CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE IN RETELELE DE TRANSPORT SI ERGIE ELECTRICA DIN ROMANIA

1.Notiuni generale privind retelele electrice.

Producerea energiei electrice este activitatea de transformare a diferitelor tipuri

de energii primare în energie electrică.

Energia electrica produsa în este transmisa spre consumatori prin retelele

electrice constituite din linii electrice, statii de transformare, statii de conexiuni si

posturi de transformare.

Data fiind importanta alimentarii cu energie electrica pentru economia

nationala, retelele electrice trebuie sa satisfaca o serie de conditii tehnice si economice

dintre care cele mai importante sunt: asigurarea continuitatii în alimentarea cu energie

electrica a consumatorilor (în functie de natura efectelor produse de întreruperea

alimentarii), siguranta în functionare, asigurarea parametrilor calitativi ai energiei

electrice furnizate consumatorilor, eficienta economica a investitiilor.

Transmiterea energiei electrice spre, consumatori se face la diferite nivele

(trepte) de tensiune stabilite pe baza unor criterii tehnico-economice, tinând seama de

pierderile de energie (direct proportionale cu patratul puterii vehiculate si cu lungimea

liniei si invers proportionale cu patratul tensiunii) precum si de valoarea investitiilor

(care, în domeniul tensiunilor înalte, creste proportional cu patratul tensiunii).

Tensiunile nominale standardizate în România intre fazele retelelor de curent

alternativ sunt: 0,4; 6; 10; 20; 35; 60; 110; 220; 400 k V.

În functie de tensiune, în practica se delimiteaza urmatoarele categorii de retele:

-         retele de joasa tensiune {JT), cu tensiuni sub 1 kV;

-         retele de medie tensiune (MT), pentru care se recomanda treptele de 6;

10; 20 kV;

-         retele de înalta tensiune (ÎT), care cuprind treptele de 110 si 220 kV;

-         retele de foarte înalta tensiune (FÎT), cu tensiuni peste 220 kV.

Din punctul de vedere al scopului pentru care au fost construite, se pot distinge

doua categorii de linii electrice: linii de transport si linii de distributie.

Liniile de transport sunt destinate sa asigure vehicularea unor puteri electrice

importante (zeci sau sute de MW) la distante relativ mari (zeci sau sute de km); acestea

pot fi:

-         linii de legatura sau de interconexiune intre doua zone sau noduri ale

sistemului electroenergetic;

-         linii de transport a energiei electrice de la un nod al sistemului

electroenergetic pâna la un centru (zona) de consum .

Liniile de distributie au o configuratie mai complexa si asigura vehicularea unor

puteri relativ reduse pe distante mai scurte si la un ansamblu limitat de consumatori.

Delimitarea liniilor de transport si de distributie dupa valoarea tensiunilor

nominale nu este neta. Astfel, tensiunile liniilor de transport sunt, de regula 400 kW si

220 kV si mai rar 110 kV, în timp ce retelele electrice de distributie au tensiunile

nominale 0,4 kV, 6 kV,10 kV,20 kV, mergând pâna la 110 kV sau chiar 220 kV (in

cazul marilor consumatori).

În România, în anul 2007, au intrat în vigoare două acte normative foarte

importante referitoare la Calitatea Energiei Electrice, şi anume:

- Standardul de performanţă pentru serviciile de transport şi de sistem ale

energiei electrice.

- Standardul de performanţă pentru serviciul de distribuţie a energiei

electrice.

Prin faptul că sunt apelate în documentele de mai sus, următoarele standarde

internaţionale referitoare la definirea indicatorilor / parametrilor calităţii energiei

electrice, a metodelor de măsurare şi de evaluare a acestora şi a limitelor admise, sunt

obligatorii în România atât pentru Operatorii Reţelelor Electrice de Transport şi

Distribuţie (OTS şi OD) cât şi pentru utilizatorii acestor reţele (producătorii şi

consumatorii de energie electrică):

- EN 50160 - Voltage characteristics of electricity supplied by public

distribution systems;

- CEI 61000-4-30 - Electromagnetic Compatibility (EMC) - Part 4-30:

Testing and measurement techniques - Power quality measurement methods.

În conformitate cu prevederile din reglementările în vigoare în prezent în

România:

- Operatorul de Transport şi Sistem (OTS) şi Operatorii de Distribuţie

(OD) au obligaţia să monitorizeze respectarea parametrilor de Calitate a Energiei

Electrice în reţelele proprii.

- Operatorii de Reţea au obligaţia de a asigura energie electrică la

parametrii de calitate reglementaţi sau contractaţi, iar producătorii şi consumatorii au

obligaţia de a limita nivelul perturbaţiilor transmise în SEN sub nivelul alocat .

- Monitorizarea parametrilor de calitate a energiei electrice trebuie să se

realizeze permanent în punctele de interfaţă dintre Operatorii de Reţele Electrice

(Operatorul de Transport şi Sistem şi Operatorii de Distribuţie), precum şi în punctele

de interfaţă cu utilizatorii acestor reţele (producătorii şi consumatorii).

- Monitorizarea şi determinarea parametrilor / indicatorilor de calitate a

energiei electrice trebuie să se realizeze cu echipamente/sisteme de achiziţie şi

prelucrare specializate / dedicate şi cu respectarea procedurilor şi cerinţelor de

măsurare şi de agregare a datelor măsurare şi a procedurilor de calcul şi de raportare a

indicatorilor reglementate de standardele internaţionale şi reglementările naţionale.

Suplimentar, OTS trebuie “să se doteze cu un număr suficient de aparate de

monitorizare portabile, suficient de precise”, pentru rezolvarea reclamaţiilor referitoare

la calitatea energiei electrice, respectiv pentru depistarea utilizatorilor care introduc

perturbaţii.

Parametrii/indicatorii de calitate a energiei electrice monitorizaţi trebuie

comparaţi cu valorile normate sau convenite prin contracte bilaterale, iar în cazul

depăşirii valorilor admise trebuie să se adopte măsurile necesare pentru încadrarea

acestora în limitele admise şi să se analizeze/penalizeze utilizatorii perturbatori.

Indicatorii de performanţă determinaţi reprezintă informaţii publice, OTS având

obligaţia de a le publica pe site-ul propriu şi de a le menţine pe site pe o perioadă de

minimum 5 ani. OTS va asigura păstrarea datelor necesare calculării indicatorilor de

performanţă pe o durată de minimum 10 ani

Valorile indicatorilor de performanţă vor fi transmise anual pentru analiză la

ANRE.

Cunoaşterea situaţiei din nodurile RET şi RED, precum şi a surselor

perturbatoare, necesită sisteme şi programe software complexe pentru monitorizare şi

analiză, ce utilizează echipamente de măsurare/achiziţie şi prelucrare specializate,

„suficient de precise, cu respectarea standardelor internaţionale de măsurare, pentru a

putea utiliza înregistrările şi în relaţiile comerciale şi juridice ale OTS cu alte entităţi,

ţinând cont de prevederile din contracte”.

Conform standardului, pentru aplicaţiile contractuale ce pot necesita

soluţionarea unor dispute şi pentru verificarea conformităţii cu standardele / normele

de calitate a energiei electrice trebuie utilizate echipamente de măsurare şi de

procesare a datelor măsurate de clasă A.

În prezent, monitorizarea calităţii energiei electrice în RET de către Operatorul

de Transport şi Sistem (CNTEE Transelectrica SA) se face într-un număr redus de de

puncte de măsurare (22 puncte de măsurare permanentă), realizându-se prin două

Sisteme independente de Monitorizare Permanentă a Calităţii Energiei Electrice

(Sistemul de Monitorizare a Calităţii Energiei Electrice la interfaţa între RET şi RED -

care asigură monitorizarea calităţii energiei electrice în 7 puncte de măsurare prin

intermediul unor analizoare de tip ION 7650, şi Sistemul de Monitorizare a Calităţii

Energiei Electrice la interfaţa între RET şi consumatori alimentaţi direct din RET -

care asigură monitorizarea calităţii energiei electrice în 15 puncte de măsurare prin

intermediul unor contorare de măsurare a energiei electrice cu funcţiuni de măsurare a

calităţii energiei electrice de tip ZMQ), precum şi un număr de echipamente de

monitorizare portabile care sunt instalate, pentru anumite perioade de timp, în diferite

noduri ale SEN, denumite generic Sistemul de Monitorizare Temporară a Calităţii

Energiei Electrice.

Cele trei sisteme de monitorizare a calităţii energiei electrice sunt în

răspunderea şi exploatarea Sucursalei OMEPA (prin Centrul OMEPA Sibiu), care

funcţionează în cadrul CNTEE Transelectrica şi al cărei obiect principal de activitate

este măsurarea energiei electrice tranzitate pe Piaţa Angro. În domeniul de activitate al

Sucursalei OMEPA este cuprinsă şi activitatea de "determinare prin măsurători şi

prelucrări, a calităţii energiei electrice... ".

Cele trei Sisteme au fost achiziţionate în etape diferite şi nu mai satisfac

actualele cerinţe de măsurare şi de evaluare a calităţii energiei electrice impuse de

standardele internaţionale (CEI şi CENELEC) şi reglementările naţionale revizuite sau

nou apărute după achiziţionarea şi implementarea sistemelor respective.

De asemenea, cele trei sisteme de monitorizare a calităţii energiei electrice sunt

compuse din echipamente furnizate de fabricanţi diferiţi, fapt care impune o atenţie

deosebită în realizarea integrării acestora, ţinându-se cont de problemele de interfaţare

ce survin în mod inerent într-o astfel de situaţie.

Din analiza datelor de intrare referitoare la dotarea software de la Punctele

Centrale şi a echipamentelor de măsurare ale celor două sisteme de monitorizare

permanentă se constată că software-ul existent nu asigură măsurarea şi procesarea

datelor măsurate în conformitate cu procedurile de măsurare, agregare, evaluare şi de

raportare a parametrilor / indicatorilor de calitate a energiei electrice din standardele în

vigoare, (în special cu privire la: intervalele de bază de măsurare, alegerea tensiunilor

şi pragurilor de referinţă, agregarea datelor măsurate, resincronizarea intervalelor de

măsurare şi de agregare a datelor măsurate, criteriile de nevalidare a datelor măsurate

inadecvat, „marcarea” şi utilizarea datelor măsurate inadecvat şi a datelor agregate

rezultate din acestea, parametrii/indicatorii de calitate a energiei electrice ce trebuie

evaluaţi / determinaţi, procedurile de determinare şi de raportare a

parametrilor/indicatorilor de calitate a energiei electrice, procedurile de evaluare a

calităţii energiei electrice etc) .

2.Calitatea tehnica a energiei electrice in retelele de transport si distributie

Principalele cerinţe impuse reţelelor electrice sunt:

- continuitatea alimentării cu energie electrică a consumatorilor;

- siguranţa în funcţionare;

- calitatea energiei electrice furnizate consumatorilor;

- dezvoltarea ulterioară a reţelei;

- eficienţa economică a investiţiilor;

- cerinţe suplimentare impuse de impactul cu mediul înconjurător.

Continuitatea alimentării cu energie electrică a consumatorilor este o cerinţă

esenţială pe care trebuie să o îndeplinească o reţea electrică. Alimentarea

consumatorilor trebuie asigurată practic fără întrerupere (sau la un nivel de întrerupere

admis, de valoare mică), indiferent de regimul şi starea sistemului. Acest deziderat se

realizează în primul rând prin alegerea unei configuraţii adecvate a reţelei dar depinde

direct de siguranţa în funcţionare a reţelei.

Întreruperea alimentării cu energie electrică afectează consumatorii în mod

diferit. În funcţie de natura efectelor produse de întreruperea alimentării cu energie

electrică, receptoarele se încadrează în următoarele categorii:

- categoria zero, la care întreruperea în alimentarea cu energie electrică poate

duce la explozii, incendii, distrugeri de utilaje sau pierderi de vieţi omeneşti. În această

categorie intră, spre exemplu: calculatoarele de proces, instalaţiile de ventilaţie şi

evacuare a gazelor nocive sau a amestecurilor explozive, instalaţiile de răcire la

cuptoarele de inducţie etc.;

- categoria I, la care întreruperea alimentării conduce la dereglarea proceselor

tehnologice în flux continuu, necesitând perioade lungi pentru reluarea activităţii la

parametrii cantitativi şi calitativi existenţi în momentul întreruperii, sau la rebuturi

importante de materii prime, materiale auxiliare etc., fără a exista posibilitatea

recuperării producţiei nerealizate. Se pot încadra în această categorie: podurile rulante

de turnare în oţelării, cuptoarele de topit sticlă, incubatoarele, staţiile de pompe pentru

evacuarea apelor din mine etc.;

- categoria a II-a cuprinde receptoarele la care întreruperea alimentării conduce

la nerealizări de producţie, practic numai pe durata întreruperii, iar producţia

nerealizată poate fi, de regulă, recuperată. În această categorie se pot încadra:

cuptoarele pentru tratamente chimice, compresoarele de aer, instalaţiile de extracţie,

maşinile prelucrătoare pentru producţia de serie etc.;

- categoria a III-a cuprinde receptoarele de mică importanţă care nu se

încadrează în categoriile precedente, cum ar fi: receptoarele din ateliere, depozite,

secţii auxiliare, cum şi cele aparţinând consumatorilor casnici şi rurali.

În funcţie de categoria din care fac parte, receptoarelor trebuie să li se asigure

rezerva necesară în alimentarea cu energie electrică, prin scheme de alimentare

adecvate. Astfel, există consumatori, respectiv receptoare, cum sunt cele din categoria

zero, care necesită rezervă de 100%, căile de alimentare fiind independente şi

racordate în puncte de alimentare distincte. Pentru aceşti consumatori, dacă în

întreprindere nu există o centrală electrică de termoficare, se prevede o sursă separată

de energie (grup electrogen).

Pentru receptoarele din categoria I sunt necesare două căi de alimentare cu

rezervă de 100% care pot să nu fie independente şi să fie racordate în puncte

nedistincte de alimentare. Durata de întrerupere a alimentării este de maximum 3 s şi

corespunde timpului de acţionare a automaticii din staţii.

Pentru alimentarea receptoarelor din categoria a II-a se asigură de asemenea

rezervă de 100%, dar durata întreruperii, adică de trecere de la alimentarea de bază la

cea de rezervă, poate varia de la 30 min. la 16 ore Aceste intervale de timp sunt

necesare pentru efectuarea manevrelor de izolare a defectului şi de stabilire a unei noi

scheme pentru alimentarea pe calea de rezervă.

Pentru receptoarele din categoria a III-a nu este obligatorie asigurarea unei

alimentări de rezervă.

În privinţa noţiunii de puncte distincte de alimentare se precizează că acestea

pot fi două staţii de transformare sau două centrale diferite, racordarea făcându-se prin

linii diferite. Se consideră, de asemenea, puncte diferite două secţii de bare dintr-o

staţie, dacă fiecare secţie este alimentată prin căi distincte (generatoare, linii,

transformatoare) şi dacă nu sunt unite între ele, sau sunt unite printr-un întreruptor cu

declanşare rapidă, în cazul perturbării regimului normal de funcţionare pe una din

secţii.

Două căi de alimentare se consideră independente dacă un defect unic sau

lucrările de reparaţii şi întreţinere la elementele unei căi nu conduc la scoaterea din

funcţiune a celeilalte căi. Se consideră căi de alimentare independente două linii pe

stâlpi separaţi sau cele două circuite ale unei linii cu dublu circuit, în ipoteza că nu se

ia în considerare, pentru a doua variantă, avarierea gravă a unui stâlp, acesta fiind, de

obicei, un element sigur al liniei.

Prin siguranţa în funcţionare a unei reţele electrice se înţelege capacitatea

acesteia de a suporta solicitările care apar în funcţionarea ei fără consecinţe

inacceptabile pentru instalaţiile şi aparatele ce o compun, fără prejudicii pentru

personalul de deservire, pentru construcţiile sau obiectivele învecinate.

Datorită diversităţii elementelor care alcătuiesc reţeaua electrică şi a

numeroaselor incidente care apar în exploatarea acesteia, realizarea unei siguranţe

absolute în funcţionarea unei reţele electrice este deosebit de dificilă şi iraţională. În

exploatarea unei reţele electrice pot apare solicitări foarte mari sau mai multe avarii

simultane, independente unele de altele, frecvenţa de apariţie în ambele situaţii fiind

foarte mică. A supradimensiona toate elementele componente ale reţelei pentru a

suporta astfel de solicitări ar însemna un efort financiar deosebit de mare. De aceea

este necesară corelarea judicioasă a siguranţei în funcţionare cu economicitatea

instalaţiilor ce compun reţeaua, ceea ce va conduce la o soluţie optimă din punct de

vedere tehnico-economic.

Calitatea energiei electrice furnizate consumatorilor reprezintă o cerinţă

esenţială în exploatarea reţelelor electrice şi se apreciază în funcţie de următorii

parametri: tensiunea de alimentare, frecvenţa, gradul de simetrie al sistemului trifazat

de tensiuni şi puritatea undei de tensiune, dorită de formă sinusoidală.

O bună calitate a energie furnizate impune ca tensiunea de alimentare şi

frecvenţa să fie cât mai apropiate de valorile nominale, iar fluctuaţiile de tensiune şi

frecvenţă în jurul acestor valori să fie cât mai reduse atât ca valoare cât şi ca frecvenţă.

Abaterile admise sunt de cca. ±5% pentru tensiuni, respectiv ±0,5% pentru frecvenţă.

Menţinerea frecvenţei în limitele admise depinde de circulaţia puterilor active în

sistem, fiind o problemă de exploatare a centralelor electrice. Valoarea tensiunii în

nodurile sistemului depinde în primul rând de circulaţia puterilor reactive. Menţinerea

ei între limitele admise reprezintă o problemă esenţială în proiectare şi exploatarea RE,

fiind cunoscută sub denumirea de reglarea tensiunii.

Frecvenţa în SEN – are în România valoarea standardizată (nominala) de 50

Hz, ceea ce înseamnă că într-o secundă polaritatea tensiunii trece de la plus la minus şi

înapoi de 50 de ori.

f= 1/T

Din punct de vedere al variatiei frecventei in SEN cerintele sunt

urmatoarele

47,00-52,00 Hz - t=100% din an

49,50-50,50 Hz - t=99,5 % din an

49,75-50,25 Hz - t=95 % din saptamana

49,90-50,10 Hz - t=100% din saptamana

Frecventele de consemn sunt 49.99; 50.00; 50.01 Hz, iar in mod

exceptional pot sa aiba valorile:49.95 şi 50.05Hz.

Valorile nominale ale tensiunii din RET sunt 750kV,400kV 220kV şi

110kV.

Cerintele impuse tensiunii de funcţionare in RET din punct de vedere al

variatiei acestora in orice punct al retelei sunt:

-pentru reţeaua de 750 kV banda admisibilă este 735-765 kV;

-pentru reţeaua de 400 kV banda admisibilă este 380-420 kV

-pentru reţeaua de 220 kV banda admisibilă este 198-242 kV

-pentru reţeaua de 110 kV banda admisibilă este 99-121 kV.

Gradul de simetrie al sistemului trifazat de tensiuni este o cerinţă de calitate, ce

impune ca în toate nodurile sistemului să existe un sistem trifazat simetric de tensiuni.

Pentru asigurarea acestui deziderat este necesar ca generatoarele sincrone din sistem să

furnizeze un sistem trifazat simetric de tensiuni, iar elementele din sistem să fie

echilibrate trifazat. În acest sens, la transformatoare se acţionează asupra formei

miezului magnetic, la linii se efectuează transpunerea fazelor, receptoarele trifazate se

construiesc echilibrate, cele monofazate se distribuie pe cele trei faze astfel încât să

asigure o încărcare echilibrată a reţelei. În general, cerinţa de simetrie a tensiunilor este

practic realizată în SEE.

Cerinţa de puritate a undei de tensiune impune lipsa armonicilor de tensiune (şi

curent) sau limitarea acestora la un nivel redus. Pentru aceasta, prin construcţie,

generatoarele trebuie să furnizeze tensiuni electromotoare lipsite de armonici. Apoi,

prin proiectare, construcţie şi exploatare trebuie să se evite domeniile neliniare de

funcţionare a elementelor din sistem (exemplu saturaţia la transformatoare) şi să se

evite configuraţiile ce pot forma circuite rezonante pentru armonicile cele mai probabil

existente în sistem (de ex. linie aeriană lungă conectată cu o reţea extinsă de cabluri).

În fine, la consumatorii importanţi, care constituie surse de armonici (de exemplu staţii

de redresare) se vor utiliza scheme de compensare.

Dezvoltarea ulterioară a reţelei este o cerinţă potrivit căreia reţeaua electrică

existentă trebuie să permită o extindere (dezvoltare) viitoare fără ca prin aceasta gradul

ei de siguranţă şi simplitatea manevrelor să sufere modificări esenţiale.

Eficienţa economică a investiţiilor este cerinţa care impune ca transportul şi

distribuţia energiei electrice să se realizeze cu cheltuieli minime la o anumită putere

transferată. Creşterea eficienţei economice a investiţiilor se realizează prin:

- reducerea la maxim a cheltuielilor de investiţii prin adoptarea soluţii-lor

celor mai ieftine dintr-un număr de soluţii posibile, care satisfac condiţiile tehnice

impuse;

- reducerea pierderilor de putere pe elementele reţelei, prin alegerea unor

aparate şi instalaţii ce prezintă randamente ridicate şi prin exploatarea raţională a

acestora.

Cerinţele suplimentare impuse de impactul cu mediul înconjurător acţionează ca

restricţii, care trebuie respectate în mod obligatoriu. De exemplu, se impun restricţii de

poluare estetică, fonică, atmosferică sau de deviere a traseelor în cazul unor zone

urbane (chiar dacă soluţia tehnico-economică recomandă ca o linie de înaltă tensiune

să treacă prin centrul unei zone urbane, această soluţie nu poate fi acceptată şi traseul

se modifică corespunzător).

3.Calitatea comercială a serviciului de distribuţie.

Constituie o alta componenta de baza privind serviciile oferite de OTS fiind

compusa din mai multe componente

-Racordarea la RED

La solicitarea scrisă a oricărui utilizator al RED, existent sau potenţial

(neracordat la reţea), OD care deţine licenţa pentru distribuţie în zona respectivă este

obligat să emită un aviz tehnic de racordare, dacă racordarea nu afectează siguranţa

SEN prin nerespectarea normelor şi reglementărilor tehnice în vigoare.

Termenul pentru emiterea avizului tehnic de racordare este de maximum 30 de

zile calendaristice de la înregistrarea cererii (însoţită de documentaţia completă)

pentru racordare la 110 kV, MT sau JT.

Termenul pentru transmiterea ofertei de contract de racordare este de maximum

10 zile calendaristice de la înregistrarea cererii (însoţită de documentaţia completă).

În cazul în care utilizatorul are receptoare care pot introduce perturbaţii în reţea,

documentaţia completă presupune şi prezentarea măsurilor luate de utilizator pentru

limitarea perturbaţiilor. Limitele admisibile pentru perturbaţii vor fi indicate de OD.

-Contractarea serviciului de distribuţie

Termenul standard pentru transmiterea contractului de distribuţie (oferta OD)

este de maximum 15 zile lucrătoare de la înregistrarea cererii de încheiere a

contractului (însoţită de documentaţia completă).

3.Monitorizarea calitatii energiei electrice:

Preocupările actuale legate de asigurarea unei calităţi corespunzătoare a

tensiunii de alimentare, precum şi a serviciului de alimentare şi-au găsit reflectarea şi

în actele normative elaborate de ANRE, care a stabilit obligativitatea monitorizării şi

calculul unor indicatori de calitate ce stau la baza evaluării performanţei operatorilor

din sectorul distribuţiei şi furnizării energiei electrice prin intermediul codului

RED/2000 [2]. Determinarea acestor indicatori necesită dotarea filialelor de distribuţie

cu echipamente adecvate capabile să achiziţioneze date, să selecteze evenimentele

urmărite, să efectueze calculele necesare şi să transmită la nivelul ierarhic superior

datele sintetice necesare evaluării performanţei serviciului de alimentare cu energie

electrică.

Pe baza informaţiilor achiziţionate de sistem va fi posibilă obţinerea următorilor

- parametrii tehnici de calitate ai tensiunii:

- numărul de întreruperi tranzitorii scurte şi lungi;

- numărul de goluri de tensiune;

- depăşiri ale limitelor normate de variaţie a tensiunii de alimentare;

- depăşiri pentru limite normate ale variaţiilor rapide de tensiune;

- frecvenţa medie;

- tensiunea medie.

De asemena, pe baza datelor privind consumatorii afectaţi de întreruperile în

furnizarea energiei electrice, va fi posibil calculul indicatorilor de continuitate SAIFI,

SAIDI şi AIT. În acest scop se va determina şi energia nelivrată ENS.

Parametrii tehnici de calitate sunt comuni tuturor consumatorilor de MT sau IT

racordaţi, direct sau prin PA, la o bară de alimentare din staţia electrică şi se obţin din

monitorizarea parametrilor de semnal ai tensiunii de reţea. Aceste date sunt de tip

continuu ( analogică ) şi au la bază măsurarea duratei fiecărei semiperioade a

semnalului din reţea şi calculul valorii efective a tensiunii la nivelul acesteia.

Pe de altă parte, calculul indicatorilor de continuitate necesită monitorizarea

stării de conectare a consumatorului la reţea. Datele privitoare la starea de conectare

sunt de tip discret (binară) şi poate lua una din două valori: conectat sau neconectat.

Ele se obţin prin monitorizarea stării întreruptorului prin care consumatorul este cuplat

în mod direct la reţeaua de alimentare cu energie electrică.

Referitor la cele două tipuri de date descrise mai sus, vom denumi drept

eveniment situaţia în care consumatorul este deconectat sau situaţia în care i se

furnizează serviciul cu parametrii de calitate diferiţi faţă de valorile normale.

Firmele din domeniul energetic pot fi clasificate după două criterii. Primul

criteriu este acela al poziţiei pe care firma îl ocupă în lanţul furnizării energiei

electrice. Al doilea criteriu este reprezentat de tipul de proprietate al afacerii.

Indiferent însă de tipul ei de proprietate, respectiva firmă desfăşoară o afacere în piaţa

de energie. În această piaţă se deschid pe perioade de timp limitate ferestre de

oportunitate, ferestre cărora firma le răspunde prin lansarea de proiecte. Privită din

acest ultim punct de vedere, alinierea la standarde reprezintă fereastra de oportunitate

iar implementarea unui sistem de monitorizare a calităţii înseamnă pentru firmă

realizarea unui nou proiect.

În cazul implementării oricărui proiect, operatorul de distribuţie trebuie să

concilieze între forţele din mediul extern şi cele din mediul intern al firmei care vor

influenţa proiectul. În acest sens proiectul beneficiază de oportunităţi şi este supus la

ameninţări venind din mediul exterior iar în mediul intern al operatorului se pot

identifica relativ la realizarea acestuia puncte tari şi puncte slabe.

Folosirea unui sistem de monitorizare a calităţii serviciului de furnizare a

energiei electrice crează pentru operatorii de distribuţie următoarele oportunităţi ( în

afară de aderenţa la standardul ANRE ):

- existenţa datelor statistice referitoare la calitatea serviciului de furnizare

a energiei electrice permite compararea performanţelor obţinute cu obiectivele

stabilite, acest lucru permiţând managementul cuantificat ( bazat pe cifre concrete ) al

calităţii proceselor de afaceri şi atingerea unui nivel superior de maturitate al acestora;

- folosirea unui sistem de indicatori general acceptaţi duce la poziţionarea

credibilă a firmei în domeniul propriu de afaceri;

- valorile pozitive ale indicatorilor de calitate pot duce la crearea unei imagini pozitive

a

firmei şi la creşterea încrederii clienţilor;

- se oferă posibilitatea elaborării pe baza unor date concrete a planurilor de investiţii

pentru

înlocuirea echipamentelor din instalaţiile electrice şi/sau dezvoltarea acesteia;

- se acţionează în mod preventiv şi nu reactiv, prin prevenirea problemelor ce pot

apărea şi nu prin administrarea incidentelor şi a crizelor.

Ameninţările din mediul exterior în cazul unui asemenea proiect pot fi

următoarele:

- plata unor penalităţi în cazul în care indicatorii de calitate au valori sub

cele stabilite în standardul de performanţă

- crearea unei imagini negative a firmei la nivelul clienţilor în cazul

publicării unor indicatori de calitate necorespunzători

- pierderea încrederii clienţilor

Punctele tari ale filialelor de distribuţie relativ la acest proiect sunt:

- existenţa unor sisteme SCADA şi de automatizare aflate în funcţiune

care pot furniza o parte din datele necesare calculului indicatorilor de calitate;

- existenţa unui personal calificat care poate să opereze un asemenea tip

de sisteme cu minim de şcolarizare;

- existenţa unui personal specializat în probleme de calitatea energiei

electrice;

- existenţa unor procese de producţie documentate şi administrate

corespunzător;

- existenţa unui sistem de management al calităţii ISO 9001 operaţional la

nivelul filialelor.

De asemenea putem identifica posibile puncte slabe ale filialelor de distribuţie

relative la implementarea proiectului după cum urmează:

- lipsa de susţinere la nivelul conducerii filialei ţinând cont că este vorba

de un proiect impus de necesitatea alinierii la standarde impuse din exterior şi că pe

piaţa de distribuţie nu există practic concurenţă;

- rezistenţa la adoptarea practicilor impuse de standardul de performanţă

la nivelul salariaţilor, rezistenţă datorată faptului că datele culese tind să scoată în

evidenţă aspecte negative în funcţionarea procesului de producţie;

- comunicarea insuficientă a obiectivelor şi avantajelor proiectului la

nivelul firmei;

- aloacarea insuficientă de resurse materiale şi umane.

Dat fiind numărul mare de noduri ce trebuiesc monitorizate este de aşteptat ca,

în cazul unei implementări complete a sistemului, costurile iniţiale şi cele de operare

ale acestuia să fie semnificative. Ca atare, la analiza soluţiei va trebui să se ţină seama

şi de componenţa economică a acesteia.

Conform legistaţiei actuale, la nivelul unei filiale de distribuţie de energie

electrică urmează a fi determinaţi indicatorii SAIFI, SAIDI, AIT şi mărimea ENS.

Indicatorul SAIFI (Sistem Average Interruption Frequency Index) frecvenţa

medie de întrerupere la nivel de sistem se determină din relaţia

si reprezinta numărul mediu de întreruperi suportate de consumatorii alimentaţi

(deserviţi) de OD. Se calculează împărţind numărul total de consumatori întrerupţi

peste 3 minute, la numărul total de consumatori deserviţi

SAIDI (System Average Interruption Duration Index) – Indicele Durata Medie

a Întreruperilor în Reţea (Sistem) pentru un consumator, reprezintă timpul mediu de

întrerupere a consumatorilor la nivel de OD (o medie ponderată). A doua formulă se

aplică în cazul în care reconectarea consumatorilor se face treptat, în mai multe etape,

nu simultan pentru toţi consumatorii. Indicatorul se calculează împărţind durata

cumulată a întreruperilor lungi la numărul total de consumatori alimentaţi (deserviţi)

de OD:

t

n

iii

N

DNSAIDI

1

)(

sau t

n

iijij

k

j

N

DN

SAIDI

i

1 1

)(

[min/an]

ENS (Energy Not Supplied) – Energia Nelivrată, definită ca energia totală

nelivrată consumatorilor alimentaţi (deserviţi) de OD, din cauza întreruperilor;

ENS =

n

iii DP

1 [kWh , MWh sau GWh]

AIT (Average Interruption Time) – Timpul Mediu de Întrerupere, reprezintă

perioada medie echivalentă de timp, în care a fost întreruptă alimentarea cu energie

electrică la nivel de OD:

AIT = 8760 x 60 x ADENS

[min/an]

unde, în formulele de mai sus, notaţiile reprezintă:

n – numărul total de întreruperi lungi;

ki – numărul de etape de reconectare, corespunzător întreruperii i;

Ni – numărul utilizatorilor întrerupţi peste 3 minute la întreruperea i;

Nij – numărul utilizatorilor întrerupţi peste 3 minute la etapa j a întreruperii i;

Pi – puterea electrică întreruptă la întreruperea i, numai la IT;

Di – durata (timpul) de întrerupere a utilizatorilor (din momentul dispariţiei tensiunii

până la reconectare) pentru întreruperea i;

Dij – durata (timpul) de întrerupere a utilizatorilor (din momentul dispariţiei tensiunii

până la reconectare) pentru etapa j a întreruperii i;

Nt – numărul total al utilizatorilor deserviţi;

AD Annual Demand - consumul anual de energie electrică (fără pierderile din

reţeaua electrică)

la nivelul OD, egal cu energia distribuită anual.

4.Factori perturbatori ai calitatii energiei electrice

Calitatea energiei electrice depinde nu numai de furnizor, ci şi de toţi

consumatorii racordaţi în aceea reţea de alimentare, unii dintre aceştia pot determina

influenţe perturbatorii în reţeaua furnizorului, care să afecteze funcţionarea altor

consumatori, racordaţi la aceeaşi reţea. Deci consumatorii care contribuie la alterarea

calităţii energiei electrice peste valorile admise, trebuie să adopte măsuri pentru

încadrarea perturbaţiilor produse în limitele alocate sau să accepte posibilitatea

deconectării sale.

Principalii factorii perturbatori care contribuie la alterarea calitatii energiei

electrice sunt:

Efectul FLICKER

Combaterea fluctuaţiilor de tensiune are drept scop principal combaterea

efectului flicker. Efect de flicker este evaluat ca fiind jena fiziologică asupra ochiului

uman, la variaţia fluxului luminos al lămpilor electrice.

Combaterea efectului de flicker in retele cuprinde urmatoarele faze:

- Mărirea puterii de scurtcircuit a reţelei de alimentare prin

realizarea unor legături suplimentare cu sistemul electroenergetic;

- Alimentarea receptoarelor care produc flicker la o treaptă de tensiune

mai ridicată

- Echiparea generatoarelor centralei electrice proprii, în caz că există, cu

sisteme de reglaj rapid a excitaţiei în vederea preluării şocurilor de putere activă şi

reactivă;

- Instalarea de surse locale de putere reactivă care să preia, practic

instantaneu, şocurile de putere reactivă, cum ar fi compensatoarele sincrone cu reglaj

rapid a excitaţiei.

  - Alegerea corespunzatoare a schemei de alimentare – separare galvanica a

barelor care alimenteaza consumatorii cu socuri si ceilalti consumatori;

- Compensarea dinamica a puterii reactive absorbita de consumatorul cu

socuri - compensatoare sincrone cu reglaj rapid, baterii de condensatoare cu comanda

in timp real.

Golurile de tensiune

Golul de tensiune este o reducere instantanee si temporara a tensiunii intr-un

nod al retelei electrice, care se manifesta prin:

- variatii bruste de tensiune datorate unor defecte cu caracter rapid, trecator

sau eliminarea prin protectii ;

- disparitii scurte ale tensiunii ca urmare a functionarii automatizarilor de

sistem (AAR-RAR).

Duratele golurilor de tensiune sunt – uzual – intre 60 ms si 3 s, dar sunt

posibile si durate de 10 ms, in special cand defectele sunt eliminate prin sigurante.

Caracteristicile golului de tensiune sunt:

- Amplitudinea de faza a golului de tensiune :

Δuf = (Unf - Uf ) / Unf

Unde Unf - reprezinta tensiunea nominala pe faza ; Uf - modulul tensiunii de faza

care se ia in considerare pe durata golului ;

- Durata golului de tensiune :

tg = tf - ti [s]

unde : ti ,tf - momentul initial respectiv final al golului.

- Frecventa de aparitie a golului de tensiune : fa = Ng / Tr,

unde :

Ng - reprezinta numarul de goluri de tensiune, de o anumita amplitudine si durata; Tr

– timpul de observatie.

Nesimetria sistemelor trifazate de tensiuni si curenti

Cauze ale nesimetriei:

a) Cauze datorate nesimetriilor temporare care sunt: scurtcircuite nesimetrice,

intrerupere a unei faze, defecte la consumatori 

b)Cauze datorate nesimetriilor permanente:

- sarcini monofazate sau bifazate concentrate, racordate la reteaua de

alimentare de tensiune alternative trifazata;

- repartitia neuniforma a receptoarelor monofazate pe cele trei faze ale

retelei (iluminat stradal, consumatori casnici, etc.);

- receptoare bifazate (aparate de sudura electrica, cuptoare electrice de

inductie la frecventa industriala, traciunea electrica, etc.);

- receptoare trifazate de constructie nesimetrica (cuptoare cu arc electric);

impedante diferite ale liniilor electrice pe cele trei faze (in special, liniile electrice

aeriene)

- dezechilibrul permanent al fazelor reteli datorat dispunerii spatiale

nesimetrice a conductoarelor.

Efecte ale nesimetriei tensiunilor de alimentare constau in:

- incalziri in masinile electrice rotative de tensiune alternative trifazata

datorita pierderilor suplimentare introduce de curentii de secventa negativa si zero care

parcurg infasurarile masinilor;

- cupluri pulsatorii de frecventa ridicata in masinile electrice rotative, care

reprezinta cupluri inverse de franare parazite; datorita acestor cupluri apar vibratii,

care se accentueaza in cazul nesimetriilor fluctuante;

- influente negative asupra liniilor de telecomunicatii;

- reducerea puterii reactive furnizata de bateriile de condensatoare;

- alterarea calitatii energiei electrice distribuite altor clienti

Reducerea nesimetriei în reţelele electrice se poate realiza prin următoarele

mijloace:

- simetrizarea liniilor şi circuitelor electrice;

- echilibrarea sarcinii electrice.

Pentru corectarea nesimetriei reţelelor respective se aplică următoarele

procedee:

- transpunerea conductoarelor liniilor electrice aeriene lungi, cum sunt cele

de transport, adică permutarea conductoarelor executată la anumite intervale spaţiale

- aşezarea cablurilor monofazate ale unei linii electrice trifazate în

“treflă”, adică în vârfurile unui triunghi echilateral.

- aşezarea izolatoarelor suport ale barelor conductoare de joasă sau medie

tensiune, de mare capacitate, în stea.

Întreruperile de scurtă durata (sub 3s) sunt determinate de defecte în reţea şi

realimentarea consumatorilor prin reconfigurarea automată a reţelei utilizând

automatica de sistem. Pentru a pune în evidenţă diferenţa între condiţiile de apariţie a

golurilor de tensiune şi a întreruperilor de scurtă şi lungă durată se consideră exemplul

indicat in figura de mai jos corespunzător reţelei interne, cu tensiunea nominală de 20

kV, a unei intreprinderi.

La apariţia unui defect (scurtcircuit) pe circuitul care alimentează bara B2 toate

receptoarele alimentate de la bara B vor sesiza o reducere de tensiune la borne (gol de

tensiune). Curentul de defect va parcurge întreruptoarele I21 şi I, dar numai

întreruptorul I21 va fi deconectat (selectiv) pentru a izola defectul. Pentru toate

receptoarele conectate pe barele B golul de tensiune a fost eliminat şi tensiunea revine

la valoarea permanentă .

Receptoarele conectate la bara B2 nu vor mai fi alimentate (gol de tensiune

urmat de întrerupere de tensiune). Automatica de sistem (anclanşarea automată a

rezervei) sesizează lipsa tensiunii pe bara B2 ,comandă deconectarea întreruptorului

I22 conectarea intreruptorului IAAR (aflat în mod normal în poziţie deschis).

Receptoarele conectate la bara B2 vor fi realimentate, după un interval de timp

determinat de funcţionarea AAR (intrerupere de scurtă durată). In cazul în care nu este

posibilă conectarea întreruptorului IAAR receptoarele conectate la bara B2 rămân

nealimentate (întrerupere de lungă durată) până când personalul de exploatare asigură

înlăturarea defectului.

B

B

I I

I II

B

r

20kV

1 2

11 21

1222

AAR

Reţea de 20kV pentru alimentarea unor consumatori

Armonicele si interarmonici

Armonicele sunt un produs secundar al echipamentelor moderne de control al

curentului electric. Dacă folosiţi, de exemplu, invertoare cu frecvenţă variabilă, atunci

acestea generează armonice.

Curenţii armonici au ca rezultat:

- Creşterea consumului de energie

- Creşterea pierderilor din sistem

- Solicitarea echipamentelor de serie

- Creşterea distorsiunilor în reţeaua electrică

Problema curentului distorsionat este că acesta afectează forma de undă a

tensiunii, ceea ce duce la deformări ale tensiunii de alimentare. În cazul în care reţeaua

de alimentare este afectată de distorsiunea armonică, toate echipamentele alimentate de

la această reţea funcţionează în condiţii anormale şi, astfel, se vor abate de la

comportamentul lor normal. Aceasta duce la:

- Limitări privind alimentarea şi utilizarea reţelei

- Îmbătranirea prematură a produselor

- Pierderi mai mari

- Vibraţii la arborele motoarelor

- Opriri ale producţiei

- Interferenţe electromagnetice crescute

Pe scurt, armonicele reduc fiabilitatea, măresc perioada de nefuncţionare,

afectează calitatea produsului, cresc costurile de funcţionare şi provoacă scăderea

productivităţii.

În scopul reducerii nivelului de armonice, exista mai multe

solutii, care se pot clasifica în:

- solutii tehnice;

- solutii operationale.

Metodologia generala în reducerea nivelului de armonici este

prezentata în de mai jos:

Metodologia generala în reducerea nivelului de armonici

În functie de natura surselor de armonici si de exactitatea cu care

sunt

identificate/localizate se pot adopta procedee de limitare de natura

organizatorica sau care implica utilizarea unor dispozitive special

proiectate de tipul:

- filtre pasive;

- transformatoare de izolare si reducere a armonicilor;

- filtre active.

Solutiile care utilizeaza transformatoare de izolare si filtrele

pasive sunt destinate numai pentru anumite armonici. În cazul

instalatiilor pentru care spectrul curentului armonicneste greu de

precizat si continutul armonic se modifica permanent, o solutie

convenabila este un filtru activ sau un conditioner activ.

Fiecare optiune prezinta avantajele si dezavantajele sale, încât

nu exista o solutie ideala, fiind necesare în prealabil studii

aprofundate.

BIBLIOGRAFIE

1. Codul tehnic al reţelei electrice de transport.

Cod ANRE:

51.1.112.0.01.27/08/04

2. Standard de performanţă pentru serviciul de distribuţie a energiei electrice.

CodANRE:28.1.013.0.00.30.08.2007

3.Standard de performanta pentru serviciile de transport şi

de sistem ale energiei electrice

Cod

ANRE:17.1.012.0.00.28.06.2007

3. Codul tehnic al reţelelor de distribuţie

4. Tehnologii moderne de transport si distributie a energiei electrice-

Prof. dr. ing. Mircea Chindris