ALTE DOCUMENTE
|
||||||||||
Sistemul energetic s-a transformat inlr-un puiemic subsistem al economiei nationale, odata cu cresterea necesarului de energie, conditionala de cresterea economica si sociala a societatii.
Sistemul energetic este un sistem tehnic cuprinzand ansamblul instalatiilor de extractiv, prelucrare si distributie a energiei. Acesta este o parte a economiei nationale. Subsistemele din componenta sa sunt: sistemul de e 747i82h xtractie, transport stocare si distributie a carbunelui, a petrolului, a gazelor naturale si sistemul national de producere transport si dislribu|ic a energiei electrice. Strans corelate aceste subsisteme ofera sistemului ienergetic o complexitate deosebita.
Sistemul electroenergetic (SEEj) reprezinta totalitatea instalatiilor de producere, transport si distributie a energiei- electrice si caldurii produsa prin termoficare. Rolul energiei electrice in dezvoltarea energetica a lumii nu mai trebuie evidentiat, avantajele acesteia sunt cunoscute din punct de vedere a transportului, distributiei si a posibilitatii de consum. in; plus energia electrica odata produsa nu este poluanta.
Producerea energiei electrice
Producerea energiei electrice se realizeaza in:
-centrale termice cu combustibil carbune, petrol, gaze naturale in proportie de 70%; acestea functioneaza cu turbine cu abur si generatoare sincrone si au un randament de 33-41 %;
-centrale hidroelectrice in proportie de 10%;
-centrale atomoelectrice care acopera procentul de 20%, avand un randament de 40%.
Producerea energiei se face la tensiuni 6, 10 kV. Amplasarea centralelor nu coincide cu centrul de greutate al consumatorilor si sunt interconectate cu acestia prin intermediul liniilor electrice aeriene L.E.A., care realizeaza transportul energiei electrice (fig.2.1).
Defectiunea unei centrale sau L.E.A. nu trebuie sa perturbe alimentarea consumatorilor. Din acest motiv sistemul este interconectat, are protectii selective dupa puteri, avand o anumita succesiune de conectare automata a alimentarilor (permanente, de rezerva).
Transportul energiei se face la inalta tensiune, ceea ce asigura putere aparenta trifazata mare S = redicaldin 3UI si pierderi mici de putere activa.
2.1.2.2Consumatorii de energie electrica
Receptorul este o instalatie ce transforma energia electrica in alta forma de energie. Consumul de energie electrica poate fi:
-activ (kWh) atat pentru alimentarea consumatorilor in curent alternativ, cat si pentru alimentarea in curent continuu;
-reactiv (kvarh).
O clasificare a consumatorilor ar putea fi urmatoarea.
1.Dupa importanta lor si efectele intreruperii energiei electrice:
-categoria 0 o reprezinta consumatorii la intreruperea carora se produc
explozii, incendii sau distrugeri de utilaje (furnale, cuptoare electrice);
-categoria I o reprezinta consumatorii la intreruperea carora se produce dereglarea proceselor tehnologice (timp lung de repornire), pierderi de productie (linii de laminare, decapare);
-categoria II o reprezinta consumatorii la intreruperea carora apare nerealizarea productiei;
-categoria III, alti consumatori.
2.Dupa timpul de intrerupere:
-apar efecte daunatoare in timpul intreruperii;
-suporta intreruperi pe durata restabilirii;
-nu apar efecte daunatoare.
3.Dupa putere:
peste 50 MVA,
alimentati cu tensiuni de 220, 400 kV; intre 7,5-50 MVA, alimentati cu
tensiunea 110 kV; intre 2,5-7,5 MVA, alimentati cu tensiunea 20 kV; mai mic
decat 2,5 MVA, avand tensiunea
2.1.2.3 Reteaua de transport si distributie a energiei electrice
Pentru ca energia electrica sa fie utilizabila, reteaua de transport si distributie trebuie sa satisfaca urmatoarele criterii:
-asigurarea puterii necesare la consumator;
-furnizarea unei tensiuni stabile a carei variatie sa nu depaseasca cu + 10 % tensiunea nominala;
-furnizarea unei frecvente stabile a carei variatii sa nu depaseasca cu ±0,1 Hz ;
-furnizarea energiei la un pret acceptabil;
-mentinerea unor norme de securitate extrem de riguroase;
-asigurarea protectiei mediului;
in figura 2.1 se prezinta schema elementara a unei retele electrice de producere, transport si distributie a energiei electrice. Schema contine doua centrale de producere a energiei G, o statie de transformare a energiei in centrala echipata cu transformatoare ridicatoare (ex. 10/1l0kV). Liniile electrice aeriene (L.E.A) realizeaza transportul energiei la inalta tensiune catre statiile de distributie sau catre alta centrala.
Statiile de distributie sunt de asemenea interconectate si au rolul de a transforma parametrii energiei, fiind echipate cu transformatoare coboratoare (ex.110/6kV).
Adaptarea tensiunii de 6kV la tensiunea consumatorilor se face cu ajutorul posturilor de transformare (PT) coboratoare (ex.6/0.4kV).
Energia electrica se transporta prin linii de foarte inalta tensiune (FIT), inalta tensiune (IT), medie tensiune (MT) dupa o scara de tensiuni recomandate de diverse organisme de normalizare (Comisia Electrotehnica Internationala), a caror valori sunt date in tabelul 2.1. Pentru reducerea costului aparaturii de distributie si pentru a facilita protectia sa, se stabilesc anumite norme privind tensiunile liniilor de transport. Cu exceptia indicatiei contrare (monofazat) toate tensiunile sunt trifazate.
Limitele de separatie a acestor categorii nu sunt exact fixate, insa se poate spune ca in constructia retelelor din tara noastra tensiunile joase au valori pana la lkV, cele medii pana la 35kV, cele inalte de pana la 220kV, iar cele foarte inalte peste 220kV.
Companiile de electricitate impart reteaua in trei mari categorii: 1) reteaua de producere; 2) reteaua de transport; 3) reteaua de distributie.
Reteaua de producere cuprinde centralele electrice. Reteaua de transport cuprinde liniile de transport si statiile de transformare intermediare dintre reteaua de transport si cea de distributie.
Reteaua de distributie cuprinde liniile, statiile si posturile de transformare ce servesc la alimentarea consumatorilor. Aceasta retea este alcatuita din doua parti: reteaua de distributie de medie tensiune si reteaua de distributie de joasa tensiune.
Statiile si posturile de transformare servesc la a creste sau a scadea tensiunea si la a o regla cu ajutorul compensatoarelor sincrone,, reactantelor capacitive sau inductive si transformatoarelor cu prize variabile. Statiile de interconexiune servesc Ia a stabili legaturi intre retele in scopul cresterii stabilitatii ansamblului si de a permite transferuri de energie.
Liniile electrice sunt instalatii prin care se transporta si se distribuie energia electrica de la locul producerii la consumator. Acestea pot fi linii electrice aeriene si linii electrice subterane (LES sau LEC).
(ionul de linii utilizate sunt impuse de urmatorii factorii: puterea activa de transport, dislan|a de transport, cost. Si' disting patru tipuri de linii: linii de distributie de joasa tensiune; linii de distributie de medie tensiune;
-linii de transport de inalta tensiune;
-linii de transport de foarte inalta tensiune.
Liniile de distributie de joasa (JT), cu tensiunea nominala pana la lkV, sunt linii instalate in interiorul edificiilor, uzinelor si caselor pentru a alimenta motoarele, uneltele, lampile etc. Tabloul electric constituie sursa de alimentare si liniile sunt de obicei cabluri sau bare.
in anumite regiuni metropolitane, se utilizeaza o retea buclata cuprinzand o grila de cabluri subterane. Aceasta retea buclata (impletita) asigura o functionare impecabila, caci intreruperea unuia sau mai multor cabluri nu intrerupe distributia curentului catre clienti. Mai recent, se prefera folosirea retelei de distributie radiala de medie tensiune in marile orase.
Liniile de distributie de medie tensiune (MT) leaga consumatorii de statiile de distributie ale companiei de electricitate. Tensiunea lor de lucru este cuprinsa intre lkVsi35kV.
Liniile de transport de inalta tensiune (IT) realizeaza conexiuni intre statiile de transformare si statiile de distributie, precum si intre statiile de distributie. Ele sunt constituite din linii aeriene sau cabluri subterane ce functioneaza la tensiuni in general inferioare tensiunii de 400kV. in aceasta categorie, se gasesc linii ce servesc la schimbul de energie intre doua mari retele si la cresterea stabilitatii ansamblului.
Liniile de transport de foarte inalta tensiune (FIT) se plaseaza intr-o categorie distincta datorita proprietatilor lor speciale. Ele pot atinge lungimi de lOOOkm si functioneaza la tensiuni pana la 750kV. Liniile de curent continuu de inalta tensiune sunt in egala masura incluse in aceasta grupa.
Puterea electrica produsa in centrale si utilizata de consumatori se numeste sarcina. Curbele de sarcina reprezinta variatia in timp a sarcinii electrice. Ele se pot referi la consumatori, la centrale electrice sau la sistemul electric.
Dupa felul sarcinii, curbele de sarcina pot fi:-active; si -reactive.
Dupa durata tc a ciclului, curbele de sarcina pot fi:
-zilnice, cu durata
ciclului de 24h, avand patru zone caracteristice: varful de
-anuale, cu durata de 8760h, obtinute prin insumarea in timp a valorilor momentane ale sarcinii (foarte dificil de obtinut);
clasata anuala, care se deduce din diagramele de sarcina zilnica ale anului, prin impartirea acesteia in fasii orizontale inguste care delimiteaza zonele de putere; sarcina maxima absoluta este situata pe axa ordonatelor, iar sarcina minima (de baza), se afla situata pe axa absciselor si este corespunzatoare numarului de ore ale anului 8760h; curba clasata a sarcinii anuale arata cate ore pe an este solicitata o anumita putere (fig. 2.2).
Practic, curba clasata a sarcinii anuale se deduce luandu-se in considerare numai cateva curbe de sarcina zilnica caracteristice (zi de lucru, sambata, duminica, cele patru anotimpuri). Dupa provenienta, se deosebesc urmatoarele curbe:
-experimentale, trasate de aparate inregistratoare;
-tip, obtinute prin generalizarea curbelor experimentale pe ramuri (subramuri).
Puterea ceruta de catre ansamblul clientilor unei retele suporta mari fluctuatii
depinzand de ora din zi si de anotimp. Graficul din figura 2.3 arata variatiile zilnice si sezoniere tipice pentru o retea. Se observa pe grafic ca cererea de putere maxima iarna (15GW) poate fi mai mare decat dublul cererii minime din timpul verii.
Figura 2.4 arata, pentru aceeasi retea, variatia pe ora a cererii de putere pentru o zi de iarna si pentru o zi de vara. Se remarca in acest exemplu ca varful de 15GW iarna se produce spre ora 17, caci este momentul cand luminile sunt aprinse in toate casele si cand multe uzine sunt inca in functiune. Din contra, cererea cea mai mica de putere este la primele ore ale diminetii.
in fig.2.5 sunt prezentate curbele zilnice de sarcina activa si reactiva (iarna), in valori raportate, pentru un consumator la care lucrul este organizat in doua schimburi, in ramura constructiilor de masini. in fig.2.5, cu linie groasa continua este reprezentata curba zilnica de sarcina activa, cu linie groasa intrerupta este reprezentata curba zilnica de sarcina reactiva. Numarul de 3 schimburi influenteaza intr-o masura hotaratoare alura curbei de sarcina zilnica. Aceasta devine aproape constanta (vara) si apropiata de valoarea maxima (iarna).
in proiectarea instalatiilor de producere si alimentare cu energie electrica, alura curbei de sarcina este de baza. in acest scop se utilizeaza notiunile prezentate in continuare:
-sarcina electrica reprezinta puterea activa, reactiva sau aparenta debitata sau absorbita de un sistem tehnic, generator, transmitator sau transformator de energie;
-puterea instalata este puterea nominala a generatorului sau receptorului considerat (mentionata in cartea tehnica);
-sarcina medie a unui grup de receptoare sau generatoare intr-un interval de timp (relatia 2.1)
2.1
sarcina medie patratica pe un interval de timp T (relatia 2.2);
Dupa durata de aparitie a sarcinii maxime, aceasta poate fi:
-sarcina maxima de durata (15mrn, 30mm, 60min), utilizata pentru alegerea clementelor retelei in conditii termice;
-sarcina maxima de scurta durata (de varf), care poate atinge intervale de 1-1 Os, utilizata la calculul reglajelor instalatiilor de protectie, alegerea sigurantelor fuzibile, etc;
-sarcina de calcul este o valoare conventionala, de valoare constanta, care este echivalenta sarcinii reale din punct de vedere al efectului termic produs.
Consumul de energie electrica poate fi caracterizat de indicatori ai curbelor de sarcina. Se prezinta indicatorii curbei de sarcina din fig.2.7, care se refera la putere activa (in mod similar se definesc si indicatorii puterii reactive). Curba de sarcina din fig.2.7 se refera la un consumator sau generator echivalent, avand puterea instalata Pj.
1. Coeficientul de utilizare al puterii
instalate kPi este raportul dintre productia (consumul) reala de energie
electrica si productia (consumul) maxima posibila
2. Coeficientul de utilizare al puterii
maxime de varf kPM (relatia 2.4):
3. Durata de utilizare a puterii maxime
active sau reactive tPM (tQM) (relatia 2.5): 
reprezinta consumul (productia) de energie activa sau reactiva, obtinut prin planimetrarea curbelor de sarcina.
4. Durata de utilizare a puterii instalate tPi tQi
(relatia 2.7). 
.V Coeficientul de forma al graficului de sarcina kp este raportul dintre sarcina medie patratica si sarcina medie (relatia 2.8).
Cocficientul de forma caracterizeaza neuniformitatea graficului in timp, valoarea sa minima kF = 1 corespunzand unei sarcini constante.
Pornind de la curba de sarcina din fig.2.8 a unei centrale electrice izolate, se pot prezenta diferite forme ale puterii in centrala electrica si modul in care acestea acopera cererea de putere.
1.Puterea instalata - Pj - este suma puterilor nominale ale generatoarelor.
Aceasta este impusa de valoarea maxima a sarcinii consumate. De aceea este
necesara aplatizarea curbei de sarcina ( PM cat mai mica).
2.Puterea disponibila - P4 - este cea mai mare putere activa care se poate
dezvolta in centrala, in regim de functionare de lunga durata.
3.Puterea efectiv disponibila - Ped - este cea mai mare putere activa obtinuta la
bornele generatoarelor. Se obtine prin reducerea Pd cu pierderile provocate de
conditiile locale.
4.Puterea utilizata - Pu - este puterea disponibila a grupurilor in functionare
(care nu sunt in reparatie).
5.Puterea efectiv utilizata - Peu - este suina puterilor utilizabile ale grupurilor,
diminuata cu pierderile provocate de conditiile locale.
6.Puterea produsa momentan - P - este puterea instantanee.
7.Puterea in functiune - Pf - este puterea activa maxima pe care o poate dezvolta centrala in regim de durata.
8.Rezerva turnanta - Rt - este: 
9. Rezerva statica - Rs - este: 
in functie de curba de sarcina, productia de energie electrica conduce la impartirea centralelor electrice in trei categorii principale, dupa modul cum acestea participa la acoperirea curbei: de baza, de varf, de semibaza
in functie de curba de sarcina, productia de energie electrica conduce la impartirea centralelor electrice in trei categorii principale, dupa modul cum acestea participa la acoperirea curbei: de baza, de varf, de semibaza. Centrale electrice de baza, care debiteaza puteri constante, preiau portiunea notata cu 1 in curba din fig.2.9. Centralele termoelectrice si cele nucleare sunt apte
de a indeplini acest rol.
2.O categorie speciala a centralelor de baza o formeaza centralele electrice de
termoficare, care preiau zona hasurata notata cu 2.
3.Centrale electrice de semibaza preiau partea ramasa notata cu 3, din curba de sarcina. Acestea sunt de putere medie si pot actiona rapid asupra fluctuatiilor. Este cazul centralelor hidroelectrice.
4. Centrale electrice de varf (centrale hidroelectrice cu lac de acumulare sau centrale termoelectrice de constructie speciala cu pornire rapida a agregatelor, turbine cu gaze) preiau numai varfurile notate cu 4 si se adapteaza usor la lunctionare variabila. Acestea au o putere medie si nu debiteaza la intreaga lor tiipacilate decat o perioada scurta de timp.
Centralele de varf trebuie puse in functiune intr-un timp foarte scurt; ele utilizeaza deci motoare diesel, turbine hidraulice. De remarcat ca perioada de amorsare este de la patru la opt ore pentru centralele termice si cateva zile pentru cenlralele nucleare. Nu este deci economic de a utiliza aceste centrale pentru a furniza putere de varf.
|
