SISTEME DE ILUMINAT SOLID-STATE CU LED.

INTERACȚIUNEA ȘI EFECTUL ACESTORA ASUPRA PERFORMANȚEI REȚELEI

ELECTRICE

CUPRINS

• Motivare

• Elemente fundamentale legate de calitatea energiei

• Schimbări legate de tipul sarcinilor si modul de consum

• Concluzii

ILUMINATUL SOLID-STATE CU LED

• In urma cu doar15 ani penetrarea tehnologiei de tip SSL cu LED in

iluminat era privita cu scepticism

• Pana in 2020 va avea o pondere de aproape 80% in iluminatul

general

• In 2030 va produce o economie de energie in iluminat de aproape

50%

MOTIVARE• Penetrarea unor “tipuri noi” de sarcini neliniare rezultate

din:

Iluminare eficienta

Consumatori Electronici- invertoare, convertoare etc

Aparate electrice casnice

Vehicule electrice

• Impact in reteua electrica: reducerea eficientei, fiabilitatii, calitatii, reglementari special de cablare(neutru considerat purtator de current)

ANALIZA

• Pana recent in rețeaua de alimentare de joasa tensiune de 230V,

sarcina tipica pentru iluminatului electric a fost în principal de tip

rezistiv (lămpi cu incandescență) și / sau tip inductiv (în principal

lămpi fluorescente).

• Creșterea exponențială a numărului sistemelor de iluminat Solid-

State a modificat considerabil această situație.

• Sistemele de iluminat care utilizează LED-uri au efect asupra

performanței rețelei electrice din sistemului energetic, si reprezintă

o sarcina neliniara ce poate produce dezechilibre.

EFECTE DE ORDIN GENERAL

• Supraîncălzirea transformatoarelor

• Defectarea condensatoarelor ca urmare a armonicelor excesive sau

stress in dielectric

• Pierderi in cabluri

• Încărcarea conductorului de neutru

• Deconectarea siguranțelor automate

• Precizia măsurării energiei consumate

ELEMENTE FUNDAMENTALE

• Analiza funcționarii sistemului de rețele electrice cu sarcini

neliniare de tip SSI-LED se poate determina prin calculul

efectului fiecărei armonici individuale distribuite prin

diferitele impedanțele ale sistemului. Analiza Fourier indică

faptul că curentul absorbit de către convertorul AC/DC are

o componentă de frecvență fundamentală plus toate

armonicelor impare (a 3-a, a 5-a, 7-lea, al 9-lea, 11-lea,

etc.).

EFECTUL ARMONICILOR• Încălzirea conductorilor ca urmare: current de

sarcina circula adițional, redistributia densitatii

de curent (skin effect)

• Armonica a 3-a: fără fundamentala prin N dar

armonica a 3-a este 300%

Incalzireaconductorilormasurata prin: I2Z

LIMITE

• THD=Procent de RMS a tuturor armonicilor în raport cu

fundamentala

• Limite impuse de IEEE 519𝑇𝐻𝐷 =

𝑖=2𝑛 𝐻𝑖

2

𝐻1∙ 100%

ISC/IL

IHD for Odd Harmonic Currents THD for

Odd Harmonic

Currents

h < 1111 ≤ h < 17

17 ≤ h < 23

23 ≤ h < 35

35 ≤ h

<20 4.0% 2.0% 1.5% 0.6% 0.3% 5.0%20-50 7.0% 3.5% 2.5% 1.0% 0.5% 8.0%

50-100

10.0% 4.5% 4.0% 1.5% 0.7% 12.0%

100-1000

12.0% 5.5% 5.0% 2.0% 1.0% 15.0%

>10015.0% 7.0% 6.0% 2.5% 1.4% 20.0%

SURSA ALIMENTARE CORPURI DE ILUMINATCU LEDELECTROMAGNETICA

• Eficienta >90%

• Factor de putere >0.92

• THD <17%

• Inrush current <50A

• Curent constant, tensiune constanta

si putere constanta

Testare termica

CONSUMUL DE ELECTRICITATE

• Distributia consumatorilor in Romania

• Iluminatul reprezinta cel putin 20% (in 2014 ) din

consumatorii residentiali

• Cele mai multe lampi incandescente au fost excluse

incepand cu 2014

• CFL

• LED

EFICIENTA

0

50

100

150

200

250

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Ele

ctri

city

Co

nsu

mp

tio

n (

Wat

t)

Initial Luminous Flux (Lumen)

Incandescent Light (750 to 4,000 Hours)

Compact-Fluorescent Light (8,000 to 12,000 Hours)

White LED (30,000 to 50,000 Hours)

-incandescent 15 lm/W (90% caldura)-fluorescent 90 lm/W (80% caldura)-halogenuri 120 lm/W (70% caldura)-LED 200 lm/W (60% caldura)

SURSE DE ALIMENTARE IN SISTEME EFICIENTEDE ILUMINAT –CAZURI EXTREME

Lampa Compact Fluorescenta

Lampa LED

Lampa cu Incandescenta

CURENTI IN NEUTRUIndustrial Commercial

CONCLUZII

• Consumul de electriciate si caracteristicile sarcinii sunt in schimbare

• Producerea armonicii a 3 a produsa in electronica de putere trebuie

considerata

• Efecte:

• In sistemul de putere insusi

• In sarcina insasi

• In circuitele de comunicare

• In sistemul de taxare