STABILIREA CONFIGURATIEI DE BAZA PENTRU RETELELE DE JOASA SI MEDIE TENSIUNE

STABILIREA CONFIGURATIEI DE BAZA PENTRU RETELELE DE JOASA SI MEDIE TENSIUNE

Stabilirea puterilor de calcul ale consumatorilor

Stabilirea puterilor ce intra in calculul elementelor din reteaua de distributie se face in functie de 242i89c tipul si numarul consumatorilor.

In cazul consumatorilor casnici, puterea instalata se stabileste in functie de marimea apartamentului, de sistemul de incalzire si de dotarea cu aparate electrocasnice de actualitate si de perspectiva.

Dupa 1990 s-a constatat o crestere a consumului de energie electrica in favoarea gospodariilor individuale, datorita folosirii pe scara mai larga a diverselor aparate electrice.

Estimarea consumului de energie electrica si a sarcinii maxime de durata ale unui nou consumator, pentru dimensionarea surselor de alimentare cu energie a consumatorilor, are in vedere urmatoarele aspecte:

      indicatorii specifici inregistrati anterior la consumatorii cu configuratie asemanatoare;

      reducerea consumului de energie electrica, prin utilizarea unor aparate electronice cu perfomante ridicate;

      dinamica dezvoltarii configuratiei retelei prin aparitia unor noi consumatori.

Vilele din zona studiata au intre 2 si 12 apartamente, avand sistemul de incalzire si apa calda menajera conectat la reteaua de termoficare. Hrana se pregateste cu ajutorul gazelor naturale, iar iluminatul si actionarea diferitelor aparate electrocasnice se face cu energie electrica.

Puterea activa instalata P_i a unui consumator i este suma puterilor nominale ale tuturor receptoarelor, fixe sau mobile ale consumatorului respectiv.

Stabilirea puterii active de calcul pentru fiecare consumator

Puterea activa de calcul P_c este puterea activa pentru care se dimensioneaza un element de retea, la care se va racorda un grup de n consumatori. Puterea activa de calcul pentru un element de retea (linie de joasa tensiune, post de transformare, linie de medie tensiune, statie de transformare), reprezinta suma puterilor active maxime absorbite simultan de consumatorii alimentati din acelasi element de retea.

P_cr - puterea activa de calcul pentru un element de retea;

K_s - coeficient de simultaneitate care arata contrbutia unui cosumator la incarcarea elementului de retea care se dimensioneaza;

P_cj - puterea activa maxima absorbita de consumatorii de tip j, racordati la acelasi element de retea;

n - numarul de consumatori racordati la elementul de retea. Coeficientul de simultaneitate se alege din PE 132/95, in functie de numarul consumatorilor, conform tabelului 1.

Tabelul 1

Puterea de calcul pe fiecare consumator este o marime conventionala de calcul egala cu produsul dintre puterea instalata si coeficientul de cerere.

P_c - puterea de calcul a consumatorului;

C_c - coeficient de cerere;

P_i - puterea activa instalata a consumatorului.

Coeficientul de cerere se alege din PE 155, in functie de numarul de apartamente ale vilei, conform tabelului 2.

Tabelul 2

Exemplu de calcul:

Pentru vila A care are doua apartamente se cunosc:

Ø      puterea instalata pe vila: P_i = 20kW;

Ø      coeficientul de cerere corespunzator: C_c=0,74.

Puterea activa de calcul e data de relatia:

Valorile rezultate in urma calculului pentru puterea activa de calcul a fiecarei vile vor fi centralizate in tabelul 3.

Tabelul 3

Puterile active de calcul pentru consumatorii mai sus mentionati vor fi date in tabelul 4.

Tabelul 4

Complexul comercial are o singura nisa, de unde pleaca coloane spre magazinele existente in cadrul acestuia, fiecare corespunzandu-i o putere activa de calcul, conform tabelului 5.

Tabelul 5

Coeficientul de simultaneitate se aplica puterii totale de calcul al tuturor consumatorilor alimentati pe aceeasi bucla de retea. Vilele se vor grupa provizoriu, astfel incat sa poata fi alimentate convenabil.

Astfel vor fi urmatoarele grupe de vile:

Ø      grupa 1 - vilele: A,A, B, C, D, E, F;

Ø      grupa 2 - vilele: G,G, H, I;

Ø      grupa 3 - vilele: J, K, L;

Ø      grupa 4 - vilele: M, N, O, P, Q, R;

Ø      grupa 5 - vilele: G', H', I';

Ø      grupa 6 - vilele: J', K', L,L'.

Pentru grupa 1 de vile, puterile active de calcul corespunzatoare consumatorilor ce-I apartin, se gasesc in tabelul 3.

Puterea de calcul pe elementul de retea, dupa aplicarea coeficientului de simultaneitate este data prin relatia:

n = 7 - numarul de consumatori ai elementului de retea.

Coeficientul de simultaneitate corespunzator celor sapte consumatori se gaseste in tabelul 1.

In mod asemanator se va face calculul si pentru celelalte grupe de vile. Rezultatele se vor centraliza in tabelul 6.

Tabelul 6

1.1.2. Determinarea puterilor reactive si aparente de calcul pentru fiecare consumator

1.1.2.1. Compensarea puterii reactive prin imbunatatirea factorului de putere cosj

Prin compensarea unei cantitati de putere reactiva, se urmareste obtinerea factorului de putere neutral cosj

Factorul de putere neutral este valoarea minima a factorului de putere pe care trebuie sa o realizeze consumatorul pentru a fi scutit de plata energiei reactive.

Un factor de putere scazut produce o serie de efecte negative asupra functionarii sistemului energetic national. Principalele consecinte sunt expuse mai jos:

      supradimensionarea instalatiilor de producere, transport si distributie a energiei electrice si implicit cresterea valorilor de investitii. Pentu aceeasi putere activa P, odata cu scaderea factorului de putere cosj creste curentul I, ceea ce conduce la o majorare a dimensiunilor elementelor instalatiei.

      cresterea pierderilor de putere activa DP in conductoarelor electrice trifazate, care sunt date de relatia:

Se constata ca pierderile de putere activa variaza invers proportional cu factorul de putere.

      scaderea capacitatii de incarcare a instalatiilor cu putere activa. Pentru o putere aparenta S constanta, odata cu cresterea puterii reactive Q, (Q creste cu scaderea factorului de putere cosj) scade valoarea puterii active P;

      cresterea pierderilor de tensiune in instalatii.

Odata cu cresterea valorii puterii reactive Q, creste valoarea pierderii de tensiune DU, ceea ce duce la o supradimensionare a instalatiei.

unde: R - rezistenta,

X - reactanta.

Nu toti consumatorii vor avea un factor de putere ce se inscrie in limitele admise, in acest caz se incearca o imbunatatire a acestuia, fiind una din metodele principale de reducere a pierderilor de tensiune si de energie electrica.

Aceasta imbunatatire a factorului de putere se realizeaza prin:

      mijloace naturale, ce constau in masuri tehnico-organizatorice;

      mijloace artificiale, ce presupun montarea de baterii de condensatoare, in cazul de fata montarea se face la fiecare consumator care are cosj<0,92, pe grupuri de receptoare.

Bateriile de condensatoare se vor monta la complexul comercial, banca, centrala telefonica si benzinarie.

In urma acestei masuri de compensare va rezulta un factor de putere cosj

Compensarea puterii reactive a bancii, prin imbunatatirea factorului de

putere la cosj=0,92, folosind o baterie de condensatoare.

Pentru fiecare receptor existent in banca se stabileste puterea instalata P_i, coeficientul de cerere C_c, si factorul de putere cosj, corespunzator. In functie de acesti parametri se calculeaza pentru fiecare consumator:

Ø      puterea activa de calcul

Ø      puterea reactiva de calcul

Ø      puterea aparenta de calcul

Exemplu de calcul:

Un receptor existent in banca este liftul, pentru care se cunosc urmatoarele date:

Ø      puterea instalata: P_i = 3,8kW;

Ø      coeficientul de cerere: C_c = 0,7;

Ø      factorul de putere: cosj

In functie de acesti parametrii se pot calcula:

Ø      puterea activa de calcul

Ø      puterea reactiva

Ø      puterea aparenta de calcul

Calculul se va repeta dupa acelasi algoritm pentru fiecare receptor existent in institutie, iar rezultatele vor fi centralizate in tabelul 7.

Tabelul 7

Pentru banca:

-puterea activa de calcul: Pc = 120 kW

-puterea reactiva:

Qc = Pc x tgj

Qc=120 x tg(0.90) = 120 x 0.484 = 58.08 Kw

Sc= Pc/cosj

Similar se va calcula si pentru ceilalti consumatori.Rezultatele vor fi afistae in tabelul 7'.

Tabelul 7'

Se face un bilant energetic si se vor calcula:

Ø      puterea activa instalata totala  

Pit =518 kW

Ø      puterea activa de calcul totala

Pct = 299.91 kW

Ø      puterea reactiva de calcul totala

Qct= 145.154 kVAr

Ø      puterea aparenta de calcul totala

Sct= 333.22 kVA

Se calculeaza factorul de putere mediu pe intreaga instalatie, care corespunde puterii reactive de calcul totale a acesteia. Cunoscand puterea activa de calcul totala si puterea reactiva de calcul totala a consumatorilor, se foloseste relatia:

tgj

- unghiul dintre puterea de calcul aparenta totala si puterea activa de calcul totala.

Factorul de putere inainte de a se realiza conpensarea puterii reactive, conform calculelor este:

cosj

Se constata ca valoarea factorului de putere al consumatorilor este cu mult sub limita admisa. Se impune ca valoarea acestuia sa fie cea a factorului de putere neutral: , caruia ii corespunde o putere reactiva:

Qc = 299.91 x 0.426 = 127.76 kVA

- unghiul dintre puterea activa de calcul totala si puterea aparenta corespunzatoare factorului de putere neutral.

Pentru a obtine se va compensa diferenta de putere reactiva:

DQ = 145.154-127.76 = 17.394 kVAr

Compensarea se face cu ajutorul bateriilor de condensatoare care se vor monta in paralel cu consumatorul, in camera de joasa tensiune a acesteia pe barele tabloului respectiv. Montarea in paralel este mult mai avantajoasa decat cea in serie, pentru ca se obtine cu aceeasi capacitate C o putere reactiva mult mai mare.

In privinta schemei de montare a bateriilor, acestea utilizandu-se in retele trifazate, pot fi conectate in stea sau triunghi. Se prefera conectarea in triunghi, deoarece se foloseste un numar de trei ori mai mic de condensatoare decat la conectarea in stea.

Puterea reactiva obtinuta la conectarea in stea a condensatoarelor este data de relatia:

U - tensiunea de linie;

w - pulsatia;

C_s - capacitatea pe o faza in conexiunea stea.

Puterea reactiva obtinuta la conectarea condensatoarelor in triunghi este data de relatia:

U - tensiunea de linie;

w - pulsatia;

C_t - capacitatea pe o faza in conexiunea triunghi.

In figura 1.1 se reprezinta schema de conectare a condensatoarelor in stea:

Figura 1.1 Schema de conectare a condensatoarelor in stea

In figura 1.2 se reprezinta schema de conectare a condensatoarelor in triunghi:

Ct = 17.394 x 10 / 3x0.4 x10 x 2 x x 50 = 11.53 x10 mF  

- frecventa.

Din tabelele existente in "Agenda electricianului" - se alege in functie de capacitatea condensatorului, tipul acestuia: CS - 0,4 - 15 - 3.

Acest tip de condensator are urmatoarele caracteristice:

Ø      tensiunea nominala: U_n=0,4kV;

Ø      puterea nominala: Q_n=15kVAr;

Ø      numarul de faze: n=3;

Ø      capacitatea nominala: C_n=330mF.

O problema esentiala a montarii bateriilor de condensator este asigurarea posibilitatii descarcarii cantitatii de electricitate, cu care acesta ramane incarcat la deconectarea sa.

Aceasta descarcare e necesara pentru a evita aparitia unor accidente ale personalului de exploatare. Pentru descarcarea bateriilor de condensatoare se folosesc rezistoare sau lampi cu incandescenta L, care se racordeaza dupa intreruptorul automat si sigurante SF, astfel incat la deconectarea bateriei, aceasta sa se descarce direct pe lampi. Aceste lampi, aflate tot timpul sub tensiune, pot fi folosite ca semnalizare pentru a indica functionarea bateriei. Descarcarea condensatoarelor trebuie sa se realizeze intr-un interval scurt de timp, de regula un minut.

In acelasi mod se va face compensarea puterii reactive, prin imbunatatirea factorului de putere la cosj = 0,92 si la ceilalti consumatori de putere reactiva, alegandu-se convenabil bateriile de condensatoare.

In consecinta, toti consumatorii care se alimenteaza din posturile de transformare PT₁ si PT₂ vor avea un factor de putere cosj

1.1.2.2. Calculul puterilor reactive si aparente pentru factor de putere neutral

In functie de puterile active de calcul ale fiecarui consumator, se vor calcula puterile reactive si aparente corespunzatoare, stiind ca factorul de putere este cosj

Pentru consumatorii de tipul: complexului comercial, banca, benzinaria, centrala telefonica, s-a realizat o compensare a puterii reactive, astfel obtinandu-se factorul de putere neutral (aceasta fiind o masura obligatorie).

In cazul vilelor nu este necesara o compensare a puterii reactive, factorul de putere incadrandu-se in limitele admise. Pentru iluminatul public, compensarea puterii reactive se face cu ajutorul bateriilor de condensatoare montate pe fiecare stalp.

Puterea aparenta de calcul este data de relatia:

P_c - putere activa de calcul;

cosj - factorul de putere.

Puterea reactiva de calcul este data de relatia:

Exemplu de calcul:

Pentru vila A se cunosc:

Ø      puterea activa de calcul: P_c=14,8kW;

Ø      factorul de putere: cosj

In functie de acesti parametrii se pot calcula:

Ø      puterea reactiva de calcul

Ø      puterea aparenta de calcul

Conform modelului se vor efectua si celelalte calcule pentru fiecare consumator in parte. Rezultatele vor fi trecute in tabelul 8.

Tabelul 8

Stabilirea configuratiei retelelor de joasa si medie tensiune

Stabilirea configuratiei retelei de joasa tensiune

Consumatorii casnici, cat si ceilalti consumatori: complexul comercial, banca, centrala telefonica, benzinaria si iluminatul public, se alimenteaza cu energie electrica la tensiunea de 0,4kV,obtinuta prin intermediu posturilor de transformare racordate la reteaua de medie tensiune de 10kV.

Alimentarea noilor consumatori se va face prin intermediul unei retele de joasa tensiune, realizata in cablu subteran, acest tip de cablu fiind mai economic din punct de vedere al pierderilor de tensiune, iar riscul avariilor este mult diminuat, fata de linia electrica aeriana.

Optiunea de functionare a retelei este acea a unei retele buclate cu functionare radiala, pentru alimentarea consumatorilor casnici. Functionarea radiala se realizeaza cu ajutorul unei separati, plasata pe bucla convenabil din punct de vedere economic si energetic. Astfel, alimentarea din postul de transformare a vilelor se face pe doua cai de curent, asigurandu-se rezervare 100%.

Pentru consumatorii: complexul comercial, banca, centrala telefonica, deoarece acestia necesita o siguranta sporita in alimentarea cu energie electrica,

s-a prevazut o alimentare de rezerva 100%.

Benzinaria fiind un consumator mai putin important si de putere mai mica, nu necesita rezervare.

Folosirea schemei buclate are drept avantaje: pretul redus, exploatarea simpla, continuitatea in alimentarea cu energie electrica, etc.

Pozarea liniilor electrice se face in functie de arhitectura strazii, urmarind reteaua de drumuri si alei si respectandu-se distantele fata de alte instalatii subterane conform prescriptiilor.

Realizarea fizica in teren a traseelor de cabluri de joasa tensiune este prezentata in plansa 1.

1.2.2. Stabilirea   configuratiei retelei de medie tensiune

Retelele de distributie de medie tensiune servesc pentru alimentarea posturilor de transformare din retea.

Alegerea schemei optime pentru o zona de consum se face pe baza unui studiu de fezabilitate, luindu-se in considerare si schemele de 110kV, precum si configuratia retelei de joasa tensiune.

Pentru reteaua de medie tensiune analizata s-a ales modul de distributie directa, cele doua posturi de transformare fiind alimentate direct de pe barele de 10kV ale aceleasi statii de transformare de 110/10kV,prin intermediul liniilor de

medie tensiune. Reteaua este subterana si se folosesc cabluri de 20kV, deoarece se pregateste o trecere de la 10kV la 20kV pe medie tensiune.

Este o retea buclata cu functionare radiala, realizata printr-o separatie, astfel obtinandu-se o rezervare 100% a posturilor de transformare alimentate din aceeasi statie, dar situate pe bucle diferite.

Reprezentarea fizica din teren a retelei de medie tensiune proiectata e reprezentata in plansa 1, iar cea existenta in plansa 2.