Structurile si caracteristicile retelelor electrice

Tinand cont de faptul ca centralele care produc energia electrica sunt intr-un numar mai redus in raport cu cel al centralelor de consum si mai ales, cu cel al consumatorilor, a aparut necesitatea realizarii unor instalatii electrice capabile sa transmita puterea si energia electrica produsa in centrale consumatorilor, indiferent de marimea sau amplasamentul lor. Aceste instalatii alcatuite de linii electrice aeriene si subterane, precum si din statii si posturi de transformare constituie retelele electrice.In functie de pozitia reciproca a centralelor electrice si a centralelor de consum, de marimea puterilor produse si de distantele dintre surse si consumatori, rezulta necesitatea realizarii unor linii electrice de diferite tensiuni nominale, care din punct de vedere al rolului pe care il au, pot fi impartite in doua categorii:- linii electrice de transport: tensiuni nominale de 400 kV, 220 kV, 110 kV; transmit puteri mari, de ordinul zecilor sau sutelor de MW, de la centrale sau din zonele excedentare spre zone sau centre de consum situate la distante mari (zeci sau sute de km)- liniile electrice de distributie: cu tensiuni nominale de 0.4 kV, 6 kV, 10 kV, 20 kV, 110 kV; preiau puterile de la partea secundara a statiilor sau posturilor de transformare si le distribuie receptorilor de energie electrica.Reteaua electrica cuprinzand liniile si statiile care asigura legatura intre bornele generatoarelor, pana la bornele receptoarelor, se incadreaza intr-un ansamblu mai mare, denumit sistem electorenergetic, SEE, in care intra, in plus, generatooarele electrice din centrale (fara turbine de antrenare) si toti receptorii de energie electrica. Daca la sistemul electroenergetic se adauga in partea centraleor si celelalte instalatii, respectiv turbinele, cazanele, depozitele de combustibil pentru centralele termoelectrice si turbinele, barajele si lacurile de acumulare la centralele termoelectrice, iar pe partea consumatorilor se considera impreuna cu receptoarele de energie electrica si masinile sau mecanismele antrenate de acestea, ansamblul de instalatii rezultata constituie un sistem energetic.Energia electric se produce aproape n exclusivitate n centralele electrice care reprezint un complex de instalaii n care are loc conversia diferitelor forme de energie primar n energie electric. Resursele energetice primare sunt date de totalitatea purttorilor de energie existente n natur care pot fi exploatate cu ajutorul tehnologiilor de conversie, n condiii eficiente, n energie electric (sau termic). Aproape 40% din resursele energetice primare este convertit, n principal cu ajutorul generatoarelor, n energie electric.Opiunea pentru utilizarea anumitor resurse energetice primare este dictat de : Costul producerii energiei electrice; Disponibilitatea surselor de energie primar; Impactul asupra mediului nconjurtor;

Cele mai rspndite forme de surse energetice primare le reprezintsursele neregenerabile, epuizabile, reprezentate de: Energia chimic a combustibililor fosili: crbune, petrol, gaze naturale.Conversia energiei din combustibilii fosili n energie electrici eventual termic are loc n centrale electrice: Centrale termoelectrice (CTE), centrale electrice cu termoficare (CET), Instalaii de turbine cu gaze (ITG). Energia de fusiune nuclear produs n centrale nuclearo-electrice (CNE).n mod tradiional, dezvoltarea sistemelor electroenergetice de dimensiuni mari este bazat pe producerea de energie electric n centrale de mare putere, amplasate n apropierea zonelor cu resurse de energie primar concentrate, caracteristic produciei centralizate de energie.Unitile de producere a energiei electrice pe baz termo i nuclear au puteri cuprinse ntre 200 MW pn la 1500 MW . Din considerente de ordin economic, unitile termo i nucleare nu au posibilitatea unei flexibiliti ridicate n ajustarea produciei de energie, acestea acoperind n principal consumul de baz. Puterea acestor centrale este mai mare dect consumul local i implic existena unui sistem de transport idistribuie a energiei electrice. Ponderea surselor de energie cu producie centralizat ce utilizeaz combustibili fosili este mare, n ciuda accesului tot mai dificil i disponibilitii resurselor concentrate tot mai reduse dar i a restriciilor severe impuse de protecia mediului.Caracteristicile produciei centralizate de energie sunt: Creterea produciei unitare n centralele de putere mare duce la cretereaeficieneii la descreterea costului pe unitatea de putere produs (costul pe MW). Predictibilitate privind energia generat, funcionarea continui capacitatea lor de meninerea unei capaciti de rezerv pentru echilibrarea reelei. Procesul de generare a energiei este nsoit de emisii importante poluante( particule solide i emisii gazoase)i mari cantiti de reziduuri.

Pe fondul crizei energetice, a presiunilor legate de schimbrile climatice dar i a competitivitii economice, se utilizeaz pe scar tot mai larg, sursele de energie regenerabil sau surse de energie nefosile. Sursele de energie regenerabil sunt definite ca energii obinute din fluxurile existente n mediul ambiant i care au un caracter continuu i repetitiv. Dezvoltarea noilor surse de energie regenerabil a permis alimentarea cu energie electric a unor zone izolate, la care accesul la resurse fosile nu este disponibil sau eficient i inaccesibile pentru reelele clasice.Sursele de energie regenerabil (SER) pentru producerea de energie electric includ: Energia hidraulic, utilizat n producerea de energie electric n centrale hidroelectrice (CHE)i microhidrocentrale (MCH). Energia eolian, exploatat n centrale i parcuri eoliene. Energia solar (fotovoltaic ifototermic), folosit prin conversie n instalaii fotovoltaice sau colectoare termice solare, n centralele electrice solare (CES). Energia geotermal obinut prin conversia cldurii din rezervele subterane, n centrale geotermale. Energia valurilor i mareelor ce utilizeaz turbinele hidraulice reversibile. Energia din biomas i deeuri biodegradabile, utilizat pentru producerea de energie electric i termic prin combustia biogazului din biomas i partea biodegradabil a deeurilor.Cele mai multe surse de energie electric pe baz de energii regenerabile sunt surse de generare distribuit (GD). n general, noiunea de Generare Distribuit definete o soluie tehnologic de producere a energiei electrice, caracterizat sub aspectul amplasrii, puterii instalate ifuncionrii sale n raport cu reeaua electric. Aspectul principal specific unui sistem de generare distribuit se refer la producerea local, n apropierea zonei de consum a energiei electrice, aceasta (sau o parte din aceasta) fiind consumat local.Un sistem GD const dintr-o serie de productori de mic putere, ce pot completa sau asigura complet consumul ntr-o anumit zon a reelei. n acest caz se elimin existenai necesitatea transportului energiei electrice la distan, sursele de GD funcionnd fie conectate la reeaua de distribuie fie n mod izolat.

Caracteristicile principale care definesc sursele de GD sunt: Puterea instalat este sub 50 MW dar n unele situaii pot fi considerate valori pn la 300 MW. Sunt conectate la reelele de distribuie a energiei electrice, n diferite puncte ale acesteia Disponibilitatea nelimitat a energiei primare utilizate iar costul energiei electrice produse nu este sensibil la variaiile de pre de pe piaa combustibililor fosili. Energia electric produs nu este planificat centralizat i permite diversificarea surselor de energie utilizate n funcie de disponibilitatea lor Generarea de energie se face cu impact sczut asupra mediului ambiant, sursele de GD fiind surse de energie curate, fr contribuii la schimbrile climatice sau poluare.

O caracteristic important a surselor de GD este aceea c ele sunt distribuite pe o arie geografic extins i c depind n mare msur de schimbrile meteorologice i climatice. n consecin, acestea nu pot fi direct controlate, n modul n care o permite generarea de energie tradiional, din surse de energie primar combustibili fosili sau hidro de puteri mari.

Generatoarele din centralele electrice furnizeaz puteri la tensiuni nominale de valori 6, 10 sau 20de KV, n vecintatea acestora fiind situate staiile electrice de transformare de evacuare care modific nivelul de tensiune, corespunztor transportului energiei electrice spre centrele de consum n condiii de calitate i economicitate.n sistemele de tip centralizat, n care energia este produs n uniti de mare putere, amplasate n zone determinate decondiii de producere, transmiterea unor puteri mari, la distaneimportante se realizeaz prin reeaua electric de transport.Aceasta cuprinde liniile electrice aeriene sau n cabluistaiile electrice transfomarei conexiune. Energia electric este preluat din reeaua de transport prin intermediul ,reelelor electrice de distribuiei o transmite consumatorilor finali la nivele de medie i joas tensiune.n acest tip de sistem, energia circul ntr-o singur direcie, de la nivelurile mai ridicate de tensiune spre cele mai joase livrarea centralizat unidirecionala puterii generate.

Figura 2.1. Structura tehnologictradiional centralizat a sistemului electroenergetic

Odat cu introducerea unui numr mare de surse de GD n reelele de distribuie, sursele de GD nu alimenteaz doar consumatorii locali ci devin integrate n reelele de distribuiei chiar la novella sistemului electroenergetic. n acest cadru, sistemul electroenergetic devine mprit ntre producia de tip centralizat iproducia de energie din surse de GD.Circulaia de puteri poate devinebidirecional, cel puin la novellareelelor electrice de distribuie, cu posibilitatea de injectare a puterii dinspre reelele de distribuie spre reeaua de transport.

Figura 2.2. Structura tehnologic actual - descentralizat a sistemului electroenergetic

Cerinte impuse retelelor electriceStructura retelelor electrice trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte:- siguranta in functionare - retelele electrice trebuie sa raspunda cerintelor corespunzatoare categoriilor de receptoare alimentate si sa asigure continuitatea in alimentare, conform conditiilor contractoale stabilite;- elasticitatea - proprietatea de a se adapta diverselor regimuri de functionare si stari ale sistemului electroenergetic;- economicitatea - se refera la configuratia optima de retea, fiind urmarita reducerea cheltuielilor de investitii si de exploatare;- calitatea energiei furnizate - asigurarea nivelului de tensiune corespunzator la consumatori si eliminarea factorilor perturbatori.Criterii de alegere a tensiunilor nominaleAlegerea tensiunilor nominale in retelele electrice este determinata de considerente ca:- valoarea puterilor active solicitate de consumatori la un moment dat;- amplasarea consumatorilor fata de retelele electrice existente;- tipul receptoarelor de energie electrica instalate la consumatori.Standardul european CEI 38/1983 recomanda:- 400/230 V la joasa tensiune- 10 - 25 kV la medie tensiune- 33 - 110 kV la inalta tensiune- 400/220 kV la foarte inalta tensiuneValorile tensiunilor nominale si ale abaterilor admisibile sunt prescrise pe plan national de STAS 930.In general, pentru fiecare cuplu putere distant de transport se poate asocial o tensiune optima. In acelasi timp, trebuie precizat ca fiecare treapta de tensiune costa scump datorita transformatoarelor. Aceste considerente duc la concluzia ca numarul optim al nivelurilor de tensiune intr-un system este relative scazut 4, incluzand si nivelul de joasa tensiune: 2 tensiuni de distribuitie, 1 tensiune pentru reteaua de repartitie (110 kV) si o tensiune pentru retelele electrice de mare capacitate de transport (400, 500, 750 kV).Cresterea puterii sarcinilor electrice determina si cresterea valorilor tensiunilor nominale ale retelelor electrice (se exclude tensiunile intermediare si cresc rapoartele de transformare ale transformatoarelor di statii). In plus, un numar mare de trepte de tensiune genereaza problem de exploatare, datorita stocului mare de material necesare, piese de rezerva si transformatoare.Raportul dintre doua tensiuni nominale consecutive trebuie sa fie mai mare decat 2. Intr-o retea, variatiile de tensiune nu trebuie sa fie mai mari de 10% din tensiunea nominal a retelei.Relatia intre puterile transportate si nivelul de tensiune corespunzator se recomanda a fi: nivele de joasa tensiune pentru puteri mai mici de 50 kW (consumatori casnici si tertiari) nivele de medie tensiune pentru puteri mai mici de 2000 kW nivele de inalta tensiune pentru puteri maxime simultan absorbite mai mai de 2000 kW.Retelele electrice se construiesc etapizat, utilizandu-se solutii auto-restructurate, care sa permita dezvoltarea lor in functie de cresterea consumului.Standardul CEI 38/1983 prevede pentru nivelul de joasa tensiune valorile 230/400 V, urmand ca si in tara noastra teoate retelele electricede joasa tensiune sa se dimensioneze corespunzator tensiunilor recomandate de acest standard.Clasificarea retelelor electriceEste greu de realizat o clasificare riguroasa a retelelor electrice, neexistand puncte de vedere unanime referitoare la acest subiect. Una din variantele de clasificare ale la baza urmatoarele criteria: tensiunea nominal de finctionare a retelelor, destinatia, teritoriul pe care se intind, topologia lor.Clasificarea retelelor in functie de tensiunea nominala: retele de joasa tensiune, cu tensiunea nominala 1 kV retele de medie tensiune, cu tensiunea nominala 35 kV retele de inalta tensiune, cu tensiunea nominala 22 kV retele de foarte inalta tensiune, cu tensiunea nominala > 220 kV.Trecerea unei retele la tensiuni superioare de distributie s-a facut prin aplicarea a doua procedee: procedeul suprapunerii se creeaza progresiv o noua retea peste cea existent, care coexistand pana la inlocuirea totala a instalatiilor vechi (singutul procedeu utilizabil in cadrul oraselor mari sau a zonelor cu expansiune rapida); procedeul substitutiei presupune echiparea progresiva a retelei existente cu elemente la tensiune superioara, desi functionarea ei are loc la tensiunea inferioara care trebuie inlocuita; trecere propriu-zisa la noua tensiune urmeaza sa se efectueze odata cu inlocuirea transformatoarelor din retea.

Clasificarea retelelor in functie de destinatieConform axestui criteriu, se intalnesc urmatoarele tipuri de retele: retele de transport asigura transportul unor puteri mari la consumatori mari, situati la distante mari (de ordinal sutelor de km), realizand legaturi intre principalele noduri ale sistemului electroenergetic; sunt retele de inalta tesniune si foarte inalta tensiune; retele de distributie asigura transportul unor puteri relative reduse, pe distante scurte si la un grup limitat de consumatori; include cel putin doua trepte de tensiune, una joasa si una medie (datorita capacitatii insuficiente de alimentare a consumatorilor numai prin reteaua de joasa tensiune la care sunt racordati, de cele mai multe ori in mod direct).

Clasificarea retelelor in functie de extinderea lorDupa extindera lor, retelele electrice pot fi: republican sunt magistrale de inalta si foarte inalta tensiune, ce strabat distante mari, la nivelul tarii; regionale intinse pe suprafete mai reduse; urbane rurale industrial (in interiorul intreprinderilor).

Clasificarea retelelor in functie de topologieRetelele electrice trebuie sa asigure transportul si distributia energiei electrice cu un grad de siguranta ridicat, chiar in situatia in care componentele lor sunt grav avariate. Cresterea sigurantei in alimentarea cu energie electrica se face prin constituirea unor linii sau aparate corespunzator dimensionate, fie prin cresterea numarului de circuite. Cresterea gradului de siguranta este insa o actiune costisitoare, necesitand efectuarea de calculi tehnico-economice comparative, caracteristice fiecarei configuratii de retea.In practica se intalnesc 3 categorii principale in care se pot incadra configuratiile retelelor electrice: reteaua radiala, arborescenta sau deschisa se caracterizeaza prin simplitatea structurii, fiind utilizata atat la joasa tensiune, cat si la inalta tensiune. Ea este alimentata de la o sursa unica, fiind constituita din una sau mai multe ramificatii, care urmeaza traseele pe care se afla consumatorii.Retea radiala

Reteaua buclata este alimentata de la mai multe capete (doua sau trei surse). In cazul a doua surse de energie, reteaua poate fi constituita dintr-o linie simpla, alimentata de la ambele capete. Daca tensiunile de alimentare sunt egale in modul si argument, reteaua alimentata pe la doua capete poate fi reprezentata ca o retea inelara. Liniile de legatura, in cazul retelelor buclate, n-au discontinuitati intre surse, astfel ca acestea debiteaza in parallel. Existenta mai multor surse in parallel mareste gradul de siguranta in alimentarea cu energie electrica, dar costul lor este mai mare (include mai multe elemente constructive si o protectie mai complexa).

Retea buclata

Reteaua complex buclata formeaza o structura analoaga ochiurilor unei plase. Numarul surselor care debiteaza in parallel poate fi foarte mare (ordinal sutelor). Alimentarea consumatorilor prezinta o siguranta foarte ridicxata, insa la un pret foarte ridicat. Din aceasta cauza, se pot adopta configuratii buclate, insa alimentarea consumatorilor se va face radial, pe centre de consumatori, deconectand anumite linii de un capat.

Retea complex buclata

Clasificarea retelelor dupa regimul de functionarePrin regimul de functionare a unei retele electrice se intelege starea de functionare, la un moment dat, caracterizata prin valorile parametrilor fizici tensiune, curent, putere, frecventa in diferite puncte si prin conditiile de functionare.In exploatarea retelelor electrice intervin doua categorii principale de regimuri: regimuri stationare si regimuri transzitorii: Regimurile stationare: sunt regimurile la care valorile effective ale marimilor electrice si valorile marimilor mecanice se pastreaza constant in timp. Regimurile tranzitorii: sunt regimurile de trecere de la un regim stationar, caracterizat de un set de parametrii de functionare, la un alt regim stationar si au loc pe fondul unor fenomene cauzate de perturbatii.

Cracteristicile tipurilor de retele electriceIn general schema de organizare a reletelor electrice respecta o structura de forma:

Retelele electrice de inalta si foarte inalta tensiuneRetelele electrice de foarte inalta tensiune (400,750 kV) trebuie sa aiba un grad mare de siguranta. Au de obicei o configuratie inelara, care acopera suprafata unei zone mari, cu posibile legaturi spre sisteme invecinate. In aceste retele debiteaza centralele de mare putere.In cazul retelelor electrice de transport si distributie de inalta tensiune, se utilizeaza de regula tensiunea 110 kV.Statiile de transformare 400/100 kV, 220/110 kV alimenteaza in principal reteaua de 110 kV, constituind pentru aceasta, impreuna cu centralele de putere mijlocie, puncte de injective.In cazul marilor orase, reteaua de inalta tensiune si foarte inalta tensiune, se transforma dintr-o retea de conexiune cu SEE, intr-o retea de distributie pe suprafata orasului. Reteaua ia in acest caz forma unui inel, cu una sau mai multe legaturi diametrale. Solutia adoptata pentru alimentarea marilor orase consta in construirea unor inele de linii electrice de inalta si foarte inalta tensiune, care inonjoara orasul si formeaza un fel de system extins de bare colectoare, la care sunt racordata sursele locale si SEE. Marirea capacitatii de transport se realizeaza prin inmultirea numarului de linii care formeaza inelul, ajungandu-se la un system cu mai multe inele concentric, la aceeasi tensiune sau tensiuni diferite.Destinatii ale RED Evacuarea puterii din centralele electrice de putere mijlocie (50 200 MW); Alimentarea unor zone urbane sau rurale cu mai multe tipuri de consumatori; Alimentarea unor consumatori concentrate de putere mare.Structura REDAceste retele sunt formate din LE si statii de transformare alimentate din centralele electrice sau sistemul de transport.Pentru distributia de 110 kV se allege schema in bucla cu functionare deschisa, alimentata de pe barele a doua puncte de injective diferite sau de pe barele sectionate ale aceluiasi punct de injective. Functionarea RE de 110 kV este radiala.Statiile de 110 kV se realizeaza cu maximum doua unitati de transformare, cu puteri unitare cuprinse intre 10 25 MVA.Retele electrice de medie tensiuneAceste retele alimenteaza cu energie electrica retelele de joasa tensiune, prin intermediul posturilor de transformare (PT) de medie tensiune/joasa tensiune, precum si unii consumatori industriali racordati direct la reteaua de medie tensiune.Din punct de vedere al modului de racordare la statiile de alimentare retelele electrice de medie tensiune se clasifica in: Retele cu racordare directa PT m.t/j.t sunt racordate direct la barele de medie tensiune ale ST prin intermediul liniilor electrice de medie tensiune; Retele cu racordare indirect, prin statii de conexiuni PT sunt racordate prin linii de medie tensiune la barele statiilor de conexiuni, alimentate din ST prin linii care nu au alte sarcini pee le.Retelele de medie tensiune situate intre barele de alimentare si punctele de alimentare se numesc retele de fideri, iar retelele de medie tensiune situate intre punctele de alimentare si barele consumatorilor sau intre barele consumatorilor si barele de alimentare (distributie directa) se numesc retele de distributie.

Retele de joasa tensiuneAceste retele alimenteaza cu energie electricxsa consumatorii, formati din iluminatul public si particular, motoare mici, precum si ateliere sau mici intreprinderi industrial. Energia electrica la acesti consumatori se distribuie printr-o retea de joasa tensiune (230/400 V, 240/415 V, 277/480 V), conectata la una de medie tensiune.Schemele de conexiuni din retelele electrice de joasa tensiune depend I principal de valoarea sarcinii specific (MVA/km) si de necesitatea unui grad de rezervare superior. Se intalnesc astfel retele atat cu configuratii radiale (scheme simple, cu exploatare usoara, dar grad de siguranta in alimentarea consumatorilor redus), cat si cu configuratii buclate (ofera posibilitatea alimentarii consumatorilor pe mai multe cai, de la aceeasi sursa sau de la surse diferite, reducandu-se mult pierderile de nergie si imbunatatindu-se nivelul de tensiune) sau complex buclate (permite reducerea rezervei in transformatoare si conductoare pe partea de medie tensiune si joasa tensiune fara a micsora gradul de siguranta in alimentare al consumatorului).Dezvoltarea acelor solutii de dezvoltare urbanistica caracterizate de constructii inalte, au determinat cresterea sarcinilor specific si perfectionarea echipamentelor electrice si a mijloacelor de intretinere si interventie in caz de avarie a RED.In aceste conditii este posibila revenirea la scheme radiale, care necesita investitii mult mai mici si o exploatare mai usoara decat retelele complex buclate.In general solutiile adoptate sunt: Configuratie radial in regim normal de functionare pentru densitati de sarcina reduse; Confguratie buclata in zonele central ale oraselor sau pentru alimentarea unor consumatori important; De tip: cablu subteran in mediul urban; aerian in mediul rural.

Structura organizational a sistemelor electroenergeticeFunctionarea si exploatarea sistemelor electroenergetice a fost dominate de entitati de dimensiuni mari, cu autoritate totala asupra activitatilor de productie, transport si distributie aenergiei electrice. Astfel de entitati au fost organizate ca entitai integrate pe vertical si constituiau fiecare, singurul furnizor de nergie electrica din zina lor de influenta. Astfel, intr-o structura organizata pe vertical, un utilizator obtine energia electrica de la o entitate care are dreptul de afurniza acest serviciu in zona respective.Aceasta structura organizatorica asigura centralizat, prin intermediul unei singure companii, din punct de vedere tehnic, functionarea sistemului electroenergetic national. In acelasi timp, aceasta stabilea pretul final alenergiei electrice, incluzand costurile de producere, transport, distribuite si srevicii auxiliare, supus aprobarii autoritatii unice de reglementare.Sistemele electroenergetice de pe glob, au trecut, in ultimii ani, prin procese de restructurare. Aceste procese au avut scopul de a introduce stimulente comerciale din punct de vedere a activitatilor d productie, transport si distributie a energiei electrice.Aceste restructurari au avut ca pricipale avantaje separarea neta intre conducerea operativaa sistemului electroenergetic, componenta tehnica, si activitatea de comercializare sau tranzactionare a energiei electrice, component comerciala, iar activitatile entitatilor integrate pe vertical au devenit independente.Principalele obiective ale restructurarii sistemului electroenergetic national au fost definite prin: Demonopolizarea sectorului de energie electrica prin promovarea competietiei in producerea, distributia si furnizarea energiei si asigurarea posibilitatilor de alegere a furnizorului pentru toti consumatorii finali; Crearea si dezvoltarea pietei de energie electrica cu scopul de a asigura un mediu competitive al activitatii de comercializare a energiei electrice si stabilirea unui pret al energiei electrice care sa permita obtinerea eficientei economice si stimullarea investitiilor; Obligatia furnizorului de energie electrica de a asigura alimentarea, in conditii de continuitate in alimentare si de calitate a energiei tuturor categoriilor de consumatori si protectia drepturilor acestora;

MICI CONSUMATORI REEA ELECTRIC DE TRANSPORT DNO 1Reea de disdistribuie 1DNO 2Reea de distribuie 2CENTRE DE CONSUM GD GENCOGENERARE DISTRIBUITGENCO ZGENCO BGENCO AOTSStructura organizational a sistemului electroenergetic

Operatorul de Transport si Sistem, OTS, are rolul de a administra si coordona din punct de vedere tehnic sistemul electroenergetic. Operatorul de Transport si Sistem ralizeaza, prin intermediul companiei de transport, activitatea de transport a energiei electrice prin intermediul reteli electrice de transport de la producatori spre companiile de distributie sau direct la consumatori.Compania de transport are rolul de a detine, exploata, intretine, moderniza si dezvolta reteaua electrica de transport pentru functionarea in conditii de siguranta si cu respectarea standardelor de calitate. Pentru a garanta accesul in mod egal al companiilor de producer si a consumatorilor la reteaua electrica de transport, Operatorul de Transport si Sistem trebuie sa fie o entitate independent fata de participantii la piata de energie electrica. Datorita structurii complexe a retelelor electrice, transportul energiei electrice constituie un monopol, iar pretul serviciului de transport este reglementat. Operatorul de sistem este responsabil de asigurarea securitatii sistemului si are autoritatea de a gestiona si utilize resursele proprii, serviciul de sistem, sau ale utilizatorilor, producatori sau consumatori pentru cerintele de echilibru productie consum si eliminarea restrictiilor in retea.In Europa, datorita aspectelor de ordin tehnic pe care le prezinta operatorul de transport si operatorul de sistem, acestea functioneaza ca o singura enitate. ------------------------------------------------------------------------------------------------- Stabilitatea de tensiuneStabilitatea de tensiune reprezinta capabilitatea sistemului electroenergetic de a mentine un nivel de tensiune in limite acceptabile in toate nodurile atat in conditii normale, cat si in urma unor perturbatii.Un sistem electroenergetic intra intr-o stare de instabilitate cand o perturbatie, cresterea sarcinii sau o modificare in topologie, determina o scadere progresiva necontrolabila a nivelului de tensiune intr-un nod, intr-o zona sau in tor sistemul.Procesul de degradare este la inceput lent, apoi din ce in ce mai rapid si se produce, in general, daca sistemul functioneaza in vecinatatea limitei de putere transmisibila. Aceasta limita este mult diminuata in cazul indisponibilitatilor unei unitati generatoare sau a unei componente a sistemului de transport.Principala cauza a declansarii fenomenului de instabilitate de tensiune o constituie caderile de tensiune, datorate modificarilor circulatiei de putere prin elementele inductive ale retelei de transport in urma:- cresterii consumului de putere corelat cu un deficit local sau zonal de putere ractiva;- unor incidente care slabesc controlul local de tensiune (declansarea unor grupuri generatoare, depasirea limitelor de putere reactiva ale generatoarelor), slabesc reteaua de transport (declansarea de linii de transport, de transformatoare sau autotransformatoare, defecte pe barele statiilor electrice) sau maresc puterea tranzitata prin reteaua de transport (separarea retelelor electrice); - functionarii defectuoase a reglajului sub sarcina a prizelor transformatoarelor.Desi in esenta instabilitatea de tensiune este un fenomen local, consecintele sale au un impact major in functionarea de ansamblu a sistemului putand conduce la colapsul de tensiune.Fenomenul de "prabusire"sau "colaps" de tensiune consta intr-o succesiune de evenimente in cascada, insotite de fenomenul de instabilitate, ce determina reducerea drastica a nivelului de tensiuneintr-o zona sau in tot sistemul, antrenand in final si pierderea stabilitatii unghiulare a sistemului.Stabilitatea de tensiune se poate clasifica in:- stabilitatea de tensiune la mici perturbattii;- stabilitatea de tensiune la mari perturbatii.Clasificarea si analiza problemelor destabilitate, inclusiv a factorilor care conduc la instabilitate se bazeaza pe urmatoarele consideratii:- natura fizica a modului de instabilitate si parametrul cel mai important al sistemului pentru care poate fi obsrevata instabilitatea;- severitatea perturbatiei considerate care determina metodele de calcul si predictie a stabilitatii;- echipamentele, procesele si scenariile luate in considerare pentru a obtine stabilitatea.In figura de mai jos este prezentat tabloul general al problemelor de stabilitate a sistemului electroenergetic si care pune in evidenta marile clase de instabilitate:- stabilitatea unghiului rorotic si stabilitatea frecventei, conditionate de generatoarele sincrone;- stabilitatea de tensiune, conditionata la sarcini;

Stabilitatea sistemelor electroenergeticeStabilitateaunghiului rotoricStabilitateafrecveneiStabilitateade tensiuneStabilitatea la mici perturbaiiStabilitatea tranzitorieStabilitatea la mari perturbaiiStabilitatea la mici perturbaiiPe termen scurtPe termen scurtPe termen lungPe termen scurtPe termen lung

Stabilitatea ungiului rotoric sau stabilitatea unghiulara se refera la capacitatea sistemelor electroenergetice interconectate de a ramane in sincronism in urma unei perturbatii. Acest tip de stabilitate este determinat de capacitatea fiecarui generator de a mentine sau reface sincronismul dintre cuplurile de franare (electromagnetic) si activ (mecanic). Instabilitatea unghiulara se manifesta prin cresterea amplitudinii oscilatiilor unghiulare la unele generatoare, ceea ce conduce la pierderea sincronismului cu restul generatoarelor.Modificarea cuplului electromagnetic al generatorului sincron in urma unei perturbatii cuprinde doua componente ce conduc la urmatoarele tipuri de instabilitate unghiulara:- cuplul sincronizat, proportional cu variatia unghiului rotoric a carui insuficienta conduce la instabilitate de tip aperiodic sau neoscilatorie;- cuplul de amortizare, proportional cu abaterea vitezei unghiulare a carui absenta produce instabilitate oscilatorie.Stabilitatea frecventei se refera la capacitatea sistemului electroenegetic de a mentine frecventa intr-un anumit domeniu dat, ca urmare a unei perturbatii importante a functionarii sale care poate sau nu sa conduca la separarea sistemului in subsisteme. Stabilitatea frecventei este direct legata de capacitatea sistemului de a stabilii echilibrul intre puterile generate si consumate cu pierderi minime de consum sau de un reglaj necorespunzator al frecventei la nivelul sistemului.Stabilitatea de tensiune se refera la capacitatea sistemului de a mentine in toate nodurile sistemului niveluri de tensiune acceptabile in conditii normale de functionare si in urma unei perturbatii. Instabilitatea de tensiune apare ca o scadere progresiva a tensiunii si este o consecinta a incercarii de a restabilii un anumit consum de putere dincolo de capacitatea sistemului de generare si transport si este determinata in primul rand de comportamentul sarcinii. In sistemul de curent alternativ pricipala cauza a declansarii fenomenelor de instabilitate de tensiune este inabilitatea sistemului de a asigura balanta de puteri in sistem.Metode de analiza si indicatori ai stabilitatii de tensiuneAvand in vedere complexitatea mecanismelor care conduc la declansarea fenomenelor de instabilitate si colaps de tensiune rezulta ca scopul metodelor de analiza a stabilitatii de tensiune il constituie identificarea, pe de o parte, a punctelor vulnerabile ale sistemului, iar pe de alta parte a masurilor ce se impun a fi luate pentru a creste siguranta in exploatare a acestuia.In acest context, metodele de analiza trebuie sa fie suficient de exacte si in acelasi timp rapide astfel incat in activitatea de exploatare operatorul sa poata lua deciziile in timp util.Metodele dinamicesunt metode generale bazate pe integrarea numerica a modelului dinamicEADcare fac apel la algoritmi de studiu asemanatoare cu cele ale stabilitatii tranzitorii, completate cu modele mai complicate pentru regulatoarele de tensiune, comportarea dinamica a sarcinilor si a echipamentelor speciale ca de exemplu dispozitivele de reglare sub sarcina a ploturilor transformatoarelor, dispozitivele FACTS de tipul SVC, STATCOM, UPFC etc.Avand in vedere mecanismele care pot declansa instabilitatea sau colapsul de tensiune aceasta maniera de abordare este dificila, chiar inadecvata, deoarece, in afara de faptul ca necesita un efort de calcul foarte mare, exista si alte dezavantaje, ca de exemplu:- nu furnizeaza informatii privind gradul de stabilitate sau instabilitate;- nu ofera informatii cantitative privind rezervele de stabilitate;- rezultatele obtinute necesita o analiza si o interpretare corespunzatoare care trebuie efectuata de catre specialistii in domeniu.Din aceste motive metodele dinamice nu sunt operationale in activitatea de exploatare a sistemului electroenergetic. Ele sunt folosite in activitatile de planificare a exploatarii si dezvoltarii sistemului sau in cadrul unor studii de verificare-validare a metodelor statice de evaluare a stabilitatii de tensiune.Metodele staticese bazeaza pe faptul ca principalul aspect al stabilitatii de tensiune intr-un SEE il constituie capacitatea acestuia de a transfera puterea de la surse la zonele de consum, atat in conditii normale de functionare, cat si in conditiile regimurilor perturbate. Acesta poate fi analizat folosind metode statice bazate pe ecuatiile bilantului de puteri modificate pentru a lua in considerare factorii esentiali in declansarea mecanismelor de instabilitate de tensiune si pe aproximarea de evolutiei cvasistatica a sistemului in timpul proceselor dinamice pe termen mediu si lung. Avand in vedere acest aspect, precum si dezavantajele metodelor dinamice, au fost dezvoltatemetode staticede analiza a stabilitatii de tensiune. Ele sunt suficient de exacte, mult mai rapide decat metodele dinamice, permit definirea unorindicatori de evaluare locala sau globalaa stabilitatii de tensiune utilizabili in activitatea de exploatare si pot fi utilizate pentru a evalua riscul aparitiei unor probleme de tensiune atat la mici perturbatii, cat si in diverse momente ale evolutiei dinamice a sistemului in urma unor mari perturbatii, precum si pentru identificarea celor mai eficiente masuri preventive sau corective.Din categoria metodelor statice mai fac parte:- analiza sensibilitatilor U-Q;- analiza modala a matricei Jacobian;- calculul regimurilor permanenet repetate;- determinarea limitelor de stabilitate de tensiune (metoda parametrizarii continue).Pe baza acestor metode se definesc indicatori de evaluare locala sau globala a stabilitatii de tensiune.Indicatori locali relativi la o stare data care ofera informatii asupra starii de stabilitate corespunzatoare unui punct de functionare. Din aceasta categorie fac parte:- indicatorii stabilitatii de tensiune bazati pe aprecierea nivelului de tensiune corespunzator regimului permanent de functionare;- factori de sensibilitate a tensiunii VSF definiti de sensibilitatile tensiunii si puterii reactive generate la variatia puterii reactive consumate;- descompunerea in valori singulare a matricii Jacobian. Faptul ca in punctul de bifurcatie determinantul matricii Jacobian se anuleaza permite analiza stabilitatii de tensiune prin testarea singularitatii acestei matrici si folosirea valorii singulare minime. Valoarea minima singulara este o masura matematica a distantei dintre punctul curent de functionare si punctul limita de stabilitate statica tensiunii.Indicatori ai rezervelor de stabilitate care furnizeaza informatii de tipul distantelor in putere pana la punctul critic cu luarea in considerare a neliniaritatilor ce pot sa apara in evolutia sistemului. determinarea rezervelor de stabilitate se poate realiza fie prin calcule repetate de regim permanent, fie prin tehnici speciale bazate pe calculul matricilor de sensibilitate sau metodele pentru calculul punctului critic.In literatura de specialitate se propune utilizarea urmatoarelor tipuri de indicatori:- indicele de apropiere fata de instabilitate VIPI;- limita maxima de transfer a puterii si determinarea punctului de colaps de tensiune prin trasarea caracteristicilor P-U;- limita rezervei de putere reactiva prin trasarea caracteristicilor U-Q;- metoda functiilor de energie TEF.Analiza sensibilitatilorDaca in sistemul de ecuatii de mai jos, matricea J este nesingulara si se considera doar abateri ale puterii ractive (p = 0 ceea ce implica si neglijarea abaterilor ) atunci se poate determina modul de variatie a modulelor tensiunilor nodale in raport cu variatia puterii reactive.

unde:, , , - elementele Jacobianului din metoda Newton-Raphson;, - vectorii abaterilor puterii active i reactive n noduri;, - vectorii variaiei argumentului i modulului tensiunilor nodale;In aceste conditii, o mica abatere q a puterii reactive in jurul unui punct de functionare va produce o abatere de tensiune u, explicitate prin relatia:

in care matricea este matricea Jacobian redus:Matricea Jacobian redusa descrie, in cazul perturbatiilor in jurul unui punct de functionare, efectul injectiilor de putere reactiva din retea asupra modulelor tensiunilor nodale. Acest lucru sugereaza utilizarea maticii ca baza pentru calculul unui indicator static de stabilitate de tensiune.Calculul indicatorilor de tip sensibilitate U-Q ofera raspunsuri privitoare la robustetea sistemului intr-un punct de functionare pe baza evaluarii urmatoarelor elemente:

- semnul indicatorilor de tip sensibilitate i : daca prin conventie puterile generate au valori pozitive, iar cele consumate au valori negative si toate valorile sensibilitatilor au valori pozitive, sistemul este stabil si controlabil din punct de vedere al tensiunii; daca exista cel putin ovaloare negativa, atunci sistemul este static nestabil in tensiune.

- modulul valorii : reprezinta un indicator al riscului de declansare a instabilitatii de tensiune si anume, cu cat valoarea lui este mai mare, cu atat riscul de instabilitate este mai mare.Prin calculul sensibilitatilor U-Q pentru toate nodurile consumatoare din sistem, se obtine o imagine globala privind stabilitatea de tensiune a sistemului.Instabilitatea de tensiune a sistemului nu apare pentru noduri individuale, ci mai degraba pentru moduri individuale, in cadrul carora fiecare nod al sistemului participa in masura diferita.

Analiza modala a sistemului JacobianAnaliza modala este metoda de studiu a stabilitatii sistemelor dinamice. Se bazeaza pe liniarizarea in jurul unui punct de echilibru si pe calculul valorilor si vectorilor proprii. Punctul de echilibru este stabil daca toate valorile proprii au partea reala negativa.Aplicnd descompunerea dup valorile proprii matricii Jacobian redus , matrice derivat din matricea Jacobian i care reine relaiile de legtur U-Q, se obine: ; unde: - matricea modal a crei coloane sunt vectorii proprii dreapta ai matricii asociai valorilor proprii ;- matricea modal a crei linii sunt vectorii proprii stnga ai matricii asociai valorilor proprii ; - forma canonic diagonal a matricei ; ;Variaiile tensiunilor n funcie de variaiile puterilor reactive consumate se exprim: Fiecare valoare proprie i vectorii proprii asociai respectiv definesc modul i de rspuns U-Q al sistemului electroenergetic.Avnd n vedere c , relaia (8.18) se mai scrie:n care:- vectorul variaiilor modale de tensiune; - vectorul variaiilor modale de putere reactiv; Vectorii u i q sunt combinaii liniare ale valorilor fizice ale tensiunilor i puterilor reactive i sunt denumii vectorii tensiunilor modale i a puterilor reactive modale [KUN94]. Cu ajutorul acestei tehnici se obine relaia dintre tensiunea i puterea reactiv modal:Valorile proprii ale matricei Jacobian reduse identific diferitele moduri datorit crora sistemul poate deveni instabil n tensiune. Modulul valorilor proprii furnizeaz o msur relativ a proximitii de instabilitate a sitemului. Participarea fiecrui nod la modul critic (modul rspunztor pentru colapsul de tensiune) determin importana sarcinii fiecrui nod n declanarea fenomenului de instabilitate de tensiune. Pentru un mod oarecare i rezult: Dac valorile proprii sunt pozitive, >0 sistemul este stabil deoarece tensiunea modal u i puterea reactiv modal q au acelai sens de variaie, adic o injecie de putere reactiv determin creterea nivelului de tensiune. Dac