Transportul și Distribuția Energiei Electrice

1. Enunţul problemei

Se consideră un subsistem electroenergetic în zona localităţii A, B, C constituit din:

- o centrală electrică îndepărtată (în apropierea resurselor energetice primare) prevăzută cu o staţie de conexiune cu două nivele de tensiuni înalte: 220 kV şi 110 kV

- o centrală electrică de putere medie sau mică în apropierea unui centru industrial, care asigură şi termoficarea localităţii, prevăzută cu o staţie electrică cu un singur nivel de tensiune înaltă

- trei consumatori echivalenţi (constituiţi de reţele electrice) amplasaţi în localităţile A, B şi C

Pe barele staţiei centralei îndepărtate, consumatorul se racordează astfel: 70% pe bara de 220 kV şi 30% pe cea de 110 kV.

Se mai dau:

1. Amplasarea geografică a localităţilor ( distanţele dintre localităţi)

2. Amplasarea celor două centrale şi puterea maximă ce se poate instala în centrala limitată

3. Caracteristicile consumatorilor:

- Un - tensiune nominală

- Pmax - puterea activă maximă absorbită, presupusă nemodificată pe perioada de studiu

- p0 - valoarea procentuală a ponderii consumatorilor de categoria zero, presupusă aceeaşi, indiferent de mărimea sarcinii

- cosφn - factorul de putere nominal, considerat constant

- graficul de sarcină mediu zilnic al puterii active

Amplasarea geografică a localităţilor

distanţe în [km] Amplasarea centralelor electrice

îndepărtată limitată

dAB dBC dCA B A P[MW]

177 66 142 127

Cons. Caracteristici consumatori

Un

[kV] Pmax

[MW] p0

[%] cosφn

A 20 237 62 0.61

B ît 171 35 0.78

C 10 48 50 0.73

Se cer:

1. Alegerea schemei circuitelor principale ale sistemului pe baza considerentelor tehnico-economice

2. Alegerea elementelor componente ale sistemului: generatoare, transformatoare, compensatoare sincrone şi linii electrice aeriene

3. Determinarea şi verificarea secţiunii conductoarelor liniilor electrice aeriene de înaltă tensiune

4. Calculul electric al sistemului şi optimizarea regimului de funcţionare pentru consum maxim

5. Caculul electric al sistemului şi optimizarea regimului de funcţionare pentru consum minim

2. Alegerea schemei de interconexiune a localităţilor

Scopul final al construirii SEE este alimentarea cu energie electrică a localităţilor. Pentru acesta este necesară să se construiască centrale electrice în zonele care prezintă condiţii în acest sens şi să se realizeze reţeaua de transport a energiei electrice spre zonele deficitate.

Importanţa consumatorilor se stabileşte în funcţie de gravitatea consecinţelor nealimentării cu energie electrică. Importanţa ce mai mare revine consumatorilor de categoria zero, la care nealimentarea cu energie electricăconduce la pierderi de vieţi omeneşti şi/sau pagube materiale foarte mari, irecuperabile (spitale, mine, oţelări, etc). Structura reţelelor de alimentare a acestora tebuie stabilită astfel încât, în cazul unei avarii în reţea să poată fi asigurată continuitatea în alimentare cu energie electrică (dintr-o altă sursă sau pe o altă cale).

Pentru noţiunea de “avarie” se va accepta însă următoarea definiţie: - se consideră avarie, ieşirea din funcţiune accidentalăa unui singur element de sistem: grup turbină-generator, transformator, autotransformator, linie (dacă linia este simplu circuit), circuit al unei linii (dacă linia este dublu circuit). În regimul de avarie elementele de sistem rămase în funcţiune trebuie să poată alimenta cel puţin consumatorii de categoria zero.

Schema de interconexiune a localităţilor trebuie stabilită astfel încât să poată asigura vehicularea puterilor de la surse la consumatori, atît în regim normal de funcţionare cât şi în regim de avarie.

Schema cu poziţionarea geografică a celor trei localităţi este prezentată în figura 1.

Figura 1.

În scopul stabilirii tipului de linii eletrice pentru interconexiunea localităţilor se ţine cont de corelaţia tehnnico-economică între: tensiunea nominală a liniei, puterea maximă vehiculată şi distanţa maximă pentru care se pot folosi liniile respective.

Există patru variante de interconexiune a localităţilor care să poată asigura alimentarea consumatorilor, atît în regim normal de funcţionare cât şi în regim de avarie.

Varianta I-a:

În prima variantă pentru alimentarea localităţi C este nevoie de un circuit de 110 kV simplu circuit. Dar ca să putem alimenta consumatorii de categoria zero a localităţi şi în regim de avarie este necesar folosirea unui circuir dublu. Deci între localităţile B şi C avem o linie LEA 110 kV dublu circuit, care poate să-şi transporte cele 48 MW la o distanţă de 66 km. În centala limitată, în localitatea A, avem un generator de 127 MW care nu este de ajuns pentru alimentarea consumatorilor din localitate nici măcar în caz de avarie. De aceea avem nevoie de o linie de 220 kV dublu circuit care poate să-şi transporte energia electrică necesară consumatorilor şi în cazul în care generatorul nu mai funcţionează. Deci între localităţile B şi C avem o linie LEA 220 kV dubu circuit. Reţeaua în cazul acesta are o configuraţie ca în figura 2.