Utilizarea optimală a energiei electrice

1. Introducere

Intr-un circuit electric de curent alternativ sinusoidal apar trei notiuni de putere bine definite: puterea aparenta, puterea activa si puterea reactiva.

Intre puterile P si Q exista o deosebire esentiala, care consta in faptul ca in timp ce puterea P corespunde unui transport de energie de la sursa la receptor, puterea Q este doar o marime determinata de cantitatea de energie inmagazinata in bobinele, respectiv condensatoarele din circuit:

P =U I cosϕ [W] (1)

Termenul cosϕ din expresia puterii active se numeste factor de putere. Factorul de putere este tot timpul subunitar, fiind cuprins intre 0 si 1 (in valoare absoluta). [1]

2. Cauzele unui factor de putere redus

Reducerea factorului de putere in retelele electrice este determinata de puterile reactive si deformante consumate de diferitele receptoare si chiar de unele elemente ale retelelor.

Receptoarele inductive pot fi impartite in doua grupe importante:

• Receptoare inductive, care consuma putere reactiva necesara producerii campurilor magnetice proprii (motoare asincrone, cuptoare cu arc, echipamente electronice de putere, masini sincrone subexcitate, etc.);

• Receptoare capacitive, care produc putere reactiva (masini sincrone supraexcitate, condensatoare statice, linii electrice aeriene de inalta tensiune sau linii electrice subterane functionand cu sarcina redusa si avand un efect predominant capacitiv).

3. Efectele unui factor de putere redus

Un factor de putere redus are o serie de consecinte negative asupra functionarii sistemului energetic. Principalele consecinte sunt urmatoarele:

• Cresterea pierderilor de putere activa;

• Investitii suplimentare;

• Cresterea pierderilor de tensiune in retea;

• Reducerea capacitatii instalatiior energetice;

4. Imbunatatirea factorului de putere prin folosirea urmatoarelor mijloace:

Mijloacelor naturale

Masurile preconizate pentru imbunatatirea factorului de putere trebuie sa conduca la micsorarea puterii reactive circulate, cat si a puterii deformante din instalatiile electrice.

Pe masura ce sistemul energetic contine o configuratie mai complexa, problema realizarii unui factor de putere cat mai ridicat (peste valoarea neutrala 0.92 sau 0.93) in toate punctele devine deosebit de dificila.

Masurile ce trebuie luate se impart in urmatoarele categorii principale: masuri cu cacarter tehnico-organizatoric si masuri speciale.

Masurile tehnico-organizatorice conduc la marirea factorului de putere prin eliminarea cazurilor si conditiilor care determina scaderea acestuia sub valoarea sa nominala. Ele pot fi realizate cu minim de efort financiar si uman, solicitand insa o atentie deosebita in analizarea si studierea situatiei concrete a fiecarui receptor in parte si a ansamblului de consumatori, precum si a retelei electrice in zona respectiva. In aceasta categorie de masuri intra cele care urmaresc functionarea transformatoarelor electrice la un regim optim din punct de vedere al pierderilor, montarea transformatoarelor de puteri mai mici, marirea coeficientului de incarcare a motoarelor asincrone, limitarea timpului de mers in gol, executarea unor reparatii de calitate la motoarele asincrone, etc.

Tot in aceasta categorie de lucrari se incadreaza si cele legate de punerea la punct a procesului tehnologic in diferite intreprinderi in scopul imbunatatirii regimului energetic al echipamentului si al factorului de putere. Masura priveste utilajul tehnologic si modul de utilizare, intretinere si reparare a acestora. De asemenea intra cele legate de: stabilirea unei configuratii pentru retelele electrice si a unor circulatii de puteri active si reactive care sa conduca la consumuri tehnologice cat mai reduse si la imbunatatirea factorului de putere ,coordonarea masurilor in zona pentru imbunatatirea factorului de putere, eleborarea bilantului energiei reactive, organizarea sistemului informational, etc.

Masuri speciale sunt acele masuri care se iau in cadrul planurilor de investitii si care conduc la cresterea factorului de putere general al instalatiilor prin reducerea puterii reactive consumate de receptoare precum si a puterii deformante. In aceasta categorie de masuri intra montarea de noi surse de energie reactiva in sistemul energetic si la consumatori, montarea de filtre pentru limitarea efectelor date de puterea deformant; trecerea la tensiuni superioare a unor retele si eliminarea dublelor transformari; realizarea de noi linii electrice de transport pentru a evita functionarea celor existente la sarcini ce depasesc zona puterii naturale, etc.

In scopul ridicarii factorului de putere neutral λ la valoarea ceruta, dupa ce au fost epuizate toate mijloacele naturale, se va lua in considerare instalarea de surse specializate. Din aceasta categorie fac parte:

• Bateriile de condensatoare, automatizate.

• Compensatoarele sincrone.

5. Eficienta economica a compensarii puterii reactive

La un consumator, eficienta economica a compensarii puterii reactive poate fi caracterizata prin durata de amortizare a investitiei pentru instalatiile de compesare (recuperarea investitiei se face pe baza economiilor energiei electrice consumate).