133366810-calitatea-energiei-electrice

7/28/2019 133366810-Calitatea-energiei-electrice

1/9


2/9

IntroducereIntroducere n problema calitii energiei electriceDavid Chapman Copper Development Association Martie 2001 (Versiunea 0b Noiembrie2001)

European Copper Institute (ECI) European Copper Institute este un joint venture ntre ICA (International Copper Association) i membrii IWCC (International WroughtCopper Council). Prin membrii si, ECI acioneaz n numele celor mai mari productori cupru din lume i a principalilor prelucrtori din Europa, pentru promovarea cuprului n Europa. Aprut n ianuarie 1996, ECI are suportul unei reele de zece Copper Devement Association (CDAs) n Benelux, Frana, Germania, Grecia, Ungaria, Italia, Poloni

, Scandinavia, Spania i Regatul Unit. ECI continu eforturile ntreprinse iniial de ce Copper Products Development Association, aprut n 1959 i INCRA (International Coppr Research Association), aprut n 1961. Societatea Inginerilor Energeticieni din Romia Societatea Inginerilor Energeticieni din Romnia - SIER, constituit n 1990, esteo asociaie profesional, autonom, cu personalitate juridic, neguvernamental, apolitfr scop patrimonial. Scopul Societii este de a contribui activ att la creterea roi eficienei activitii inginerilor energeticieni, ct i la stabilirea orientrilorvarea progresului tehnic i mbuntirea legislaiei n domeniul energetic. SIER promoschimb larg de informaii, cunotine i experien ntre specialitii din domeniul enein cooperarea cu organizaii similare naionale i internaionale. n anul 2004 SIER a nat un acord de parteneriat cu European Copper Institute pentru extinderea i n Romnia a programului LPQI (Leonardo Power Quality Initiative), program educaional n domeniul calitii energiei electrice, realizat cu suportul Comisiei Europene. n calita

te de partener al ECI, SIER se va implica n desfurarea unei ample activiti de infore i de consultan a consumatorilor de energie electric din Romnia. Mulumiri Acestect a fost realizat cu suportul Comunitii Europene i al International Copper Association, Ltd. Atenionare Coninutul acestui proiect nu reflect n mod necesar poziia Cnitii Europene i nu implic nici o responsabilitate din partea Comunitii Europene.pean Copper Institute i Societatea Inginerilor Energeticieni din Romnia i declin rderea pentru orice daune directe, indirecte, subsidiare sau incindentale care arputea s rezulte n urma utilizrii informaiilor sau a inabilitii de a utiliza infoe i datele cuprinse n aceast publicaie. Copyright European Copper Institute i Socea Inginerilor Energeticieni din Romnia. Reproducerea prezentului document este permis numai sub forma sa integral i cu menionarea sursei.

Membr a

E U R E L

Societatea Inginerilor Energeticieni din Romnia No. 1, Lacul Tei Avenue, PO/BOX 30-33 020371 Bucharest Romania Tel: 4 0722 36 19 54 Fax: (4 021) 610 52 83 Email:[email protected] Websites: www.sier.ro

European Copper Institute 168 Avenue de Tervueren B-1150 Brussels Belgium Tel: 00 32 2 777 70 70 Fax: 00 32 2 777 70 79 Email: [email protected] Website: www.eurocopper.org


3/9

IntroducereIntroducere n problema calitii energiei electriceEnergia electric este probabil cea mai important materie prim utilizat astzi n condustrie. Este un produs cu un caracter deosebit deoarece trebuie s constituie unflux continuu nu poate fi stocat n cantiti mari i nu poate face subiectul unui cool al calitii nainte de a fi utilizat. Este de fapt rezumatul filozofiei exact mp n care componentele sunt livrate unei linii de producie n punctul i la momentulare se utilizeaz, de ctre un furnizor verificat i aprobat, fr cerine de verificaralitii. Pentru ca principiul just in time (JIT) s aib succes este necesar s exisontrol bun al specificaiei componentelor, o ncredere absolut c furnizorul poate prouce i furniza acest produs la timp, cunoaterea comportrii generale a produslui i a

imitelor sale. Pentru energie electric situaia este similar: trebuie s fie cunoscutigurana n alimentare i trebuie neleas capacitatea de revenire a procesului la peri. Desigur, n realitate, electricitatea este diferit de orice alt produs ea este generat departe de punctul de consum, reeaua este alimentat de un ansamblu de multegeneratoare i ajunge la punctul de consum prin mai multe transformatoare i muli kilometri de linie aerian i posibil prin reea de cabluri subterane. Dup privatizarea idustriei, aceste reele vor fi achiziionate i deveni proprietate privat, managementui mentenana fiind realizate de un numr oarecare de organizaii. Sarcina de a asigurcalitatea energiei livrate n punctul de consum nu este una uoar i nu exist nicile ca energia electric ce nu respect standardele s fie retras din lanul de alimentsau refuzat de ctre consumator. Din punctul de vedere al consumatorului problemaeste i mai dificil. Exist unele limite statistic admisibile pentru calitatea energiei electrice livrat, dar nivelul de calitate acceptabil perceput de furnizor (i de

reglementatorul industriei) poate fi diferit de cel necesar, sau poate dorit deconsumator. Defectele de calitate cele mai evidente sunt ntreruperile complete (care pot fi de la cteva secunde la cteva ore) i golurile de tensiune n care tensiuna atinge o valoare redus pentru scurt durat. Evident, ntreruperile de lung durat ituie o problem pentru toi consumatorii, dar multe operaii sunt foarte sensibile chiar i la ntreruperi foarte scurte. Exemple de operaii sensibile sunt: Operaii cu x (proces) continuu, n care ntreruperile scurte pot conduce la desincronizri n instlaie i rezult un volum mare de produs semifabricat. Un exemplu tipic l constituie idustria hrtiei unde operaia de curire (pentru reluarea procesului) este lung i cotoare. Operaii succesive i continui, n multe trepte, unde o ntrerupere n cursul proces poate distruge valoarea operaiilor anterioare. Un exemplu de acest tip este industria semiconductoarelor, unde producia unui wafer (plachete de semiconductoare) necesit o duzin de procese realizate n mai multe zile i ntreruperea unui sin

proces este catastrofal. Procesarea datelor unde valoarea tranzaciei este ridicatdar costul procesrii este sczut, ca n activitile de schimb de actiuni sau de schivalutar. Imposibilitatea de a negocia poate conduce la pierderi mari care depesc cu mult costul operaiei. ntr-un exemplu recent s-a cerut o compensaie de 15 milioaneEuro ca rezultat al unei ntreruperi de 20 minute.

Trebuie cunoscut sigurana n alimentare i trebuie neleas capacitatea de revenire sului la perturbaii.

1


4/9

Introducere n problema calitii energiei electriceAceste exemple se refer la cele mai sensibile industrii, dar este surprinztor cte operaii, aparent banale, au cerine de alimentare cu energie electric ct se poate de ritice. Exemplele includ unitile mari de desfacere cu amnuntul, cu puncte de vnzareinformatizate i echipamente de gestiune a stocurilor, precum i ntreprinderi de fabricaie cu control distribuit. Deci, ce trebuie neles prin calitatea energiei electrice ? O alimentare perfect cu energie electric este aceea care este ntotdeauna disponibil, ntotdeauna cu tensiunea i frecvena n limitele admisibile i cu o curb de tperfect sinusoidal, fr zgomote. Nivelul exact al abaterilor de la alimentarea pert, care pot fi admise, depinde de aplicaia utilizatorului, de tipul de echipamentinstalat i de percepia sa asupra condiiilor necesare. Defectele alimentrii cu ene

electric abaterile de la perfeciune se ncadreaz n cinci categorii: Distorsiunec ntreruperi (totale) Tensiune sub sau peste valorile admisibile Goluri i variaii Fnomene tranzitorii (vezi seciunea 3) (vezi seciunea 4) (vezi seciunea 5) (vezi secinea 5) (vezi seciunile 5 i 6)

O alimentare perfect cu energie electric va fi aceea care este ntotdeauna disponibil, ntotdeauna cu tensiunea i frecvena n limitele admisibile i are o curb de tensrfect sinusoidal, f r zgomote.

Fiecare dintre aceste probleme ale calitii energiei electrice are o alt cauz. Uneleprobleme sunt rezultatul partiionrii infrastructurii. De exemplu, un incident n reepoate conduce la un gol care s aib un efect asupra unor consumatori, iar un incident la un nivel mai ridicat poate afecta un numr mare de consumatori. Un incident

n instalaiile unui consumator poate s conduc la un fenomen tranzitoriu care afectez toi ceilali consumatori conectai n acelai subsistem. Alte probleme, ca armonicipar din instalaiile proprii ale consumatorului i se pot propaga sau nu n reea i asl s afecteze i ali consumatori. Problemele legate de armonici pot fi eliminate printr-o combinaie a unei bune concepii a instalaiei i prevederea unor echipamente de lmitare adecvate. Furnizorii de energie electric argumenteaz c, consumatorii sensibii trebuie s suporte ei nsi costurile pentru asigurarea calitii energiei electrics atepte ca furnizorii s asigure o alimentare foarte sigur pentru fiecare consumatodin orice punct al reelei. Garantarea unei astfel de caliti a alimentrii ar cere ivestiii deosebit de mari n reea n beneficiul unui numr relativ redus de consumatorca numr, nu din punct de vedere al consumului) i ar fi neeconomic. Este de asemenea ndoielnic dac ar fi tehnic posibil n condiiile actuale, sociale i legale, n carce consumator este autorizat s fie conectat la surs i un constructor are dreptul de

a escava drumuri cu riscul de a deteriora cabluri. Condiiile atmosferice, ca vntul puternic sau ploile reci, conduc frecvent la deteriorri ale liniilor aeriene care, n aceste condiii, sunt greu de reparat i necesit durate mari pn la repunerea une. Este deci responsabilitatea consumatorului s ia msuri s se asigure c energia lvrat pentru procesul su are o calitate suficient de bun, fiind contient ns de fapalimentarea ar putea avea o calitate mult mai ridicat dect cea livrat instalaiei dectre furnizor. Exist o varietate de soluii inginereti capabile s elimine sau s reectele problemelor de calitate a alimentrii i este un domeniu foarte activ de inovare i dezvoltare. Astfel, consumatorii trebuie informai de evantaiul de soluii disponibile i avantajele i costurile aferente. Urmtoarele seciuni ale acestui ghid preznt n detaliu problemele particulare i soluiile disponibile.

2


5/9

Introducere n problema calitii energiei electriceUtilizatorii se confrunt cu necesitatea de a lua decizii relativ la proiectul unor investiii privind tipul i cantitatea echipamentelor suplimentare pentru a obine calitatea necesar a alimentrii. Din pcate, unele informaii vitale lipsesc ntinderravitatea problemelor de calitate a energiei electrice care ar putea aprea ntr-o locaie oarecare sunt n mare msur necunoscute. Deoarece sunt att de puine statisticlicate este foarte greu pentru consumatori s stabileasc costul incidentelor i s jusifice costul msurilor preventive. Acest subiect este prezentat mai amnunit n seciu2. n Regatul Unit, spre exemplu, unicele date disponibile dau numrul i durata medie a ntreruperilor mai lungi de un minut, datorate furnizorului. n medie, pentru 1998/9, fiecare consumator a avut aproximativ o ntrerupere de pn la 100 minute la fie

care 15 luni reprezentnd o disponibilitate de 99,98%. Din pcate, cele 0,02% creeazprobleme. Performanele raportate de cei mai muli furnizori, referitoare la aceast perioad, includ rezultate dintre cele mai bune i cele mai slabe, reprezentnd variaiitre 50% i 200% fa de media situaiei curente, probabil considernd c acest lucru esximul ce se poate obine din punct de vedere economic. Trebuie reamintit c aceste cifre se refer numai la ntreruperi de peste un minut i rmne necunoscut, dar mare, nl ntreruperilor de ordinul 0,1 s pn la 5 s. Efectele cauzate de una dintre aceste nreruperi pot fi la fel de costisitoare ca o ntrerupere de o or. Problema ntreruperilor scurte i a golurilor de tensiune scoate n eviden diferena dintre punctele de vre ale consumatorului i furnizorului. Exist prin definiie evenimente pe termen scurt, astfel nct cel puin aici este instalat o monitorizare permanent deoarece existecestor evenimente este altfel greu de dovedit. Este nc i mai greu s atribui o pierdre economic unui astfel de eveniment. Industria energiei electrice are tendine de

a evalua ntreruperile n raport cu costul energiei electrice aferente nelivrat, n tip ce consumatorul o evalueaz n raport cu pierderile n producie datorate ntreruperiEnergia electric este relativ ieftin, iar ntreruperile relativ scurte, n timp ce pirderile n producie pot fi foarte importante (ca de exemplu n cazul semiconductoarelor) i durata de indisponibilitate pentru pregtirea instalaiilor n vederea relurii duciei este foarte mare (ca n cazul industriei de fabricare a hrtiei). Cele dou prdeci puncte de vedere total diferite privind importana golurilor de tensiune i nivelul justificat al investiiilor n echipamentele de limitare a acestora. ntreruperile de lung durat deconectrile sunt considerate uzual ca fiind datorate furnizoru, dar pot fi datorate i defectrii echipamentelor, conductoarelor sau conexiunilorlocale. O proiectare atent utiliznd soluii cu o fiabilitate ridicat poate minimiza ceste efecte. Obiectivul este de a identifica punctele n care pot s apar ntreruperiacestea s fie eliminate prevznd echipamente de rezerv (redundante) sau ci alterna

e de alimentare, astfel ca activitatea s poat continua n cazul unui singur incident. Sistemele proiectate n acest mod sunt mai uor de ntreinut i ca rezultat sunt maine ntreinute. Este important ca procedurile de mentenan s fie dezvoltate nc n pca o parte a conceptului de siguran proiectat. Sursele de rezerv i sistemele UPS,cesare pentru a acoperi ntreruperile de scurt i lung durat, sunt elemente esenialtru un sistem capabil s fac fa variaiilor n alimentarea cu energie electric. Proa unor astfel de sisteme se prezint n seciunea 4. n timp ce majoritatea golurilor dtensiune i a ntreruperilor i au originea n sistemul de transport i distribuie esponsabilitatea furnizorului, problemele armonicilor sunt n principal n responsabilitatea consumatorului. Curenii armonici creeaz probleme n instalaii i cnd acetcircul napoi prin impedana cii de alimentare, n punctul comun de cuplare apare o siune armonic. Aceast distorsiune a tensiunii, sau cel puin unele din componenteleei, sunt transmise n ntreg sistemul i se sumeaz cu fondul de armonici (background)

e tensiune, prezent n orice sistem de transport (de exemplu, datorit

Este rspunderea consumatorului s ia msuri pentru a se asigura c energia electric fizat pentru procesul su este de calitate suficient de bun.

3


6/9

Introducere n problema calitii energiei electriceneliniaritii transformatorului). Limitnd curenii armonici pe care consumatorii i pemite, se poate menine nivelul de distorsiune a tensiunii la alimentare n limite acceptabile. Cele mai multe limite la nivel naional se bazeaz pe standardul englezpentru sectorul de furnizare a energiei electrice pentru industrie (de regul G5/4) care are la baz G5/1. Acest standard de planificare stabilete limite empirice pentru distorsiunea tensiunii care, n ultimii 40 ani, s-au dovedit a fi n foarte mare msur corecte. Determinarea sursei de armonici poate fi dificil i acest lucru detemina adesea consumatorul s acuze furnizorul pentru aceast problem. n fapt, este neuual ca problemele datorate armonicilor s apar ntr-o instalaie din cauze externe ca este cel mai adesea datorit echipamentelor locale i a modului lor de utilizare. n

seciunea 3 se prezint cauzele i soluiile n detaliu. Perturbaiile tranzitorii sunnimente cu o frecven ridicat cu o durat mult mai mic dect o perioad a tensiunii entare. Cauzele includ comutaii sau cderi de trsnete n reea precum i comutaii alnii reactive la consumator sau la ali consumatori conectai pe acelai circuit. Perturbaiile tranzitorii pot avea amplitudini de cteva mii de voli i pot cauza deteriorserioase att instalaiei ct i echipamentelor conectate la aceasta. Furnizorii de enegie electric i companiile de telecomunicaii fac eforturi s se asigure c instalaiir nu permit propagarea de perturbaii tranzitorii periculoase (care pot produce daune) n instalaiile consumatorului. Totui, perturbaii tranzitorii considerate neperiuloase pot determina pagube importante prin afectarea datelor. Apariia i efecteleregimurilor tranzitorii sunt n mare msur limitate i eficiena sistemelor de protecte sporit dac este realizat un sistem de legare la pmnt cu o fiabilitate ridicat. astfel de sistem de legare la pmnt va avea multiple legri la pmnt i multiple ci

re la pmnt n orice punct, care s asigure o integritate ridicat i o impedan redud larg de frecven. Sistemele de legare la pmnt sunt tratate n seciunea 6. Aspecind calitatea energiei electrice pun proiectanilor multe probleme, probabil cea mai important fiind Ct de bun este destul de bun?. La aceast ntrebare este imposibrspuns. Dac este relativ simplu s cuantifici comportarea unui anumit element al unui echipament la golurile de tensiune, determinarea incidenei unui probabil gol de tensiune ntr-o anumit locaie, n sistemul de alimentare, este cu mult mai dificilituaia se va modifica n timp, pe msur ce se vor aduga noi consumatori i unii exisor fi nlocuii. Este extrem de greu s se colecteze date mediate privind sensibilitatea echipamentului la distorsiunea armonic de tensiune i chiar la distorsiunea armonic de curent cauzate de echipament. Problema real este de compatibilitate ntre echipament i alimentare. Exist n prezent unele standarde internaionale care fixeaz liele pentru variaiile de tensiune i distorsiune armonic sub care echipamentul ar tre

bui s funcioneze fr eroare. Similar exist limite standardizate pentru variaiile dsiune i distorsiunea armonic pentru tensiunea de alimentare. Ideal, ar trebui s existe o band de rezerv o limit de siguran ntre cele dou limite dar, deoarece emsurat continuu calitatea alimentrii, limitele pentru alimentare sunt date n termeni statistici i nu ca limite fixe. Asigurarea unei caliti bune a energiei electricenecesit o proiectare iniial bun, un echipament de corectare eficient, cooperarea cfurnizorul, monitorizarea frecvent i o mentenan bun. Cu alte cuvinte necesit o are complet i o bun nelegere a principiilor i a practicilor de mbuntire a caliectrice. Este scopul acestui ghid de a realiza acest obiectiv.

O proiectare atent utiliznd tehnici cu o mare capacitate de a face fa variaiei conlor de alimentare poate minimiza efectele unor incidente n echipamentele, conductoarele i componentele locale.

4


7/9

ParteneriCopper Benelux168 Avenue de Tervueren B-1150 Brussels Belgium Tel: 00 32 2 777 7090 Fax: 00 322 777 7099 Email: [email protected] Web: www.copperbenelux.org Contact: MrB Dme

HTWGoebenstrasse 40 D-66117 Saarbruecken Germany Tel: 00 49 681 5867 279 Fax: 00 49681 5867 302 Email: [email protected] Contact: Prof Dr W Langguth

Copper Development Association

Verulam Industrial Estate 224 London Road St Albans AL1 1AQ United Kingdom Tel:00 44 1727 731205 Fax: 00 44 1727 731216 Email: [email protected] Webs: www.cda.org.uk & www.brass.org Contact: Mrs A Vessey

Istituto Italiano del RameVia Corradino dAscanio 4 I-20142 Milano Italy Tel: 00 39 02 89301330 Fax: 00 39 02 89301513 Email: [email protected] Web: www.iir.it Contact: Mr V Loconsolo

Deutsches Kupferinstitut e.VAm Bonneshof 5 D-40474 Duesseldorf Germany Tel: 00 49 211 4796 323 Fax: 00 49 211 4796 310 Email: [email protected] Web: www.kupferinstitut.de Contact: Mr S Fassbinder

KU LeuvenKasteelpark Arenberg 10 B-3001 Leuven-Heverlee Belgium Tel: 00 32 16 32 10 20 Fax: 00 32 16 32 19 85 Email: [email protected] Contact: Prof DrR Belmans

ECD ServicesVia Cardinal Maffi 21 I-27100 Pavia Italy Tel: 00 39 0382 538934 Fax: 00 39 0382308028 Email: [email protected] Web www.ecd.it Contact:Dr A Baggini

Polish Copper Promotion Centre SAPl.1 Maja 1-2 PL-50-136 Wroclaw Poland Tel: 00 48 71 78 12 502 Fax: 00 48 71 7812 504 Email: [email protected] Contact: Mr P Jurasz

European Copper Institute168 Avenue de Tervueren B-1150 Brussels Belgium Tel: 00 32 2 777 70 70 Fax: 00 32 2 777 70 79 Email: [email protected] Web: www.eurocopper.org Contact: Mr H DeKeulenaer

TU BergamoViale G Marconi 5 I-24044 Dalmine (BG) Italy Tel: 00 39 035 27 73 07 Fax: 00 39035 56 27 79 Email: [email protected] Contact: Prof R Colombi

HevroxSchoebroeckstraat 62 B-3583 Beringen Belgium Tel: 00 32 11 454 420 Fax: 00 32 11454 423 Email: [email protected] Contact: Mr I Hendrikx

TU WroclawWybrzeze Wyspianskiego 27 PL-50-370 Wroclaw Poland Tel: 00 48 71 32 80 192 Fax:00 48 71 32 03 596 Email: [email protected] Contact: Prof Dr H Markiewicz


8/9

Copper Development Association Copper Development Association Verulam IndustrialEstate 224 London Road St Albans AL1 1AQ United Kingdom Tel: 00 44 1727 731200Fax: 00 44 1727 731216 Email: [email protected] Websites: www.cda.org.ukwww.brass.org

David Chapman

Membr a E U R E L

Societatea Inginerilor Energeticieni din Romnia No. 1, Lacul Tei Avenue, PO/BOX 3

0-33 020371 Bucharest Romania Tel: 4 0722 36 19 54 Fax: (4 021) 610 52 83 Email:[email protected] Websites: www.sier.ro

European Copper Institute 168 Avenue de Tervueren B-1150 Brussels Belgium Tel: 00 32 2 777 70 70 Fax: 00 32 2 777 70 79 Email: [email protected] Website: www.eurocopper.org


9/9

133366810-calitatea-energiei-electrice

Documents