Calitatea Energiei Electrice

Cursul 1

1. Noţiuni introductive

1.1. Calitatea serviciului de alimentare cu energie electrică

Cuvântul calitate provine din latină „qualis”, care are înţelesul de „fel de a fi”. Plecând de la acest înţeles se cunosc peste 120 de definiţii date conceptului de calitate, fără a se ajunge la un punct de vedere comun. Un punct de vedere mai larg acceptat în definirea calităţii îl reprezintă „valoarea de întrebuinţare”, care reprezintă totalitatea însuşirilor care fac ca un produs să fie util omului. O normă franceză defineşte calitatea ca aptitudinea unui produs sau serviciu de a satisface necesităţile utilizatorilor.

Calitatea oricărui produs sau serviciu reprezentând o noţiune extrem de complexă, se impune luarea în considerare a unui număr mare şi variat de factori, dar în acelaşi timp noţiunea trebuie să sintetizeze acele caracteristici care, în raport cu specificul produsului sau serviciului, au ponderi şi semnificaţii distincte.

Calitatea serviciului de alimentare cu energie electrică este determinată de următorii factori:

-siguranţa în funcţionare a instalaţiei,

-calitatea energiei electrice la punctul de delimitare dintre consumator şi furnizor,

-compatibilitatea electromagnetică a instalaţiilor cu mediul în care funcţionează, în punctul comun de racord.

1.1.1. Siguranţa în funcţionare

Prin siguranţă în funcţionare (fiabilitate) se înţelege aptitudinea unui dispozitiv sau a unei instalaţii de a-şi îndeplini funcţia specificată în condiţiile date, de-a lungul unei perioade de referinţă date. Unii includ aici şi conceptele de continuitate şi de serviabilitate.

Printre principalii indicatori care caracterizează siguranţa în funcţionare, respectiv continuitatea în alimentarea cu energie electrică a unui consumator, la punctul de delimitare de reţeaua furnizorului, menţionez:

-numărul anual (mediu/maxim) de întreruperi eliminate prin reparaţii, respectiv prin manevre,

-durata medie a unei întreruperi,

-durata maximă de restabilire,

-durata totală medie de întrerupere pe an.

Principalii factori care influenţează continuitatea în alimentare a consumatorilor sunt:

-fiabilitatea fiecărui element care intră în instalaţiile electrice de alimentare,

-configuraţia schemei electrice şi tratarea neutrului,

-caracteristicile protecţiilor prin relee (sensibilitate, selectivitate, rapiditate, siguranţă în funcţionare),

-existenţa sistemelor automate de tip AAR, RAR şi DAS,

-calitatea exploatării.

Întreruperile se pot clasifica după durata lor , respectiv după consecinţele lor. În tabelul 1.1 sunt prezentate cauzele şi efectele întreruperilor în alimentare şi exemple de mijloace de asigurare a continuităţii în alimentare.

Tabelul 1.1

Cauzele şi efectele întreruperilor în alimentare şi mijloace de asigurare a continuităţii în alimentare

Natură Origine Efecte Remedii

Întreruperi lungi

(t>1min) Furnizor: defecte permanente

Cauze: atmosferice, protecţii oprirea producţiei, dezorganizarea producţiei,

pierderi de produse,

reducerea siguranţei în funcţionare Furnizor: o reţea mai densă, linii subterane, detectoare de defecte pe liniile aeriene

Client: grupuri electrogene, dublă alimentare, surse de alimentare neîntreruptă (SAN)

Întreruperi scurte

(1min>t>1s) Furnizor: defecte semipermanente

Cauze: cicluri lente de RAR pe LEA similare cu cele de la întreruperi lungi,

risc de distrugere a echipamentelor Furnizor: similare celor de la întreruperi lungi

Client: AAR pe dublă alimentare, SAN

Microîntreruperi

(t<1s) Furnizor: defecte trecătoare pe LEA Perturbaţii ale sistemelor comandate de calculator, opriri ale proceselor tehnologice, stingerea lămpilor cu descărcare în gaze Furnizor: paratrăsnete, linii subterane

Client: protecţia circuitelor de comandă şi control, autoreţinerea contactoarelor, SAN

1.1.2. Calitatea energiei electrice

Prin indicator de calitate se înţelege o caracteristică de apreciere cantitativă a proprietăţilor unui produs, care este analizat sub aspectul îndeplinirii cerinţelor privind elaborarea, exploatarea sau consumul.

În ceea ce priveşte energia electrică, scopul ideal urmărit de orice furnizor de energie electrică este de a pune permanent la dispoziţia consumatorilor o tensiune alternativă sinusoidală, de frecvenţă şi valoare efectivă menţinute între anumite limite fixate contractual, egale pe cele trei faze ale reţelei.

Sistemul de indicatori de calitate ai energiei electrice trebuie să permită măsurarea/estimarea nivelului de calitate într-un anumit punct al reţelei şi la un moment dat, precum şi compararea informaţiei obţinute cu nivelul considerat optim sau cel puţin tolerabil de majoritatea consumatorilor racordaţi la reţeaua electrică respectivă.

În majoritatea ţărilor, sistemul de indicatori ai calităţii energiei electrice este alcătuit din anumite caracteristici cantitative ale variaţiilor lente (abateri) sau rapide (fluctuaţii) ale valorii efective a tensiunii, forma şi simetria în sistemul trifazat, precum şi caracteristicile de variaţie lentă/rapidă ale frecvenţei.

În România nu există până în prezent un standard unitar de calitate a energiei electrice. O parte dintre parametrii care pot prezenta interes în definirea calităţii energiei electrice sunt definiţi şi normaţi individual, după cum urmează:

-STAS 930 – precizează tensiunile nominale şi abaterile admisibile ale tensiunii faţă de aceste valori,

-PE 124 – conţine definiri şi reglementări privind variaţiile rapide şi nesimetria tensiunii,

-PE 109 – defineşte supratensiunile şi protecţia instalaţiilor împotriva acestora,

-PE 142 – reglementează unele aspecte privind flicker-ul,

-PE 143 – abordează probleme referitoare la regimurile nesimetric şi deformant.

1.1.3.Compatibilitatea electromagnetică

Conform Vocabularului Electrotehnic Internaţional – VEI, prin compatibilitate electromagnetică se înţelege aptitudinea unui aparat sau sistem de a funcţiona într-un mod satisfăcător şi fără a produce perturbaţii electromagnetice intolerabile pentru tot ce se află într-un mediu natural/artificial.

Utilizarea frecventă a electronicii de putere şi a tehnicilor de comandă complexe ridică tot mai multe probleme de compatibilitate, respectiv probleme de influenţă. Astfel deranjamentele care apar în instalaţiile industriale pot fi adesea imputabile fenomenelor electromagnetice (în anul 1989, în Germania, 28,7% din totalul cazurilor care au provocat pagube în instalaţiile electrice s-au datorat deranjamentelor de natură electromagnetică).

Mediul electromagnetic este determinat de ansamblul surselor de influenţă electromagnetică existent într-un spaţiu dat. Valorile care caracterizează mediul electromagnetic pot fi exprimate sub forma unor mărimi legate de curent şi tensiune sau sub forma unor valori legate de câmp (densitatea fluxului magnetic, intensitatea câmpului electric sau magnetic).