 -924300

existente - - - - Producie n instalaiile de compensare noi - 16406325 16945500 16945500

Deficit acoperit din sistem 43713490 26855655 26445990 26449490

4 Energie reactiv anual

Cot de energie suplimentar

kVArh

14811191 - - -

La ora de vrf a sistemului 0,83 0,92 0,92 0,92 5 Factorul de putere la deficit

La energie anual

0,84 0,93 0,93 0,93

Putere total instalat kVAr - 3195 3300 3300 6 Noua instalaie de compensare

Cost total de investiii (cca 5000lei/kVAr- ex. de calcul)

lei - 15975000 16500000 16500000

Tax de putere - - - -

Cost de energie activ 4983*106 4982,5*106 4984,8*106 4985,1*106

Cost energie reactiv - - - -

La instalaiile de compensare

lei

109,6*106 1,757*106 1,815*106 1,815*106

7 Cheltuieli anuale

Cheltuieli anuale totale 5092,6*106 4984,3*106 4986,6*106 4986,9*106

8 Eficiena compensrii

Timpul de recuperare al investiiei ani 0,15 0,16 0,16



TABELUL 6

BALANE DE PUTERI ACTIVE I REACTIVE PE STAII

Puterea aparent (S=P+jQ) produs n central (MVA)

Puterea aparent (S=P+jQ) consumat n staii (MVA)

Denumirea

staiei

VDV GNV VSI VDV GNV VSI

ST 1 4,5+j1,7 3,5+j1,6 5,3+j1,8

ST 2 7+j2,5 4,8+j1,6 10+j3,1

ST 3 1,5+j1,3 1,1+j1 2,5+j1,6

ST 4 7,5+j2,5 57+j1,8 8+j3

ST 5 27+j23 25+j20 27+j23 27+j24 85+j20 28+j24

ST 6 7,5+j3 7+j3 8+j3,2

ST 7 7,5+j4,5 5,5+j3,1 7,9+j5

ST 8 5,3+j3 3,5+j2,2 5,5+j3,1

ST 9 2+j1,3 1,5+j1,2 2,2+j1,4

ST 10 - - -

ST 11 88+j36 66+j3 108+j4

ST 12 38+j2,5 2,8+j2,2 4,2+j2,7

ST 13 3,2+j1,5 2,7+j1,3 3,8+j1,7

ST 14 12+j1,7 6,8+j2,5 12,7+j4,8

ST 15 17+j1,4 1,2+j0,7 2+j1,5

ST 16 1,7+j1,4 1,1+j0,7 2+j1,5

ST 17 7+j3,6 5,1+j2,6 9,5+j5

ST 18 8+j6,6 8,3+j7 8,5+j7



ST 19 6,7+j2,9 6,6+j2,8 7,2+j3,1

ST 20 6+j3,8 4+j2,8 7+j3,9

ST 21 4,5+j2 4+j2,8 4,8+j3,1

ST 22 2,5+j1,8 1,9+j0,9 2,8+j1,9

ST 23 2,2+j1,4 2+j1,3 2,3+j1,4

ST 24 7,5+j3,5 5,8+j3 8+j3,6

ST 25 5,4+j2,5 5+j2 5,6+j2,6 6+j2,8 5+j2,6 6,5+j3

ST 26 6,5+j3,3 4+j2,7 7+j3,5

ST 27 2+j1,3 1,7+j1,2 2,4+j1,5

ST 28 5,5+j2,2 3,2+j1,5 6+j2,2

ST 29 1,5+j0,8 1,4+j0,6 1,7+j0,9

ST 30 8,5+j4,5 6,5+j4 9,2+j4,6

ST 31 2,5+j2 2,5+j2 2,5+j2 20,5+j11 16,8+j9 21,5+j12

ST 32 2,5+j1,5 1,7+j0,9 3+j1,8

ST 33 3,5+j1,6 2,1+j1,4 3,8+j1,7

TOTAL 34,9+j27,5 33+j24 35+j27,6 201,9+j114 159,1+j93 224+j123

cos

cons-surs

- - - 0,89 0,88 0,89



TABELUL 7

REZULTATE DE CALCUL PRIVIND AMPLASAREA OPTIM A BATERIILOR DE CONDENSATOARE N REELELE OD

Rezultatele programului

privind necesarul de baterii de

condensatoare (MVAr) pe paliere

Necesarul de baterii de

condensatoare (MVAr) n funciune pe paliere de sarcin

Denumirea

staiei

VDV GNV VSI

Necesarul

de baterii de

condensatoare

(MVAr) de instalat

VDV GNV VSI

1 2 3 4 5 6 7 8

ST 1 - - - - - - -

ST 2 - - 3 - - - -

ST 3 - - - - - - -

ST 4 2,4 - 2,4 2,4 2,4 - 2,4

ST 5 - - - - - - -

ST 6 - - - - - - -

ST 7 3 3 3 3 3 3 3

ST 8 3 - 3 3 3 - 3

ST 9 - - - - - - -

ST 10 - - - - - - -

ST 11 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4

ST 12 - - - - - - -

ST 13 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2

ST 14 2,4 - 2,4 2,4 2,4 - 2,4

ST 15 - - - - - - -

ST 16 - - - - - - -

ST 17 2,4 - 2,4 2,4 2,4 - 2,4

ST 18 6 6 6 6 6 6 6

ST 19 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8

ST 20 2,4 1,2 2,4 2,4 2,4 1,2 2,4

ST 21 - - - - - - -

ST 22 - - - - - - -

ST 23 - - - - - - -

ST 24 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2

ST 25 - - - - - - -

ST 26 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2

ST 27 - - 1,2 - - - -

ST 28 - - 1,2 - - - -



ST 29 - - - - - - -

ST 30 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4

ST 31 6 3 8,4 8,4 6 3 8,4

ST 32 - - - - - - -

ST 33 - - - - - - -

TOTAL 37,8 23,4 45,6 40,2 37,8 23,4 40,2

cos

rezultat pe

paliere

0,96 0,94 0,96



TABELUL 8

CALCULUL EFICIENEI ECONOMICE A AMPLASRII BATERIILOR DE CONDENSATOARE N REELELE OD

Palierul de sarcin VDV GNV VSI

Putere (MW) 1,5 0,8 1,8 Reducerea de pierderi datorat

amplasrii bateriilor

de condensatoare

Energie(MWh) 4050 2720 4256

Reducerea de pierderi de energie

(MWh) anual 11026

Costul pierderilor de energie

economisite (lei) 806 106

Costul surselor de compensare (lei) 200 106

Cheltuieli anuale cu sursele de

compensare (11 % I) (lei) 22 106

Timpul de recuperare al investiiei

T rec=anE

surse

CCI

(ani)

0,3

Fig. 1. Curbele de sarcin activ i reactiv pentru o zi de lucru caracteristic



Fig.2. Schema electric de principiu a consumatorului studiat



VARIANTA 1 Amplasarea bateriilor la JT i MT

VARIANTA 2 Amplasarea bateriilor la MT n seciile de producie

VARIANTA 3 Amplasarea bateriilor la baia general

Fig.3 Scheme electrice de principiu cu amplasarea bateriilor de condensatoare n diverse variante



Fig. 4. Variaia timpului de pierderi n funcie de durata de utilizare a puterii maxime



Fig. 5. Schema monofilar a reelei OD

PE 120-94 Normativ Compensarea Puterii Reactive

Documents

Transcript of PE 120-94 Normativ Compensarea Puterii Reactive