CALCULUL REGIMULUI PERMANENT DE FUNCTIONARE A RETELELOR DE JOASA SI MEDIE TENSIUNE

Regimul permanent normal de functionare este de lunga durata si e caracterizat prin aceea ca parametrii instalatiei (sarcinile active si reactive, intensitatile curentilor in linii si transformatoare, tensiunile. in diferite noduri ale retelei, frecventa, etc. .) au valori nominale pentru care acestea au fost proiectate si construite sau valori apropiate de cele nominale, datorita fluctuatiilor zilnice si sezoniere.

4.1. Alegerea schemei echivalente

Orice cuadripol, oricat ar fi el de complex din punct de vedere constructiv, se poate transforma intr-un cuadripol simplu, de tip T sau P

Liniile electrice subterane se reprezinta printr-o schema echivalenta de tip P, simetrica, cu parametrii concentrati.

Schema figurata mai jos este formata din:

Ø      2 admitante y_iko;

Ø      1 impedanta, care se gaseste intre cele doua admitante, z_ik.

i_o   Z_ik k

Impedanta longitudinala a liniei electrice este:

R_ik - rezistenta liniei electrice, care se calculeaza cu relatia:

r₀ - rezistenta cablului pe unitatea de lungime;

l_ik - lungimea tronsonului;

X_ik - reactanta liniei electrice, care se calculeaza cu relatia:

x₀ - reactanta cablului pe unitatea de lungime.

Admitanta transversala a liniei in ipoteza ca vom considera conductanta liniei electrice neglijabila (G_ik=0) este:

B_iko - susceptanta capacitiva totala a liniei.

4.2. Calculul regimului permanent de functionare pentru reteaua de j.t

Pentru retaua de joasa tensiune se aleg urmatorii parametrii:

Ø      admitanta transversala a liniei se neglijeaza deoarece conductanta G_iko si susceptanta B_iko sunt aproximativ zero;

Ø      reactanta si rezistenta specifice liniei electrice se aleg in functia de sectiunea cablului din tabele (Linii electrice subterane 1-220kV - Indrumar de calcul si proiectare - G. Ionita).

Tabelul 12

Circulatia curentilor prin ramurile retelelor electrice determina pierderi de tensiune in lungul acestora. Pierderile de tensiune pe o linie electrica ce alimenteaza mai multi consumatori pentru care sectiunea conductoarelor se mentine constanta in lungul ei, este data de relatia:

- caderea de tensiune longitudinala;

- rezistenta specifica a liniei electrice;

- lungimea tronsonului I;

- tensiunea nominala.

- caderea de tensiune transversala.

Intre caderile de tensiune longitudinala si transversala exista relatia:

In cazul retelelor de joasa tensiune caderile de tensiune transversale au valori foarte mici, din acest motiv se pot neglija .

Pentru o alimentare corecta a consumatorilor se impune ca valorile oscilatiilor de tensiune de la sursa la consumator sa se incadreze intre anumite limite. Pierderea de tensiune trebuie sa fie mai mica decat pierderea de tensiune admisibila, aceasta fiind 5% din valoarea tensiunii nominale:

DU<DU_adm

DU_adm=5%U_n

Reteaua buclata care este o retea alimentata de la ambele capete trebuie descompusa in doua linii, fiecare alimentate de la cate un capat. Trebuie determinat un punct de separatie, astfel rezultand o retea radiala, iar pierderile de tensiune pe aceasta linie se vor diminua fata de cazul cand ar fi alimentati toti consumatorii de pe linie pe o singura cale.

In tabelul 13 sunt date lungimile fiecarui tronson de linie electrica prin care se alimenteaza consumatorii posturilor PT1 si PT2, precum si reactantele specifice ale consumatorilor.

Tabelul 13

Pentru calculul caderilor de tensiune sunt necesare puterile active si reactive de calcul ale fiecarui consumator, fara a se aplica coeficientul de simultaneitate corespunzator numarului de consumatori alimentati pe aceeasi linie. Caderile de tensiune se calculeaza in cazul cel mai defavorabil, la putere maxima, astfel se poate determina locul separatiei pe bucla. In realitate caderile de tensiune vor fi mult mai mici decat valoarea rezultata din calcul.

In tabelul 14 se dau puterile active si reactive de calcul ale fiecarui consumator.

Tabelul 14

Determinarea locului unde trebuie practicata separatia pe bucla, obtinandu-se astfel o alimentare radiala a consumatorilor, se face prin incercari. Solutia aleasa va fi cea in care pierderile de tensiune pe linie sunt minime.

4.2.1. Calculul caderilor de tensiune pe bucla X_1-2 dupa practicarea separatiei

Pe bucla X_1-2 se alimenteaza vilele D, A, B, C, F si E folosindu-se un cablu de tip ACYABY (3x150+70)mm².

Se vor lua in discutie toate cazurile posibile de deplasare pe bucla.

Cazul 1

Toti consumatorii se alimenteaza pe o singura cale. Aceasta situatie este intalnita doar in caz de avarie a cablului pe tronsonul X₂E.

Fiind analizat regimul permanent de functionare, acest caz nu ar trebui luat in discutie. Pentru a scoate in evidenta rolul separatiei pe bucla, care este de a diminua pierderile de tensiune, se va rezolva si acest caz.

Separatia este plasata pe tronsonul E-X₂, deci vilele D, A, B, C, F, E sunt alimentate pe calea X₁.

142,37+j60,48 105,41+j44,903 90,61+j38,599 74,41+j31,698 51,12+j21,777 22,72+j9,679

X₁ Z_{X A} Z_DA Z_AB Z_BC Z_CF Z_FE

160m 30m 42,5m 45m 35m 50m

D A B C F E

S_D=36,96+j15,745 S_A=14,8+j6,304 S_B=16,2+j6,901 S_C=23,29+j9,921 S_F=28,4+j12,098 S_E=22,72+j9,679

Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₂E:

nu se pot alimenta toti consumatorii pe o singura cale, fiind necesara o separatie. Cu aceste caderi de tensiune se poate functiona doar in caz de avarie pe o perioada mai scurta de timp.

Cazul 2

Separatia este practicata pe tronsonul F- E, deci vilele D, A, B, C, si F sunt alimentate pe calea X₁, iar vila E este alimentata pe calea pe calea X₂.

a)     Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₁-F

119,65+j50,969 82,89+j35,224 67,89+j28,92 51,69+j22,019 28,4+j12,098

X₁ Z_{X D} Z_DA Z_AB Z_BC Z_CF

160m 30m 42,5m 45m 35m

D A B C F

S_D=36,96+j15,745 S_A=14,8+j6,304 S_B=16,2+j6,901 S_C=23,29+j9,921 S_F=28,4+j12,098

<

b)     Calculul caderii de tensiune pe tronsonul X₂-E:

22,72+j9,679

X₂ Z_{X E}

E

S_E=22,72+j9,679

<

Caderea totala pe bucla X_1-2, avand reparatie pe tronsonul F-E este:

Cazul 3

Separatia este practicata pe tronsonul C-F, deci vilele D, A, B si C sunt alimentate pe calea X₁ iar vilele E si F, sunt alimentate pe calea pe calea X₂.

a)     Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₁-C

91,27+j38,871 54,29+j23,126 39,49+j16,822 23,29+j9,921

189m E 50m F

S_E=22,72+j9,679 S_F=28,4+j12,098

<

Caderea de tensiune totala pe bucla X_1-2, avand separatie pe tronsonul C-F este:

Cazul 4

Separatia este practicata pe tronsonul B-C, deci vilele D, A si B sunt alimentate pe calea X₁, iar vilele E, F si C sunt alimentate pe calea pe calea X₂.

a)     Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₁-B

67,96+j28,95 31+j13,205 16,2+j6,901

X₁ Z_{X D} Z_DA Z_AB

a)     Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₁-A

X₁ Z_{X D} Z_DA

160m D 30m A

S_D=36,96+j15,745 S_A=14,8+j6,304

<

b)     Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₂-B

90,61+j38,599 67,89+j28,92 39,49+j16,822 16,2+j6,901

>nu pot fi alimentati toti consumatorii pe calea X₃, decat in caz de avarie.

Cazul 2

Separatia este praticata pe tronsonul H-I, deci pe calea X₃ se alimenteaza vilele G si H, iar pe calea X₄ se alimenteaza vila I.

a)     Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₃-H:

105,12+j44,781 57,12+j24,333

X₃ Z_{X G} Z_GH

<

b)     Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₄-I:

41,4+j17,636

X₄ Z_{X I}

I

S_I 41,4+j17,636

<

Caderea de tensiune totala pe bucla X_3-4, avand separatie pe tronsonul H-I este:

Cazul 3

Separatia este praticata pe tronsonul G-H, deci pe calea X₃ se alimenteaza vila G, iar pe calea X₄ sunt alimentate vilele H si I.

a)     Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₃-G:

X₃ Z_{X G}

G

S_G 448+j20,448

<

b)     Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₄-H:

98,52+j14,969 57,12+j24,333

<

Caderea de tensiune totala pe bucla X_3-4, avand separatie pe tronsonul H-I este:

Cazul 4

Separatia este praticata pe tronsonul X₃-G, deci toate vilele se alimenteaza pe calea X₄.

Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₄-G:

146,52+j62,417 98,52+j41,969 41,4+j17,636

In tabelul 16 se dau caderile de tensiune pe bucla X_3-4 in toate cazurile posibile de pozitionare a separatiei pe lungimea acesteia.

Tabelul 16

Conform calculelor, caderile de tensiune minima pe bucla X_3-4 se obtine prin practicarea unei separatii pe tronsonul H-I.

4.2.3. Calculul caderilor de tensiune pe bucla X_5-6 dupa practicrea separatiei pe bucla

Pe bucla X_5-6 se alimenteaza vilele J, K si L folosindu-se un cablu de tip ACYABY (3x150+70)mm².

Se analizeaza toate cazurile posibile de plasare a separatiei pe bucla.

Cazul 1

Separatia este practicata pe tronsonul L-X₆, deci toate vilele se vor alimenta pe calea X₅.

a Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₅-L:

136,8+j58,276 82,8+j35,272 39,6+j16,869

X₅ Z_{X J} Z_JK Z_KL

nu pot fi alimentati toti consumatorii pe calea X₅.

Cazul 2

Separatia este praticata pe tronsonul K-L, deci vilele J si K se alimenteaza pe calea X₅, iar vila L se alimenteaza pe calea X₆.

a). Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₅-K:

97,2+j41,407 43,2+j18,403

X₅ Z_{X J} Z_JK

<

b). Calculul caderii de tensiune pe tronsonul X₆-L:

X₆ Z_{X L}

L

<

Caderea de tensiune totala pe bucla X_5-6, avand separatie pe tronsonul K-L este:

Cazul 3

Separatia este praticata pe tronsonul J-K, deci vila J se alimenteaza pe calea X₅, iar vilele K si L se alimenteaza pe calea X₆.

a). Calculul caderii de tensiune pe tronsonul X₅-J - puterile nu se corecteaza deoarece pe calea X₅ se alimenteaza un singur consumator:

X₅ Z_{X J}

J

S_J 54+j23,004

<

b). Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₆-K:

82,8+j35,272 43,2+j18,403

X₆ Z_{X L} Z_LK

<

Caderea de tensiune totala pe bucla X_5-6, avand separatie pe tronsonul K-L este:

Cazul 4

a). Separatia este practicata pe tronsonul X₅-J, deci toate vilele se vor alimenta pe calea X₆.

136,8+j58,276 97,2+j41,407 4+j23,004

X₆ Z_{X L} Z_LK Z_KJ

nu pot fi alimentati toti consumatorii pe calea X₆.

In tabelul 17 se dau caderile de tensiune pe bucla X_5-6, in toate cazurile posibile de pozitionare a separatiei pe lungimea acesteia.

Tabelul 17

Conform calculelor, caderea de tensiune minima pe bucla X_5-6 se obtine prin practicarea unei separatii pe trnsonul K-L.

4.2.4. Calculul caderilor de tensiune pe bucla X_7-8 dupa practicarea separatiei pe bucla

Pe bucla X_7-8 se alimenteaza vilele: M, N, O, P, Q si R folosindu-se un cablu de tip ACYABY (3x150+70)mm².

Cazul 1

Separatia este practicata pe tronsonul R-X₈, deci toate vilele se alimenteaza pe calea X₇, la aceasta solutie se apeleaza doar in caz de avarie, cand locul separatiei din regim de functionare permanenta este mutat acolo unde este necesara pentru a se izola defectul.

125,14+j53,31 112,18+j47,789 87,19+j37,143 62,57+j26,655 37,95+j16,167 12,96+j5,521

X₇ Z_{X M} Z_MN Z_NO Z_OP Z_PR Z_RQ

132m 32m 30m 27m 31m 37m

M N O P Q R

S_M=19,96+j5,521 S_N=24,99+j10,646 S_O=24,62+j10,488 S_P=24,62+j10,488 S_Q=24,99+j10,646 S_R=12,96+j5,521

Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₇-R:

<toti consumatorii pot fi alimentati pe o singura cale avand un cablu ACYABY (3x150+70)mm2.

Cazul 2

Separatia este practicata pe tronsonul Q-R, deci vilele M, N, O, P, Q sunt alimentate pe calea X₇, iar vila R e alimentata pe calea X₈.

a). Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₇-Q:

112,18+j47,789 92,22+j42,268 74,23+j31,622 49,61+j21,134 24,99+j10,646

X₇ Z_{X M} Z_MN Z_NO Z_OP Z_PR

132m 32m 30m 27m 31m

M N O P Q

S_M=12,96+j5,521 S_N=24,99+j10,646 S_O=24,62+j10,488 S_P=24,62+j10,488 S_Q=24,99+j10,646

<

b.) Calculul caderii de tensiune pe tronsonul X₈-R:

X₈ Z_{X R}

R

<

Caderea de tensiune totala pe bucla X_7-8, avand separatie pe tronsonul Q-R este:

Cazul 3

Separatia este practicata pe tronsonul P-Q, deci vilele M, N, O si P sunt alimentate pe calea X₇, iar vilele Q si R se alimenteaza pe calea X₈.

a). Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₇-P:

87,19+j37,143 74,23+j31,622 49,24+j20,976 24,62+j10,488

X₇ Z_{X M} Z_MN Z_NO Z_OP

132m 32m 30m 31m

M N O P

S_M=12,96+j5,521 S_N=24,99+j10,646 S_O=24,62+j10,488 S_P=24,62+j10,488

<

b). Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₈-Q:

X₈ Z_{X R} Z_RQ

<

Caderea de tensiune totala pe bucla X_7-8, cand separatia se afla pe tronsonul P-Q este:

Cazul 4

Separatia este practicata pe tronsonul O-P, deci vilele M, N si O sunt alimentate pe calea X₇, iar vilele P, Q si R se alimenteaza pe calea X₈.

a). Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₇-O:

62,57+j26,655 49,61+j21,134 24,62+j10,488

X₇ Z_{X M} Z_MN Z_NO

132m 32m 30m

M N O

b). Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₈-P:

<

Caderea de tensiune totala pe bucla X_7-8, cand separatia se afla pe tronsonul O-P este:

Cazul 5

Separatia este practicata pe tronsonul N-O, deci vilele M si N sunt alimentate pe calea X₇, iar vilele O, P, Q si R se alimenteaza pe calea X₈.

a). Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₇-N:

37,95+j16,17 24,99+j10,646

X₇ Z_{X M} Z_MN

132m 32m

M N

<

b). Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₈-O:

49,24+j20,976 24,62+j10,488

X₈ Z_{X R} Z_RQ Z_QP Z_PO

69m 37m 31m 27m

R Q P O

S_R=12,96+j5,521 S_Q=2 ,99+j10,646 S_P=24,62+j10,488 S_O=24,62+j10,488

; <

Caderea de tensiune totala pe bucla X_7-8, cand separatia se afla pe tronsonul N-O este:

Cazul 6

Separatia este practicata pe tronsonul M-N, deci vila M e alimentata pe calea X₇, iar vilele N, O, P, Q si R se alimenteaza pe calea X₈.

a). Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₇-M:

12,96+j5,521

X₇ Z_X7M

132m

M

S_M=12,96+j5,521

<

b). Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea X₈-N:

74,23+j31,622 49,61+j21,134 24,99+j10,646

X₈ Z_{X R} Z_RQ Z_QP Z_PO Z_ON

69m 37m 31m 27m 30m

R Q P O N

S_R=12,96+j5,521 S_Q=2 ,99+j10,646 S_P=24,62+j10,488 S_O=24,62+j10,488 S_N=24,99+j10,646

<

Caderea de tensiune totala pe bucla X_7-8, cand separatia se afla pe tronsonul M-N este:

Cazul 7

Separatia este practicata pe tronsonul X₇-M, deci toate vilele se alimenteaza pe calea X₈, situatie intalnita doar in caz de defect, cand tronsonul de cablu este izolat.

87,19+j37,193 62,37+j26,705 37,95+j16,217 12,96+J5,521

X₈ Z_{X R} Z_RQ Z_QP Z_PO Z_ON Z_NM

69m 37m 31m 27m 30m 32m

R Q P O N M

S_R=12,96+j5,521 S_Q=2 ,99+j10,646 S_P=24,62+j10,488 S_O=24,62+j10,488 S_N=24,99+j10,646 S_M=12,96+J5,521

<

Rezultatele calculului caderilor de tensiune, in toate cayurile de pozitionare a separatiei pe bucla ce alimenteazavilele M, N, O, P, Q, R sunt prezentate in tabelul 18.

Tabelul 18

Conform calculelor, caderea de tensiune minima pe bucla X_7-8 se obtine prin practicarea reparatiei pe tronsonul N-O.

4.2.5. Calculul caderilor de tensiune pe bucla Y_1-2, dupa practicarea separatiei pe bucla

Pe bucla Y_1-2 se alimenteaza vilele G', H' si I' folosindu-se un cablu de tip ACYABY (3x150+70)mm².

Se analizeaza toate cazurile posibile de plasare a separatiei pe bucla.

Cazul 1

Separatia este practicata pe tronsonul I'-Y₂, deci toate vilele se alimenteaza pe calea Y₁.

146,52+j62,417 98,52+j41,969 41,4+j17,636

Y₁ Z_Y1G' Z_G'H' Z_H'I'

304m 48m 39m

G' H' I'

S_R=48+j20,448 S_H'=57,12+j24,333 S_I'=41,4+j17,636

>deci vilele G', H' si I' nu pot fi alimentate pe o singura cale, in acest caz fiind necesara separatia pe bucla.

Cazul 2

Separatia este practicata pe tronsonul H'-I', deci vilele G' si H' se alimenteaza pe calea Y₁, iar vila I' se alimenteaza pe calea Y₂.

a Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea Y₁-H':

105,12+j44,781 57,12+j24,333

consumatorii G' si H' nu pot fi alimentati pe calea Y₁.

b). Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea Y₂-I':

41,4+j17,636

Y₂ Z_Y2I'

198m

I'

S_I'=41,4+j17,636

<

Caderea de tensiune totala pe bucla Y_1-2, cand separatia se afla pe tronsonul H'-I' este:

Se observa cat de mult s-a diminuat caderea de tensiune pe linie dupa practicarea separatiei.

Cazul 3

Separatia este practicata pe tronsonul G'-H', deci vila G' e alimentata pe calea Y₁, iar vila H' si I' sunt alimentate pe calea Y₂.

a). Calculul caderii de tensiune pe tronsonul Y₁-G':

48+j20,448

Y₁ Z_Y1G'

304m

G'

S_G'=48+j20,448

b). Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea Y₂-H':

98,52+j41,969 57,12+j24,333

<

Caderea de tensiune totala pe bucla Y_1-2, cand separatia se afla pe tronsonul G'-H' este:

Cazul 4

Separatia este practicata pe tronsonul Y₁-G', deci toate vilele se alimenteaza pe calea Y₂.

48+j20,448

<nu pot fi alimentati toti comsumatorii pe calea Y₂.

In tabelul 19 se dau caderile de tensiune pe bucla Y_1-2 in toate cazurile de pozitionare a separatiei pe lungimea acesteia.

Tabelul 19

Conform calculelor caderea de tensiune minima pe bucla Y_1-2 se obtine prin practicarea separatiei pe tronsonul G' si H'. Caderea de tensiune se obtine de fapt pentru cazul 4, dar ea nu se inscrie in limitele admise, iar in cazul practicarii separatiei, ca in cazul 3, caderile de tensiune verifica conditia

4.2.6. Calculul caderilor de tensiune pe bucla Y_3-4 dupa practicarea separatiei pe bucla

Pe bucla Y_3-4 se alimenteaza vilele J', K' si L' folosindu-se un cablu de tip ACYABY (3x150+70)mm².

Se analizeaza toate cazurile posibile de plasare a separatiei pe bucla.

Cazul 1

Separatia este practicata pe tronsonul L'-Y₄, deci toate vilele se alimenteaza pe calea Y₃.

+j16,869

<nu pot fi alimentati toti comsumatorii pe calea Y₃.

Cazul 2

Separatia este practicata pe tronsonul K'-L', deci vilele J' si K' se alimenteaza pe calea Y₃ iar vila L' se alimenteaza pe calea Y₄.

a)     calculul caderii de tensiune pe elementul de retea Y₃-K':

Y₃ Z_{Y J'} Z_J'K'

313m 41,5m

J' K'

; <

b)     Calculul caderii de tensiune pe tronsonul Y₄-L':

39,6+j16,869

Y₄ Z_Y4L'

398m

L'

S_L'=39,6+j16,869

Caderea de tensiune totala pe bucla Y_3-4, cand separatia se afla pe tronsonul K'-L' este:

Cazul 3

Separatia este practicata pe tronsonul J'-K', deci vila J' se alimenteaza pe calea Y₃ iar vilele K' si L' se alimenteaza pe calea Y₄.

a)     Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea Y₃-J':

b)     Calculul caderii de tensiune pe elementul de retea Y₄-K':

82,8+j35,272 43,2+j18,403

Y₄ Z_Y4L' Z_L'K'

398m 47m

L' K'

S_L'=39,6+j16,869 S_K'=43,2+j18,403

consumatorii L' si K' nu se pot alimenta pe calea Y₄.

Caderea de tensiune totala pe bucla Y_3-4, cand separatia se afla pe tronsonul J'-K' este:

Cazul 4

Separatia este practicata pe tronsonul Y₃-J', deci toate vilele se alimenteaza pe calea Y₄.

136,8+j58,276 97,2+j41,407 54+j23,004

Y₄ Z_Y4L' Z_L'K' Z_K'J'

398m 47m 41,5m

L' K' J'

S_L'=39,6+j16,869 S_K'=43,2+j18,403 S_J'=54+j23,004

deci vileleJ', K' si L' nu se pot alimenta toate pe calea Y₄, ceea ce impune practicarea unei separatii pe bucla.

In tabelul 20 se dau caderile de tensiune pe bucla Y_3-4 in toate cazurile posibile de pozitionare a separatiei pe bucla.

Tabelul 20

Conform calculelor caderea de tensiune minima pe bucla Y_3-4 se obtine prin practicarea separatiei pe tronsonul K'-L'.

4.2.7. Calculul caderilor de tensiune pe linia X₉.

Pe linia X₉ se alimenteaza complexul comercial caruia i se asigura rezervare 100%, astfel se folosesc doua cabluri de tipul ACYABY (3x150+70)mm². Caderile de tensiune se calculeaza pentru fiecare cablu deoarece in regim permanent de functionare puterea necesara se asigura pe ambele cai, doar in regim de avarie aceasta e asigurata pe un singur cablu.

Caderea de tensiune se incadreaza in limitele admise, ceea ce inseamna ca dimensionarea cablului din punct de vedere al sectiunii economice este verificata.

4.2.8. Calculul caderilor de tensiune pe linia X₁₀

Pe linia X₁₀ se alimenteaza banca pentru care se asigura o rezervare 100%, astfel se folosesc patru cabluri de tipul ACYABY (3x120+70)mm². Caderile de tensiune se calculeaza pentru fiecare cablu deoarece, in regim permanent de functionare puterea ceruta de consumator este asigurata pe cele patru cabluri doar in regim de defect acesta va fi furnizata pe doua cabluri.

Caderea de tensiune pe linie se incadreaza in limitele admise, ceea ce inseamna ca dimensionarea cablurilor din punct de vedere al sectiunii economice este verificata.

4.2.9. Calculul caderilor de tensiune pe linia Y₅

Pe linia Y₅ se alimenteaza benzinaria fara a i se asigura o rezervare. Din punct de vedere al sectiunii economice, tipul cablului este ACYABY (3x150+70)mm², iar conform calculului practic a rezultat un cablu de tip (3x150+70)mm².

In urma calculului caderii de tensiune pentru cele doua tipuri de cabluri rezultate se va face o verificare a corectitudinii dimensionarii cablului, fiind impusa conditia: .

Se constata ca in acest caz caderea de tensiune pe linie nu se incadreaza in limitele admise, deci sectiunea conductoarelor cablului nu este aleasa corect in practica.

Se va redimensiona cablul, sectiunea conductoarelor mai mare va duce la o rezistenta specifica mai mica, astfel vor fi diminuate caderile de tensiune pe linie.

Pentru cablul de tipul ACYABY (3x150+70)mm² rezultat din dimensionarea cablului din punct de vedere al sectiunii economice caderea de tensiune pe linie este:

In acest caz se verifica si conditia de cadere de tensiune, deci cablul a fost corect dimensionat din punct de vedere al sectiunii economice al conductoarelor, ceea ce inseamna ca benzinaria e alimentata din postul PT2 printr-un singur cablu ACYABY (3x150+70)mm².

4.3. Calculul regimului permanent de functionare pentru reteaua de medie tensiune.

Pentru reteaua de medie tensiune de 10kV se aleg urmatorii parametrii:

Ø      reactanta specifica: ;

Ø      rezistenta specifica:.

Acesti parametri corespund unui cablu de tip: 20kV, izolatie XLPE (3x1x150)mm²Al, prin care se alimenteaza posturile din statia de transformare 110/10kV.

Pe medie tensiune, calculul de regim permanent urmareste calcularea pierderilor de putere pe bucla.

In functie de puterea ceruta de fiecare post de transformare se determina circulatia curentilor pe tronsoanele de cablu.

Curentul se determina cu relatia:

Pentru simplificarea calculelor, se va considera pentru toate posturile de transformare alimentate pe cele doua bucle,

Alimentarea posturilor fiind una buclata cu functionarea radiala, necesita practicarea unei separatii pe bucla, pozitionata convenabil din punct de vedere energetic si economic.

Prin aceasta se urmareste eliminarea pierderilor de putere pe linie.

In calculul pierderilor de putere pentru simplificare se considera:

Ø      pierderile datorate izolatiei neglijabile;

Ø      tensiunea liniei de 10kV se mentine constanta pe toata lungimea ei.

Pierderile de putere au doua componente:

Ø      pierderi de putere activa;

Ø      pierderi de putere reactiva.

a)     Calculul pierderilor de putere activa:

- pierderi de putere activa;

- pierderi in rezistenta liniei;

- pierderi in conductanta, care se neglijeaza;

- rezistenta tronsonului i-j:

- rezistenta specifica a liniei;

- lungimea tronsonului i-j;

- curentul in linie corespunzator tronsonului i-j.

b)     Calculul pierderilor de putere reactiva inductiva:

- reactanta tronsonului i-j:

- reactanta specifica a liniei

Pentru calculul pierderilor de putere pe medie tensiune sunt necesare: puterea de calcul ceruta de fiecare post, curentul corespunzator puterii, tipul si numarul transformatoarelor din posturi.

Aceste valori se gasesc in tabelul 21.

Posturile sunt echipate cu unul sau cu doua transformatoare.

Posturi de transformare PT1 are doua transformatoare T1^' si T1^''. Din tabloul de j.t racordat la bornele lui T1^' se alimenteaza: banca 50%, complexul comercial 50%, vilele: D, A, B, G, H, J, M si iluminatul public.

Puterea totala ceruta de consumatorii alimentati prin T1^' este:

Din tabloul de j.t racordat la bornele lui T1^''se alimenteaza: banca 50%, complexul comercial 50% si vilele E, F, C, I, L, K, R, Q, P, O, N.

Puterea totala ceruta de consumatorii alimentati prin T1^' este:

Postul de transformare PT2 are doua transformatoare T2^' si T2^''.

Din tabloul de j.t racordat la bornele lui T2^' se alimenteaza: centrala telefonica 50% si vilele: G^', J^', K^'.

Puterea totala ceruta de consumatorii alimentati prin T2^' este:

Din tabloul de j.t racordat la bornele lui T2^'' se alimenteaza: centrala telefonica 50%, benzinaria 100% si vilele: H^', I^', L^'.

Puterea totala ceruta de consumatorii alimentati prin T2^'' este:

Tabelul 21

In tabelul 22 se dau lungimile cablurilor de medie tensiune dintre posturi pe cele doua bucle, rezistentele si reactantele corespunzatoare tronsoanelor.

Tabelul 22

Pe bucla a-b se alimenteaza posturile de transformare PT3, PT4, PT1, PT5 si PT6, folosindu-se un cablu de 20kV, cu izolatie XLPE (3x1x150)mm² Al.

Se vor lua in discutie toate cazurile posibile de plasare a separatiei pe bucla, astfel incat pierderile de putere sa fie minime in regim permanent de functionare.

Cazul 1

Separatia este practicata pe tronsonul PT5 - PT6, deci posturile PT3, PT4, PT1 si PT5 sunt alimentate pe calea a, iar postul PT6 pe calea b.

a)     Calculul piederilor de putere pe elementul de retea a-5

I_as=90,765A I₃₄=77,123A I₄₁=56,235A I₁₅=20,174A b

S_nT^'=S_nT^''=630kVA S_nT=400kVA

a.1) Calculul pierderilor de putere activa:

a.2) Calculul pierderilor de putere reactiva:

b)     Calculul pierderilor de putere pe tronsonul b-6

PT6

I₆=12,065A

b.1) Calculul pierderilor de putere activa:

b.2) Calculul pierderilor de putere reactiva:

Pierderile totale de putere pe bucla a-b in cazul 1 sunt:

Separatia este practicata pe tronsonul PT1 - PT5, deci pe calea a se vor alimenta posturile PT3, PT4 si PT1, iar pe calea b se alimenteaza PT6 si PT5.

a)     Calculul pierderilor de putere pe elementul de retea a-1:

I_as=70,591A I₃₄=56,949A I₄₁=36,061A

S_nT=250kVA S_nT=400kVA S_nT^'=S_nT^''=630kVA

a.1) Calculul pierderilor de putere activa:

a.2) Calculul pierderilor de putere reactiva:

Calculul pierderilor de putere pe elementul de retea b-5:

I₃=12,065A I₄=20,174A

b.1) Calculul pierderilor de putere activa:

b.2) Calculul pierderilor de putere reactiva:

Pierderile totale de putere pe bucla a-b in cazul 2 sunt:

Separatia se afla intre cele doua transformatoare ale postului PT1, deci pe calea a se alimenteaza PT3, PT4 si transformatorul T1^' al postului PT1, iar pe calea b se alimenteaza PT6, PT5 si transformatorul T1^'' al postului PT1.

a)     Calculul pierderilor de putere pe elementul de retea a-1^':

I_a3=52,226A I₃₄=38,584A I₄₁^'=17,696A

S_nT=250kVA S_nT=400kVA S_nT^'=630kVA

a.1) Calculul pierderilor de putere activa:

I₆₅=38,539A I₅₁^''=18,365A

S_nT=250kVA S_nT=400kVA S_nT^''=630kVA

PT6 PT5 PT1

I₃=12,065A I₅=20,174A I₁^''=18,365A

b.1) Calculul pierderilor de putere activa:

b.2) Calculul pierderilor de putere reactiva:

Pierderile totale de putere in cazul 3 sunt:

Cazul 4

Separatia este practicata pe tronsonul PT4-PT1, deci pe calea a se alimenteaza posturile PT3 si PT4, iar pe calea b se alimenteaza posturile PT6, PT5, PT1.

a)     Calculul pierderilor de putere pe elementul de retea a-4:

I_a3 =34,53 I₃₄=20,888A

S_nT=250kVA S_nT=400kVA

PT3 PT4

I₃=13,642A I₄=20,888A

a.1) Calculul pierderilor de putere activa:

a.2) Calculul pierderilor de putere reactiva:

b)     Calculul pierderilor de putere pe elementul de retea b-1:

b.1) Calculul pierderilor de putere activa:

Pierderile totale de putere in cazul 4 sunt:

Separatia este practicata pe tronsonul PT3-PT4, deci pe calea a se alimenteaza postul PT3, iar pe calea b se alimenteaza posturile PT6,PT5,PT1 si PT4.

a) Pierderile totale de putere pe tronsonul a-3:

a.1) Calculul pierderilor de putere activa:

I₁₄=20,888A

S_nT^'=S_nT^''=630kVA S_nT=400kVA

b.1) Calculul pierderilor de putere activa:

b.2) Calculul pierderilor de putere reactiva:

Pierderile totale de putere in cazul 5 sunt:

Se pot lua in discutie si cazurile cand separatia se afla pe tronsoanele a - PT3 si b - PT6, la aceasta solutie se recurge doar in caz de avarie a cablurilor de pe aceste tronsoane.

Pentru a arata cat de mult variaza pierderile de putere in functie de locul separatiei pe bucla, se va analiza si unul din aceste cazuri, chiar daca nu se incadreaza in regimul permanent de functionare.

Cazul 6

Separatia se afla pe tronsonul a-PT3, deci toate posturile sunt alimentate pe calea b.

a)     Calculul pierderilor de putere pe elementul de retea b-3:

I₅₁=70,591A I₁₄=34,53A I₄₃=13,642A

S_nT=250kVA S_nT=400kVA S_nT^'=S_nT^''=630kVA S_nT=400kVA

a)     Calculul pierderilor de putere reactiva:

In tabelul 23 se centralizeaza rezultatele obtinute in urma calculului de regim permanent vizand pierderile de putere.

Tabelul 23

Conform calculelor, pierderile de putere activa si reactiva sunt minime in cazul cand separatia intre cele doua transformatoare ale postului PT1, astfel se face alimentarea in regim permanent de functionare. In caz de avarie, separatia este realizata acolo unde este necesara, astfel incat toti consumatorii sa fie alimentati cu energie electrica.

4.3.2. Calculul pierderilor de putere pe bucla c-d, dupa practicarea separatiei pe bucla

Pe bucla c-d se alimenteaza posturile de transformare PT7, PT8, PT2 si PT9, folosindu-se un cablu de 20kV, cu izolatie XLPE (3x1x150)mm² Al.

Se vor lua in discutie toate cazurile posibile de plasare a separatiei pe bucla, astfel incat pierderile de putere sa fie minime in regim permanent de functionare.

Cazul 1

Separatia este practicata pe tronsonul PT2- PT9, deci posturile PT7,PT8 si PT2 sunt alimentate pe calea c, iar pe calea d se alimenteaza doar PT9.

a)     Calculul pierderilor de putere pe elementul de retea c-2

a.1) Calculul pierderilor de putere activa:

a.2) Calculul pierderilor de putere reactiva:

b)     Calculul pierderilor de putere pe tronsonul d-9:

b.1) Calculul pierderilor de putere activa:

b.2) Calculul pierderilor de putere reactiva:

Pierderile totale pe bucla c-d in cazul 1 sunt:

Cazul 2

Separatia se afla intre cele doua transformatoare T2' si T2'' ale postului PT2, deci pe calea c se alimenteaza PT7, PT8 si transformatorul T2', iar pe calea d se alimenteaza PT9 si transformatorul T2''.

a)     Calculul pierderilor de putere pe elementul de retea b-1^'':

I₉=30,324A I₂=31,638A I₈=11,628A I₇=13,383A

a.1) Calculul pierderilor de putere activa:

a.2) Calculul pierderilor de putere reactiva:

In tabelul 24 se centralizeaza rezultatele obtinute in urma calculului de regim permanent vizand pierderile de putere:

Tabelul 24

Conform calculelor, pierderile de putere activa si reactiva sunt minim in cazul cand separatia este intre cele doua transformatoare ale postului PT2, astfel se face alimentarea in regim permanent de functionare. In caz de avarie, separatia este practicata acolo unde este nevoie, astfel incat toti consumatorii sa fie alimentati cu energie electrica.

Acest calcul de pierderi de tensiune pe joasa tensiune si pierderi de puteri pe medie tensiune reprezinta si o verificare a sectiunii rezultate in urma calculului economic. Cablurile au fost corect dimensionate, deoarece pierderile de putere si tensiune se incadreaza in limitele admise.

4.4. Verificarea la incalzire a conductoarelor

Conductorul cablului este un corp metalic, format dintr-unul sau mai multe fire din Al sau Cu, care constituie o cale unica de curent. S-a folosit conductor de Al deoarece, pentru o aceeasi rezistenta ohmica, are o sectiune de 1,6 ori mai mare decat un conductor de Cu si o greutate aproximativ la jumatate.

Trecerea curentului electric printr-un conductor determina incalzirea acestuia prin efect Joule, provocand pierderi de putere. Pe langa aceste pierderi, la liniile electrice in cablu se mai adauga si pierderile in dielectricul izolant al cablului, in ecranele metalice, mantaua de izolatie higroscopica si armaturile de protectie mecanica.

Izolatia conductorului reprezinta stratul de material izolant cu care e invelit conductorul, aceasta fiind o izolatie sintetica (uscata) realizata cu materiale termoplastice - policlorura de vinil PVC.

Ecranul este invelisul metalic aplicat peste un conductor izolat sau peste un ansamblu de conductoare izolate, cu scopul de a diminua sau atenua simtitor /actiunea campurilor electrice sau magnetice straine asupra curentului electric care trece prin conductor, respectiv prin conductoare, si invers. La cablurile de enrgie, ecranele metalice asigura o cale de trecere a curentilor capacitive sau a curentilor de defect la pamant (scurtcircuit homopolare), precum si protectia persoanelor si materialelor in cazul perforarii cablurilor prin corpuri conductoare exterioare.

Invelisul cablului este constituit din ansamblul straturilor destinate realizarii unei forme determinate a cablului si asigurarii protectiei contra degradarii exterioare. Invelisul cablurilor poate fi format din:

Ø      materialul de umplutura intre conductoarele izolate pentru obtinerea unei geometrii determinate a cablului, de regula cilindrica;

Ø      invelisul de etanseizare (manta de etanseizare) care asigura protectia izolatiei impotriva umiditatii sau agentilor corozivi (se realizeaza din materiale sintetice si metalice);

Ø      armatura constituita din benzi metalice infasurate, impletitura din sarma sau sarma infasurata ce asigura in cazurile necesare o protectie mecanica suplimentara;

Ø      invelisul exterior (manta exterioara) realizat in general din materiale sintetice si care asigura protectia chimica si mecanica a cablului.

In urma acestor fenomene de incalzire, in regim permanent de functionare, atat in liniile electrice aeriene cat si la cele in cabluri se stabileste o temperatura de regim. Valoarea acestei temperaturi are un rol important in studiul retelelor electrice. Aparitia unei incalziri excesive a conductoarelor liniilor electrice, a elementelor de innadire sau a mansoanelor de legatura poate conduce la incidente in exploatare: strapungeri de izolatie (datorita modificarilor structurale de natura fizica sau chimica ce apar in dielectric sau in alte elemente componente ale cablurilor), intreruperi sau incendii in instalatii.

Prin calculul termic al retelelor electrice se urmareste determinarea valorilor admisibile ale curentului electric - in diferite regimuri de functionare ale retelelor electrice, precum si anumite conditii de racire ale acestora, astfel incat temperaturile maxime de regim ale conductoarelor si ale izolatiei acestora sa ramana sub limitele periculoase care ar duce la degradarea si distrugerea liniei electrice. Valorile temperaturilor maxime admisibile pana la care materialele conductoare si izolante isi conserva proprietatile sunt verificate prin experienta si recomandari.

Calculul la incalzirea conductoarelor cablurilor electrice este mai complex decat in cazul liniilor electrice aeriene, datorita variatiei mari a tipurilor de cabluri, precum si variatiei sistemelor de pozare folosite.

In cazul cablurilor de curent alternativ, pierderile de energie sunt mai mari decat la cablurile de curent continuu, ceea ce conduce in aceleasi conditii de racire la incalziri mai mari.

Pentru cablurile de curent alternativ cu izolatie de PVC si tensiunea 1kV, se pot considera urmatoarele surse principale in care energia electromagnetica se transforma in caldura:

Ø      conductorul cablului parcurs de curent;

Ø      invelisurile izolante ale acestuia (dielectricul cablului);

Ø      invelisurile protectoare impotriva umiditatii, agentilor chimici si mecanici.

Modul de pozare si numarul cablurilor pozate constituie factori principali in stabilirea sarcinii admisibile a cablului.

Odata cunoscut tipul constructiv al cablului electric si modul de pozare, punctul de plecare al calculului incalzirii cablurilor il constituie bilantul energetic dintre cantitatea de caldura care se produce in interiorul cablului si cantitatea de caldura pe care cablul o cedeaza mediului inconjurator in unitatea de timp si pe unitatea de lungime, conform relatiei:

- pierderile de energie care se produc prin efect Joule in W/cm;

- pierderile de energie care se produc prin efect Joule in in invelisurile protectoare ale cablurilor in W/cm;

- pierderile de energie in dielectric, in W/cm;

- caldura primita de cablu prin radiatie de la alte cabluri (sau alte corpuri calde invecinate), in W/cm;

- cantitatea de caldura care se degaja prin convectie in aer, la suprafata de separatie a pamantului sau canalului in care este pozat cablul electric, in W/cm;

- cantitatea de caldura care se degaja prin radiatie in aer , la suprafata de separatie a pamantului sau a canalului in care e pozat cablul electric, in W/cm.

Prin dimensionarea sectiunii tehnice a conductoarelor la incalzire se urmareste limitarea curentului la o valoare maxima pentru o anumita sectiune, astfel incat temperatura pe conductor sa nu depaseasca anumite limite.

In acest scop este necesar sa se realizeze relatia:

- curentul admisibil prin cablu, care este functie de tipul cablului si de modul de pozare si se gaseste in tabele;

- curentul maxim de sarcina;

- coeficient de corectie referitor la conditiile de instalare in mediu.

Tabelele cu ajutorul carora se determina curentul maxim admisibil printr-un conductor se gasesc in "Linii electrice subterane" - G. Ionita.

Pentru mai multe cabluri de energie pozate in pamant, la curentul maxim admisibil se aplica coeficientul de corectie k determinat astfel:

k₁ - coeficient de corectie in functie de rezistenta termica specifica a solului (la pozarea in terenuri normale se recomanda adoptarea unor valori de );

k₂ - coeficientul de corectie in functie de numarul de cabluri pozate alaturat in santuri sau in tuburi;

k₃ - coeficient de corectie in functie de temperatura solului.

Temperatura solului se va considera egala cu valoarea medie a temperaturilor maxime din lunile de vara, la adancimea de pozare.

Se considera neglijabila variatia temperaturii solului in functie de adancimea de pozare in domeniul (70-120)cm.

a)     Determinarea coeficientului de corectie k₁

Ø      se considera rezistenta termica a solului pentru teren normal:

Ø      pentru cabluri de 1kV, trifazat, cu izolatie PVC si sectiuni cuprinse intre 120mm² si 150mm², din tabele se alege coeficientul de corectie al curentului maxim admisibil in functie de rezistenta termica a solului:

k₁ = 1,14

b)     Determinarea coeficientului de corectie k₂

Ø      Pentru cabluri cu mai multe conductoare (4 conductoare), pozate alaturat in pamant la adancimea de 70cm, valoarea coeficientului k₂ se alege din tabele, in functie de numarul cablurilor pozate alaturat.

Tabelul 25

c)      Determinarea coeficientului de corectie k₃

Ø      pentru temperatura maxima a conductorului de 70^oC si a mediului ambiant 40^oC, se alege din tabele:

k₃ = 0,77

Curentul maxim de sarcina se corecteaza cu coeficientul k, si din tabele se alege sectiunea conductoarelor astfel incat sa fie indeplinita conditia:

Deoarece cablurile au sectiunea conductoarelor constanta pe toata lungimea lor, inclusiv in cazul alimentarii in bucla cu functionare radiala, se foloseste curentul maxim de sarcina pe primul tronson al cablului, pe portiunea dintre postul de transformare si primul consumator de pe cablu.

In aceasta zona, in profil exista cel mai mare numar de cabluri al liniilor in cablu, acest tronson fiind acoperitor pentru intreg traseul.

In tabelul 27, sunt prezentate caracteristicile liniilor in cablu:

Ø      curentul maxim de sarcina pe linie;

Ø      coeficientii de corectie;

Ø      curentul maxim admisibil;

Ø      sectiunea tehnica a conductorului.

Tabelul 27

Sectiunea tehnica rezultata in urma calculului, in functie de curentii maximi admisibili, se stabileste si in functie de standardele impuse de S.I.S.E; cablurile folosite au conductoare a caror sectiune nu depaseste 150mm².

In cazul bancii, din calcul a rezultat o sectiune a conductoarelor cablului prin care se alimenteaza acesta de 240mm², sectiune care nu se incadreaza in limitele admise de S.I.S.E.

Aceasta problema se va rezolva prin utilizarea a doua cabluri cu sectiunea conductoarelor de 120mm², astfel puterea necesara bancii este furnizata pe 2 cabluri in caz de avarie si pe patru cabluri in regim permanent de functionare.

Sectiunea tehnica va fi comparata cu sectiunea economica, dintre acestea alegandu-se cea mai mare deoarece cablurile trebuie sa reziste la cele mai grele conditii de functionare.

Se constata ca toti consumatorii sunt alimentati cu cablu de 1kV tip ACYABY(3x150+70)mm² Al, cu exceptia consumatorului de tip banca, aceasta fiind alimentata prin cabluri ACYABY(3x120+70)mm² Al.