+ All Categories
Home > Documents > Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de...

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de...

Date post: 14-Oct-2019
Category:
Upload: others
View: 8 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
74
Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator 1 Universitatea Transilvania din Braşov Şcoala Doctorală Interdisciplinară Centrul de cercetare: Sisteme electrice avansate Ing. Dipl. Ionel LEPĂDAT Contribuţii privind creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator Contributions to improving power quality and energy efficiency in electric distribution networks Rezumatul tezei de doctorat PhD Thesis Summary Conducător ştiinţific Prof. dr. ing. Elena HELEREA BRAŞOV, 2014
Transcript
Page 1: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

1

Universitatea Transilvania din Braşov

Şcoala Doctorală Interdisciplinară

Centrul de cercetare: Sisteme electrice avansate

Ing. Dipl. Ionel LEPĂDAT

Contribuţii privind creşterea calităţii şi

eficienţei energetice în sistemul

de alimentare la consumator

Contributions to improving power quality and energy efficiency in

electric distribution networks

Rezumatul tezei de doctorat

PhD Thesis Summary

Conducător ştiinţific

Prof. dr. ing. Elena HELEREA

BRAŞOV, 2014

Page 2: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

2

MINISTERUL EDUCAŢIEI NAȚIONALE

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAŞOV

BRAŞOV, B-DUL EROILOR NR. 29, 500036, TEL. 0040-268-413000, FAX 0040-268-

410525

RECTORAT

D-lui (D-nei)

..............................................................................................................

COMPONENŢA

Comisiei de doctorat

Numită prin ordinul Rectorului Universităţii „Transilvania” din Braşov

Nr. 6611 din 30.05.2014

PREŞEDINTE: Conf.univ.dr.ing. Carmen GERIGAN

DECAN, Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa

Calculatoarelor, Universitatea „Transilvania” din Braşov

CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC: Prof.univ.dr.ing. Elena HELEREA

Universitatea „Transilvania” din Braşov

REFERENŢI: Prof.univ.dr.ing. Mihaela Marilena ALBU

Universitatea ,,Politehnică” din Bucureşti

Prof.univ.dr.ing. Călin MUNTEANU

Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca

Prof.univ.dr.ing. Marius GEORGESCU Universitatea „Transilvania” din Braşov

Data, ora şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat: miercuri, 23.07.2014,

ora 11, în corpul N al Universităţii Transilvania din Braşov, sala NI1.

Eventualele aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării vă rugăm să le

transmiteţi în timp util, pe adresa Universităţii Transilvania din Braşov,

Departamentul de Inginerie Electrică și Fizică Aplicată a Facultăţii de Inginerie

Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor.

Totodată vă invităm să luaţi parte la şedinţa publică de susţinere a tezei de

doctorat.

Vă mulţumim.

Page 3: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

3

CUPRINS

Pg. teza

Pg. rezumat

INTRODUCERE 5 6 Capitolul 1. INTEGRAREA SISTEMULUI DE ALIMENTARE LA

CONSUMATOR ÎN SISTEMUL ELECTROENERGETIC 10 10 1.1. Încadrarea sistemului de alimentare la consumator 10 10 1.2. Structura sistemului de alimentare la consumator 13 13

1.2.1. Structura reţelelor electrice nord-americane 13 13 1.2.2. Structura reţelelor electrice europene 14 14 1.2.3. Analiza comparativă şi perspective 15 15

1.3 Asigurarea securităţii sistemului de alimentare la consumator 19 17 1.3.2. Scheme de legare la pământ 21 17

1.4 Asigurarea calităţii energiei electrice 1.4.1. Setul de indicatori ai calităţii energiei electrice

25 18

26 18 1.4.2. Variaţia de tensiune – Indicator principal de calitate 27 19 1.4.3. Regimul nesinusoidal la consumator 29 21 1.4.4. Nesimetria în reţelele electrice 29 22

1.5. Concluzii 30 22 Capitolul 2. EFICIENŢA PROTECŢIEI ÎN SISTEMUL DE

ALIMENTARE LA CONSUMATOR 32 24 2.1.1. Cazul atingerii directe în schema TT 33 24 2.1.2. Cazul atingerii indirecte în schema TT 36 26

2.2. Analiza schemei de protecţie TN 40 28 2.2.1. Cazul atingerii directe în schema TN 41 28 2.2.2. Cazul atingerii indirecte în schema TN 42 29

2.5. Concluzii 64 32 Capitolul 3. MODELARI ŞI EVALUĂRI PRIVIND PROTECŢIA DE

NUL LA CONSUMATOR ÎN REGIM DE DEFECT 66 34 3.1.2. Regim de funcţionare cu conductorul de nul întrerupt 67 34

3.2. Simularea alimentării consumatorului cu o fază în regim apropiat de scurtcircuit 70 36 3.2.2. Consumator în regim dezechilibrat cu conductor de nul întrerupt în zona postului de transformare 71 73 36 3.2.3. Consumator în regim dezechilibrat cu conductorul de nul întrerupt în zona LEA / LES 75 38

3.6. Concluzii 109 42 Capitolul 4. CARACTERIZAREA REGIMULUI DEFORMANT ŞI

DEZECHILIBRAT ÎN SISTEMUL DE ALIMENTARE LA CONSUMATOR 111 44

4.1. Regim deformant în sistemul de alimentare la consumator 111 44 4.1.2. Determinări experimentale în circuite cu receptoare neliniare 112 44

4.2. Regim dezechilibrat în sistemul de alimentare la consumator 120 46 4.2.2. Determinari experimentale cu sarcini dezechilibrate 125 46

4.3. Regim deformant şi dezechilibrat în sistemul de alimentare la consumator 130 49 4.3.2. Program de calcul a indicatorilor regimului deformant şi dezechilibrat 134 49 4.3.3. Determinari experimentale şi simulari numerice pentru cazul regimului deformant şi dezechilibrat 134 50

Capitolul 5. MODULE SOFTWARE PENTRU CARACTERIZAREA 140 54

Page 4: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

4

REGIMURILOR DEFORMANTE ŞI DEZECHILIBRATE

5.1. Program soft pentru determinarea indicatorilor de nesimetrie în regim dezechilibrat 140 54 5.1.1. Descrierea modulului software 140 54 5.1.2. Utilizarea softului PS-NESIMETRIE-var 1 pentru calculul indicatorilor de nesimetrie 146 56

5.3. Modul software pentru monitorizarea indicatorilor de nesimetrie în regim deformant şi dezechilibrat 156 59 5.3.1. Descrierea programului 156 59 5.3.2. Utilizarea softului PS-DEF-DEZ-var 2 pentru studiul regimului deformant si dezechilibrat 160 61

5.4. Concluzii 164 65 Capitolul 6. CONCLUZII FINALE ŞI CONTRIBUŢII PERSONALE 167 67 BIBLIOGRAFIE 176 76 ANEXE Rezumatul tezei de doctorat Curriculum Vitae 79

TABLE OF CONTENTS

Pg.

teza

Pg.

rezumat

INTRODUCTION 5 6 Chapter 1. POWER SYSTEM INTEGRATION TO THE

CONSUMER IN THE ELECTRO ENERGETIC SYSTEM 10 10 1.1. Framing the supply system to the consumer 10 10 1.2. The supply system structure to the consumer 13 13

1.2.1. The North American electrical network structure 13 13 1.2.2. The European electrical network structure 14 14 1.2.3. The comparative analysis and outlooks 15 15

1.3 Securing the supply system to the consumer 19 17 1.3.2. Grounding scheme 21 17

1.4 Ensuring the electrical energy quality 1.4.1. Indicators set for the electrical energy quality

25 18

26 18 1.4.2. Voltage variation - Main quality indicator 27 19 1.4.3. The non-sinusoidal regime to the consumer 29 21 1.4.4. Power networks unbalance 29 22

1.5. Conclusions 30 22 Chapter 2. PROTECTION EFFICIENCY IN THE SUPPLY

SYSTEM TO THE CONSUMER 32 24 2.1.1. Direct touching case in the TT scheme 33 24 2.1.2. Indirect touching case in the TT scheme 36 26

2.2. TN protection scheme analysis 40 28 2.2.1. Direct touching case in the TN scheme 41 28 2.2.2. Indirect touching case in the TN scheme 42 29

2.5. Conclusions 64 32 Chapter 3. MODELLING AND ASSESMENT REGARDING NULL

PROTECTION TO THE CONSUMER IN FAILURE REGIME 66 34 3.1.2. Operation regime with broken (interrupted) null conductor 67 34

3.2. Consumer supply simulation with one phase in appropriate short-circuit regime 70 36

Page 5: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

5

3.2.2. Consumer in unbalanced regime with interrupted null conductor in the transformer station area 71 73 36 3.2.3. Consumer in unbalanced regime with interrupted null conductor in LEA/LES area 75 38

3.6. Conclusions 109 42 Chapter 4. DISTORTED AND UNBALANCED REGIME

CHARACTERISATION IN THE SUPPLY SYSTEM TO THE CONSUMER 111 44

4.1. Distorted regime in the supplying system to the consumer 111 44 4.1.2. Experimental determinations with non-linear load 112 44

4.2. Unbalanced regime in the supplying system to the consumer 120 46 4.2.2. Experimental determinations with unbalanced loads 125 46

4.3. Distorted and unbalanced regime in the supplying system to the consumer 130 49 4.3.2. Calculus software for the distorted and unbalanced regime indicators 134 49 4.3.3. Experimental determinations and simulations for the distorted and unbalanced regime case 134 50

Chapter 5. SOFTWARE FOR DISTORTED AND UNBALANCED REGIME CHARACTERISATION 140 54

5.1. Software for asymmetry (unbalanced) indicators determination in unbalanced regime 140 54 5.1.1. PS-NESIMETRIE-var1 software description 140 54 5.1.2. PS-NESIMETRIE-var1 software application for the asymmetry (unbalanced) indicators calculus 146 56

5.3. Software for asymmetry (unbalanced) indicators monitoring in distorted and unbalanced regime 156 59 5.3.1. PS-DEF-DEZ-var 2 software description 156 59 5.3.2. PS-DEF-DEZ-var 2 software application for the

distorted and unbalanced regime 160 61 5.4. Conclusions 164 65 Chapter 6. FINAL CONCLUSIONS AND PERSONAL

CONTRIBUTIONS 167 67 BIBLIOGRAPHY 176 76 APPENDICES Doctorate thesis abstract Curriculum Vitae 79

În rezumat s-au păstrat notaţiile figurilor, relaţiilor, tabelelor şi referinţelor bibliografice din teza de doctorat.

Page 6: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

6

INTRODUCERE

Definirea contextului general În prezent, datorită dezvoltării industriale şi a tendinței de creştere a calităţii

vieţii a crescut cererea de energie electrică. Odată cu creşterea producţiei de energie electrică s-a acutizat problematica epuizării resurselor energetice convenţionale şi a protecţiei mediului ambiant. Preţul energiei a crescut.

Pentru a face faţă la aceste provocări, producţia de energie electrică se orientează tot mai mult spre utilizarea de surse neconvenţionale de conversie a energiei electrice. Reţelele electrice devin „smart grids” şi tot mai mulţi consumatori devin activi, care au surse propri, de multe ori neconvenționale, de energie. Problematica sistemului de alimentare la consumator, ca interfaţă între sistemul de distribuţie şi consumatorul final devine tot mai complexă, iar calea sigură de economisire a energiei este cea a creşterii eficienţei energetice.

Dezvoltarea industrială, prin introducerea pe scară largă a electronicii de putere, determină funcţionarea sistemului de alimentare la consumator în regim deformant şi dezechilibrat, care determină scăderea calităţii energiei electrice.

Astfel, în condiţiile funcţionării în regim deformant şi dezechilibrat, sunt necesare noi studii pentru creşterea eficienţei energetice, a siguranţei şi a securităţii sistemului de alimentare la consumator.

Prezenta teză de doctorat abordează aspecte legate de o temă de mare actualitate, cea a creşterii calităţii transferului de energie şi a eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator.

Tema de doctorat se încadrează în domeniul Energiei, direcţia de cercetare Sisteme şi tehnologii energetice durabile, securitate energetică.

Actualitatea temei şi necesitatea cercetării

Plasat la finalul lanţului de instalaţii de producere, de transport şi de distribuţie a energiei electrice, sistemul de alimentare la consumator (SAC) include instalaţiile de distribuţie la furnizor şi la consumator împreună cu sistemele de măsurare şi protecţie aferente.

Perspectiva implementării pe scară largă în SAC a surselor distribuite de energie electrică (bazate, de cele mai multe ori, pe resurse regenerabile) şi care determină transformarea reţelelor pasive în reţele active în care transferul de energie este bidirecţional, ridică noi probleme privind siguranţa în exploatare, calitatea şi eficienţa energetică.

Circulaţia de putere, stabilitatea dinamică la regimuri anormale de funcţionare sunt probleme care se regăsesc tot mai accentuat la nivelul reţelelor de medie şi joasă tensiune, în care sistemul de alimentare la consumator este punctul nodal, realizând interfaţa dintre sistemul de distribuţie şi consumator.

Pentru SAC sunt necesare noi abordări pentru stabilirea de proceduri de menţinere a nivelului indicatorilor de calitate a energiei electrice la valorile stabilite prin normative şi de asigurare a protecţiei omului şi a echipamentelor electrice împotriva defectelor periculoase.

În cea ce priveşte siguranţa în exploatare, sistemele de legare la pământ asigură protecţia instalaţiilor, prin dirijarea curenţilor de defect la prizele de pământ şi conductoarele de legare la pământ şi închiderea circuitului la punctul neutru al sursei (postul de transformare) pentru obţinerea unor valori reduse ale tensiunilor de atingere. Se evită astfel electrocutarea prin atingere indirectă. Această metodă este valabilă în ipoteza că nu este posibilă întreruperea conductorului de nul. Din punct de vedere al măsurilor de protecţie valabile în prezent, nu se ia în considerare întreruperea conductorului de nul şi rămânerea reţelei electrice cu neutrul izolat. Din

Page 7: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

7

analiza prezentată, reiese că sunt necesare noi cercetări pentru fundamentarea măsurilor suplimentare de protecţie la întreruperea conductorului de nul pentru îmbunătăţirea securităţii instalaţiilor electrice de alimentare la consumator.

Studiul regimului dezechilibrat în reţelele de joasă tensiune a permis standardizarea unui set de parametri ai indicatorului dezechilibrat în reţele electrice. Metodele de evaluare necesită însă un volum mare de date şi proceduri complexe de evaluare.

Studiul regimurilor deformante şi analiza efectelor acestora a permis introducerea unor parametri pentru indicatorul de calitate care caracterizează prezenţa armonicilor şi interarmonicilor. Creșterea numărului de consumatori neliniari face ca monitorizarea calităţii energiei electrice la punctul comun de cuplare (PCC) din punct de vedere al distorsiunii armonice să fie greoaie, ceea ce impune continuarea studiilor pentru elaborarea unor indicatori practici pentru definirea calităţii energiei electrice livrate. O analiză pertinentă asupra indicatorilor de calitate a energiei electrice se poate face doar în cazul în care dezechilibrul este analizat împreună cu perturbaţiile introduse de către consumatorii neliniari.

Efectele produse în sistemul de alimentare la consumator de regimurile nesimetrice sunt asemănătoare efectelor produse de regimurile deformante de creştere a pierderilor de putere şi energie cu consecinţe negative asupra randamentului de transfer al energiei electrice.

Toate acestea indică faptul că regimurile deformante şi dezechilibrate sunt procese complexe, care necesită o caracterizare detaliată.

Obiectivele tezei de doctorat

Prezenta teză de doctorat are ca obiectiv principal stabilirea de soluții pentru creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator. Obiectivele specifice tratate în capitolele prezentei teze de doctorat sunt: 1. Stabilirea de soluţii pentru optimizarea structurii sistemului de alimentare la

consumator şi dezvoltarea de instrumente pentru asigurarea protecţiei omului şi a echipamentelor electrice. 2. Creşterea calităţii energiei electrice livrate consumatorului prin dezvoltarea de

instrumente de cuantificare şi monitorizare a indicatorilor de calitate ai energiei electrice cu considerarea regimurilor dezechilibrate şi deformante.

Diseminarea rezultatelor

Rezultatele obţinute pe durata cercetării doctorale au fost prezentate în 12 articole publicate în volume ale conferinţelor naţionale şi internaţionale, din care 9 lucrări ca prim autor, 5 lucrări indexate în baze de date ISI şi 2 lucrări indexate în baze de date internaţionale.

Capitolul 1, intitulat Integrarea sistemului de alimentare la consumator în

sistemul electroenergetic, cuprinde o analiză a structurii sistemelor de alimentare la consumator, nord american şi european, cu avantajele şi dezavantajele lor din punct de vedere al eficienţei energetice şi al protecţiei. Sunt analizate schemele de legare la pământ de care depind securitatea, fiabilitatea şi corecta funcţionare a sistemului de alimentare la consumator. Este argumentată necesitatea stabilirii de noi soluţii pentru optimizarea structurilor reţelelor electrice, pentru ca sistemul de alimentare la consumator să funcţioneze eficient şi fără întrerupere.

Calitatea energiei electrice în punctul de cuplare (PCC) al consumatorului este caracterizată prin indicatori specifici de calitate. Dintre aceștia, variaţia de tensiune, prezenţa armonicilor de tensiune şi curent şi nesimetria în reţelele electrice sunt indicatori care au relevanţă tot mai mare pentru consumatorii activi. Parametrii caracteristici acestor indicatori sunt definiţi cu diferite ipoteze de lucru astfel că se

Page 8: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

8

impune continuarea studiilor pentru elaborarea unor indicatori sintetici care să definească calitatea energiei electrice livrate.

Capitolul 2, intitulat Eficienţa protecţiei în sistemul de alimentare la consumator, conţine analiza eficienţei schemelor de protecţie în sistemul de alimentare la consumator. Schema de protecţie TT corespunde cu legarea la pământ a punctului neutru a sursei de alimentare şi a masei echipamentelor. Schema de protecţie TN corespunde cu legarea la pământ a neutrului sursei de alimentare şi legarea la conductorul de nul a maselor echipamentelor. O altă schemă de protecţie este schema IT în care punctul de neutru al sursei de alimentare este izolat iar masa echipamentelor este legată la pământ. Pentru aceste scheme, considerând schemele echivalente şi posibilele defecte, se calculează intensitatea curentului de defect şi tensiunea de atingere la atingerea directă şi atingerea indirect, expresii care stau la baza dimensionării rezistenţelor de protecţie şi de exploatare.

Schema de protecţie TT are dezavantajul că nu asigură valori ale tensiunilor de atingere mai mici decât limita maximă admisibilă în întreaga instalaţie electrică. Se utilizează schema de protecţie TN care elimină acest dezavantaj.

Soluţiile de îmbunătăţire a securităţii în sistemul de alimentare la consumator sunt: optimizarea proiectării sistemului de protecţie şi implementarea de sisteme de monitorizare permanentă asupra supratensiunilor şi monitorizarea nulului.

Capitolul 3, intitulat Modelari şi evaluări privind protecţia de nul la consumator în regim de defect, analizează funcţionarea reţelelor electrice cu conductor de nul în regim normal de funcţionare şi în regim de funcţionare cu conductorul de nul întrerupt. Se consideră cazul întreruperii conductorului de nul în zona postului de transformare şi în zona LEA-LES. Calculele sunt efectuate cu considerarea impedanţei liniei şi a consumatorului. Se determină tensiunea de deplasare a nulului, tensiunile şi curenţii de fază ai consumatorului pentru cazul consumatorului dezechilibrat.

Analiza este efectuată pentru cazul alimentării unui consumator trifazat de joasă tensiune cu puterea maximă de 35 kW. Regimul dezechilibrat este realizat prin modificarea rezistenţei unei faze de la o valoare apropiată de scurtcircuit până la o valoare maximă corespunzătoare întreruperii fazei conductorului. Calculele sunt efectuate în Mathcad. Sunt prezentate grafic variaţiile tensiunilor şi a curenţilor de fază precum şi variaţiile tensiunilor de deplasare a nulului şi a curenţilor de nul. Rezultatele obţinute servesc la justificarea optimizării proiectării sistemului de protecţie ale sistemului de alimentare la consumator.

Este analizată influenţa rezistenţei de dispersie a prizei de pământ asupra regimului de funcţionare a sistemului de alimentare la consumator. Creşterea valorii rezistenţei de dispersie a prizei de pământ are ca efect accentuarea efectului regimului deformant şi dezechilibrat, prin creşterea, respectiv, scăderea tensiunii la bornele consumatorului.

Este realizat un studiu al eficienţei protecţiei la scurtcircuit a sistemului de alimentare la consumator, prin implementarea în mediul Mathcad a schemei logice dezvoltate de autor pentru simularea sistemului de protecţie la consumator. Pe baza schemei echivalente cu metoda componentelor simetrice se calculează curentul de scurtciruit monofazat, bifazat şi trifazat. Se determină lungimea maximă a liniei electrice de alimentare cu considerarea restricţiile impuse de cădere a tensiune şi limitarea curentului de scurtcircuit. Studiul de caz este realizat pentru trei tipuri de linii de alimentare: cablu de cupru, cablu de aluminiu şi linie aeriană în cablu torsadat. Simulările numerice pun în evidenţă influenţa puterii postului de transformatore şi a secţiunii liniei electrice de alimentare asupra valorii curentului de scurtcircuit monofazat, bifazat şi trifazat precum şi a valorii căderii de tensiune la bornele consumatorului.

Page 9: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

9

Din analiza prezentată, reiese că pentru a creşte eficienţa protecţiei şi a calităţii energiei electrice în sistemul de alimentare la consumator este eficientă utilizarea unei secţiune mai mari a conductorului de nul, iar posturile de transformare să fie de puteri mai mici şi instalate la centrele de consum sau foarte aproape de acestea.

Capitolul 4, intitulat Caracterizarea regimului deformant şi dezechilibrat în sistemul de alimentare la consumator, analizează efectele regimului deformant şi dezechilibrat asupra echipamentelor electrice.

Regimul deformant şi dezechilibrat este caracterizat prin utilizarea parametrilor indicatorului de nesimetrie, definiţi prin metodele propuse de IEC şi IEEE, definiţi numai în cazul mărimilor sinusoidale şi cu considerarea fundamentalei. Metoda componentelor simetrice este aplicată şi pentru sistemele trifazate deformante, prin descompunerea în componente simetrice a armonicilor. Pentru caracterizarea regimului deformant şi dezechilibrat este definit un set de indicatori, pe baza cărora sunt stabiliţi indicatori sintetici pentru definirea calităţii energiei electrice livrate consumatorului.

Este realizat un model de calcul al indicatorilor de nesimetrie în regim deformant şi dezechilibrat pentru sistemul de alimentare la consumator, pe baza modelului componentelor simetrice.

Au fost realizate determinări experimentale pentru regimul deformant şi dezechilibrat Standul de testări la perturbaţii conduse existent în Laboratorul CEM al Centrului de cercetare “Sisteme electrice avansate”, din cadrul Institutului de Cercetare-Dezvoltare-Inovare al Universităţii Transilvania din Braşov.

Cercetările experimentale s-au efectuat asupra comportării funcţionării motorului asincron trifazat în regim deformant şi dezechilibrat.

Capitolul 5, intitulat Module software pentru caracterizarea regimurilor deformante şi dezechilibrate, conţine un set de programe utile în analiza efectelor regimului deformant şi dezechilibrat.

Pe baza modelului de calcul al indicatorilor de nesimetrie în regim deformant şi dezechilibrat prezentat în Capitolul 4, s-a realizat un set de programe care permit studiul funcţionării sistemului de alimentare la consumator în regim deformant şi dezechilibrat. Testarea şi validarea s-au realizat prin comparare cu indicatorii obţinuţi cu analizoare omologate, HIOKI şi DPA, din cadrul Laboratorului CEM al Centrului de cercetare “Sisteme electrice avansate”, din cadrul Institutului de Cercetare-Dezvoltare-Inovare al Universităţii Transilvania din Braşov.

Capitolul 6, intitulat Concluzii finale. Contribuţii originale. Diseminarea rezultatelor. Direcţii viitoare de cercetare, prezintă concluziile generale desprinse din lucrare, contribuţiile personale, diseminarea rezultatelor ştiinţifice, precum şi direcţiile viitoare privind continuarea acestei cercetări.

Valoarea aplicativă a tezei de doctorat Rezultatele teoretice şi experimentale obţinute în cadrul prezentei teze de

doctorat au valoare aplicativă şi pot fi utilizate în viitor pentru:

monitorizarea indicatorilor de calitate a energiei electrice pentru sistem de alimentare la consumator care funcţionează în regim deformant şi dezechilibrat;

proiectarea şi verificarea funcţionării protecţiei sistemului de alimentare la consumator;

creşterea eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator prin implementarea în sistemul de monitorizare şi protecţie a pachetului de programe dezvoltate;

îmbunătăţirea procedurilor de asigurare a protecţiei omului şi a echipamentelor electrice.

Page 10: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

10

Doresc să adresez mulţumiri conducătorului ştiinţific prof. univ. dr. ing. Elena HELEREA, pentru îndrumarea şi coordonarea pregătiri mele doctorale, pentru sprijinul şi ajutorul constant cu sfaturi substanţiale în realizarea tezei de doctorat.

Mulţumesc comisiei de doctorat prof. univ. dr.ing. Mihaela Marilena ALBU, prof. univ. dr.ing. Călin MUNTEANU, prof. univ. dr. ing. Marius Georgescu şi decan al Facultăţii IESC conf. dr. ing. Carmen GERIGAN pentru deosebita onoare pe care mi-au făcut-o acceptând propunerea de a face parte din comisia de doctorat, pentru atenţia cu care s-au aplecat asupra lucrării şi pentru sfaturile acordate.

Totodată, mulţumesc colectivului din Departamentul de Inginerie Electrică şi Fizică Aplicată din Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor de la Universitatea Transilvania Braşov pentru sprijinul acordat, precum şi tuturor celor care au citit teza pentru comentariile şi sugestiile lor, în vederea rafinării ideilor.

În final, dar nu în ultimul rând, doresc să mulţumesc familiei pentru răbdarea, înţelegerea şi suportul moral acordat fără de care cu greu aş fi dus la bun sfârşit această lucrare.

Page 11: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

11

CAPITOLUL 1

INTEGRAREA SISTEMULUI DE ALIMENTARE LA CONSUMATOR ÎN SISTEMUL ELECTROENERGETIC

1.1. Încadrarea sistemului de alimentare la consumator

Dintre formele sub care se utilizează energia, un loc prioritar îl ocupă energia electrică, fapt dovedit şi de creşterea continuă a ponderii energiei primare transformate în energie electrică.

Energia electrică în raport cu alte forme de energie are avantaje nete, care au determinat extinderea continuă a domeniilor de utilizare şi implicit creşterea numărului şi a puterii instalaţiilor care produc şi care utilizează energia electrică [1].

Energia electrică este o resursă indispensabilă pentru viaţă, fiind produsă în centralele electrice şi distribuită prin reţelele electrice în orice punct geografic al lumii. Analizele statistice arată o inevitabilă explozie demografică şi o creştere a necesarului de energie electrică. Astfel că odată cu creşterea componentei cantitative, au apărut noi probleme legate de fiabilitatea sistemelor de producere, transport, distribuţie şi de calitatea energiei electrice.

Structura actuală a sistemului energetic a rămas aproape neschimbată, comparativ cu cea construită acum un secol [2] şi [3]. Îmbunătăţiri semnificative s-au realizat prin utilizarea de noi materiale în construcţia de transformatoare, linii electrice de transport, stâlpi, izolatori [4]. Problemele sistemului energetic actual sunt sistematizate în [5] în care sunt făcute previziuni asupra dezvoltării reţelelor electrice la scară globală, în următorii douăzeci de ani, când actualele reţele electrice vor deveni reţele inteligente.

În primii ani de utilizare a energiei electrice, elementele implicate în producerea, transportul şi consumul de energie, situate în zone limitate geografic, erau conectate între ele după scheme simple, care formau la nivel naţional mai multe sisteme regionale [6].

Structura tradiţională a unui sistem energetic, prezentată în Fig. 1.1, constă în producerea de energie electrică în centrale (CE) la o tensiune de 6 sau 10 kV, creşterea tensiunii în staţii de transformare ridicătoare de tensiune (STR) la valori de 110, 220, 400 kV. Cu ajutorul liniilor electrice aeriene de transport (LEA), energia electrică este transportată în aproprierea marilor centre de consum unde tensiunea este redusă în staţiile de transformare coborâtoare (STC). Valorile tensiunilor de alimentare a marilor consumatori în punctul de racordare sunt de 6, 10 şi 20 kV. De la staţiile de transformare coborâtoare de tensiune energia electrică este transportată, de obicei prin linii electrice în cablu (LEC) denumite distribuitoare (D), la staţiile de conexiuni care reprezintă puncte de alimentare la consumator (PA).

De la punctele de alimentare cu ajutorul liniilor electrice în cablu, denumite fideri (F), se alimentează consumatorii de medie tensiune (CMT) prin intermediul tablourilor de medie tensiune (TMT).

Posturile de transformare (PT), cu rol de reducere a tensiunii, constituie ultima treaptă de transformare pentru alimentarea consumatorilor de joasă tensiune (CJT). Prin intermediul tabloului general (TG) sunt alimentate tablourile principale (TP).

Page 12: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

12

Fig. 1.1. Locul sistemului de alimentare la consumator în sistemul

electroenergetic

Legătura dintre TG şi TP se face prin intermediul coloanelor principale (CP). Din tablourile principale cu ajutorul coloanelor secundare (CS) energia electrică se distribuie la tablourile secundare (TS). Din tablourile secundare cu ajutorul circuitelor (C) se alimentează consumatorii de joasă tensiune.

Astfel, sistemul de alimentare la consumator (SAC) este plasat la finalul lanţului de instalaţii de producere, de transport şi de distribuţie a energiei electrice (Fig. 1.1).

Sistemul de alimentare la consumator include instalaţia de distribuţie la furnizor, instalaţia de distribuţie la consumator, şi consumatorul unde se găsesc instalaţiile de utilizare/conversie a energiei electrice.

Odată cu creşterea numărului şi puterii consumatorilor şi diversificarea amplasării lor geografice, funcţionarea izolată, de tipul schemei din Fig. 1.1, a devenit iraţională din punct de vedere tehnic şi economic. Acest fapt a determinat interconectarea acestor sisteme energetice şi formarea astfel a sistemului electroenergetic naţional (SEE). Orice sistem energetic regional nou care se racordează la sistemul existent contribuie la dezvoltarea cantitativă şi calitativă a SEE [7].

În Fig. 1.2 este reprezentată structura unui sistem electroenergetic (SEE) care include totalitatea instalaţiilor ce concură la producerea, transportul, distribuţia şi consumul de energie electrică. Prin interconectarea lor într-un anumit mod au un regim comun şi continuu de producere şi consum a energiei electrice. Legătura dintre sursele de energie electrică (generatoare) şi consumatori este asigurată de instalaţiile de transport şi distribuţie a energiei electrice care formează reţeaua electrică (RE), constituită din elemente diverse: linii electrice aeriene (LEA) şi în cabluri (LEC), staţii şi posturi de transformare, la care se adaugă: baterii de compensare a puterii reactive, bobine de reactanţă, rezistoare de limitare, elemente secundare etc [6].

Necesitatea cercetării în domeniu [6] arată cum energia electrică furnizată consumatorilor prin intermediul RE, este caracterizată printr-o serie de parametri cantitativi (curenţi, puteri şi energii, furnizare consumatorilor) şi calitativi (tensiunea de serviciu pe barele consumatorilor sau la bornele consumatorilor, frecvenţa, simetria sistemelor de tensiuni şi curenţi, forma undelor de tensiune şi curent). Aceşti parametri au în general valori diferite faţă de cele nominale, datorită numeroaselor perturbaţii ce pot apărea în procesul de furnizare – utilizare a energiei electrice. Rezultă de aici necesitatea cercetărilor în domeniul eficienţei energetic şi a calităţii energiei electrice, atât la furnizor cât şi la consumator.

Page 13: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

13

Fig. 1.2. Elementele de bază ale unui sistem electroenergetic

Perspectiva implementării pe scară largă a surselor distribuite de energie electrică bazate pe resurse regenerabile, care determină transformarea reţelelor pasive în reţele active, în care transferul de energie este bidirecţional, ridică noi probleme pentru cercetare dezvoltare. Principiul de conectare a utilizatorilor şi a surselor distribuite/reţelei active (GD) în sistemul de alimentare la consumator (SAC) este prezentat în Fig. 1.3.

Fig. 1.3. Conectarea utilizatorilor şi a surselor distribuite de generare a energiei electrice în SAC: PA – Punct de alimentare; PCC – punct comun de cuplare; PC -

Punctul de conectare, GD – generare distribuită. 1.2. Structura sistemului de alimentare la consumator 1.2.1. Structura reţelelor electrice nord-americane

În America de Nord, consumatorii de joasă tensiune (JT) sunt alimentaţi printr-un sistem cu trei conductoare (două conductoare active şi un conductor neutru) [11], [12]. Reţelele electrice de medie tensiune au neutrul distribuit, deci sunt reţele cu patru conductoare: trei faze active şi un conductor de nul. Conductorul de nul este legat la pământ în diferite puncte ale reţelei electrice. În Fig. 1.4 este prezentat modul de racordare al consumatorilor de joasă tensiune în această structură.

Page 14: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

14

Fig. 1.4. Alimentarea unui consumator într-o reţea de distribuţie nord-americană

Pentru majoritatea consumatorilor rezidenţiali, transformatoarele de distribuţie

sunt monofazate conectate între o fază şi un neutru al alimentării de medie tensiune (MT). Pentru alimentarea cu tensiunea alternativă de 120 V consumatorul se conectează între una din fazele active şi neutru, iar pentru alimentarea cu 240 V se conectează consumatorul la cele două faze active. Primarul transformatorului de alimentare a consumatorilor este alimentat monofazat iar secundarul este bifazat având un punct neutru median pentru cele două faze active. În Fig. 1.5. este detaliată structura unui astfel de sistem. Reţeaua primară constă din toate liniile de medie tensiune (MT) care vin de la staţia de alimentare. Reţeaua de joasă tensiune este descentralizată şi se bazează pe transformatoare mici, instalate la centrele de consum sau foarte aproape de acestea, cu un sistem de distribuţie de joasă tensiune restrâns sau chiar inexistent, fiecare transformator alimentând 1-15 consumatori, în funcţie de densitatea de sarcină.

Fig. 1.5. Structura sistemului nord-american

Analiza sistemelor de alimentare indică faptul că reţelele de distribuţie de joasă

tensiune nord-americane sunt similare cu cele de medie tensiune vest-europene. 1.2.2. Structura reţelelor electrice europene

În structura europeană, reţelele electrice de medie tensiune nu au neutrul distribuit, deci sunt reţele cu trei conductoare: trei faze active. În această structură consumatorii de joasă tensiune (JT) sunt alimentaţi printr-un sistem cu patru conductoare (trei conductoare active şi unul de nul) aşa cum se arată în Fig. 1.6.

Page 15: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

15

Fig. 1.6. Alimentarea unui consumator într-o reţea de distribuţie europeană

Pentru majoritatea consumatorilor rezidenţiali, transformatoarele de distribuţie

sunt transformatoare trifazate având conexiunea Δ/Y. Primarul transformatorului este alimentat cu trei conductoare active fără conductor de nul iar secundarul alimentează consumatorii prin trei conductoare active şi unul de nul (de neutru). Consumatorii pot fi alimentaţi monofazat (230 V) atunci când sunt conectaţi între o fază activă şi nul sau trifazaţi (400 V) prin conectarea între cele trei faze active.

În Fig. 1.7 este reprezentată structura unui sistem de distribuţie european.

Fig. 1.7. Structura sistemului european

Reţeaua primară constă din toate liniile de medie tensiune (MT) care vin de la

staţia de alimentare. În Europa reţeaua de joasă tensiune este centralizată şi se bazează pe un număr mare de posturi de transformare de putere ridicată şi o reţea extinsă de joasă tensiune deservind 10 – 200 consumatori. Analiza sistemelor de alimentare indică faptul că reţelele de distribuţie de joasă tensiune europene sunt similare cu cele de medie tensiune nord-americane. 1.2.3. Analiza comparativă şi perspective

Ambele sisteme de alimentare cu energie electrică a consumatorilor au configuraţii radiale. Transformatoarele din reţelele europene sunt trifazate cu puteri nominale cuprinse între 300 şi 1000 kVA iar cele din reţelele nord americane sunt monofazate de puteri mai mici între 25 şi 50 kVA.

În reţelele nord-americane tensiunile nominale monofazate sunt standardizate la valorile de 120 / 240 V. Datorită căderilor de tensiune ce nu trebuie să fie mai mare de 10%, se impune ca distanţa maximă a consumatorilor faţă de sursele de alimentare să nu fie mai mare de 76 m.

Page 16: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

16

Reţelele europene sunt trifazate, tensiunile nominale sunt standardizate la valorile de 230/400 V. Datorită valorilor ridicate ale tensiunilor nominale, distanţa maximă a consumatorilor faţă de sursele de alimentare poate să fie de aproximativ 1600 m. Din acest motiv reţelele de joasă tensiune europene sunt mult mai extinse decât cele nord-americane.

Reţeaua europeană are tensiunea de două ori mai mare şi la aceeaşi încărcare cu sarcină, distanţa maximă poate fi de patru ori mai mare decât la reţeaua nord-americană. Deoarece reţeaua trifazată de joasă tensiune poate fi de peste două ori mai lungă decât una monofazată, rezultă că reţeaua de joasă tensiune europeană poate fi de opt ori mai lungă decât cea nord-americană, la aceeaşi sarcină şi cădere de tensiune.

În reţelele europene puterea este distribuită consumatorilor prin linii de joasă tensiune în timp ce în reţelele nord-americane puterea este practic distribuită în centrele de consum la medie tensiune pentru care sunt necesare investiţii mai mari (cu aprox. 6 %), datorită lungimii liniilor de medie tensiune şi a utilizării unui număr mai mare de transformatoare cu putere unitară mică. Se pot sistematiza avantajele şi dezavantajele acestor sisteme, astfel:

- Costuri: sistemul european este mai costisitor, dar este compatibil cu tipurile de sarcini şi configuraţii specifice Europei.

Flexibilitate: o structură mai flexibilă există în cazul reţelei nord-americane de medie tensiune şi în cazul reţelei europene de joasă tensiune; Flexibilitatea structurii europene a reţelelor de joasă tensiune este mai avantajoasă în reţelele urbane, deoarece transformatoarele pot fi poziţionate aproape de consumatori. Configuraţia nord-americană a reţelei de medie tensiune este mai flexibilă în cazul reţelelor rurale sau a zonelor unde sarcinile sunt dispersate. Configuraţia nord-americană a reţelei de medie tensiune poate fi uşor extinsă prin racordarea de noi sarcini.

Siguranţă în funcţionare: este asigurată în reţeaua de medie tensiune nord-americană prin legarea multiplă la pământ a neutrului distribuit. Protecţia reţelei poate elimina mai sigur defectele iar neutrul acţionează ca o barieră fizică ajutând la prevenirea tensiunilor de atingere periculoase pe perioada defectelor. În sistemul european impedanţa este mare şi din acest motiv defectele sunt mai uşor de detectat.

Fiabilitate: în configuraţia reţelei nord-americane are un nivel ridicat deoarece se produc mai puţine întreruperi în alimentarea consumatorilor decât cea europeană [13], [9]. Pentru a ajunge la acelaşi nivel de fiabilitate, în reţelele europene este nevoie de instalarea mai multor echipamente de protecţii şi comutaţie.

Calitatea energiei electrice: în reţelele de distribuţie europene se produc mai puţine goluri de tensiune şi întreruperi de scurtă durată. Unul din motive îl constituie expunerea mai redusă a reţelelor de medie tensiune din sistemele europene decât cele din sistemele americane. De asemenea sistemul european trifazat de distribuţie permite protecţia împotriva golurilor de tensiune produse la punerea unei faze la pământ. Dacă punerea la pământ se face printr-o cale de curent de impedanţă mare se produc goluri de tensiune mult mai puţin pronunţate decât într-un sistem la care neutrul este distribuit şi multiplu împământat.

Poluarea vizuală: sistemele de distribuţie europene au reţelele de medie tensiune mai puţin extinse iar reţelele de joasă tensiune pot fi construite subteran. Realizarea de reţele de distribuţie subterane este eficientă în cazul în care avem mai puţine transformatoare şi dacă liniile de joasă tensiune din componenţa lor sunt lungi.

Page 17: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

17

Sustragerea de energie electrică: pentru că reţelele de joasă tensiune din sistemul european sunt adesea instalate pe clădiri, rezultă un acces uşor pentru racorduri ilegale.

Această analiză subliniază necesitatea unor noi cercetări şi investiţii privind sistemele electroenergetice. Astfel, în regiunile dezvoltate, este necesară orientarea către un sistem energetic descentralizat, flexibil şi eficient care să răspundă problemelor sociale. Una din soluţii în cazul unei reţele electrice de joasă tensiune descentralizată [14] este instalarea de transformatoare de puteri mai mici la consumatori, cât mai aproape de centrul de greutate al consumului. Această soluţie duce la reducerea lungimii reţelei de joasa tensiune ceea ce determină reducerea pierderilor de energie electrică, ceea ce înseamnă utilizarea eficientă a energiei, înseamnă energie economisită, înseamnă mai puţină energie generată. Toate acestea converg către folosirea raţională a resurselor, adică spre o politică de dezvoltare energetică durabilă.

1.3. Asigurarea securităţii sistemului de alimentare la consumator 1.3.2. Scheme de legare la pământ

Tratarea neutrului surselor (transformator/generator) în cadrul reţelelor electrice de joasă tensiune se analizează simultan cu modul de legare la pământ a părţilor conductoare care pot fi puse accidental sub tensiune. Modul de tratare a neutrului este dat de schema de legare la pământ sau schema de protecţie specificat în 1 RE-Ip 30/2004.

Alegerea schemelor de protecţie în reţelele de joasă tensiune depinde de tipul sarcinii şi de necesitatea asigurării continuităţii în alimentarea consumatorilor. Din punct de vedere al modului de legare la pământ, reţelele electrice de joasă tensiune se încadrează în una din următoarele trei scheme IT, TT, TN [27] şi [28].

Prima literă se referă la situaţia reţelei electrice de alimentare în raport cu pământul. A doua literă se referă la situaţia carcaselor instalaţiilor electrice alimentate din reţeaua electrică, în raport cu pământul, pentru protecţia împotriva electrocutărilor prin atingere indirectă. Semnificaţia notaţiilor este:

- litera I - semnifică fie izolarea părţilor active ale reţelei electrice faţă de pământ, fie legarea la pământ a unui punct al reţelei electrice printr-o impedanţă de valoare mare;

- litera T - semnifică legarea directă la pământ a unui punct al reţelei electrice sau legarea directă la pământ a carcaselor instalaţiilor electrice, independent de eventuala legare la pământ a unui punct al reţelei de alimentare;

- litera N - semnifică faptul că masele instalaţiei electrice sunt legate la punctul de neutru/nul al reţelei de alimentare (neutrul reţelei legat direct la pământ).

Schemele de legare la pământ din categoria TN se pot încadra în una din următoarele subcategorii: TN-S, TN-C unde celelalte litere semnifică modul de dispunere a conductorului de neutru/nul N şi a conductorului de protecţie PE:

- Litera S - semnifică faptul că funcţia de protecţie este asigurată printr-un conductor de protecţie, simbol PE, separat de cel de neutru/nul de lucru, simbol N

- Litera C - semnifică faptul că funcţiile de neutru/nul de lucru N şi de protecţie PE sunt asigurate de un singur conductor, simbol PEN.

- Există şi scheme de protecţie mixte de tip TN-C-S. Sistematizarea modului de tratare a neutrului reţelelor electrice în diferite sisteme

electroenergetice este prezentat în Tabelul 1.1. [26]. Alegerea modului de tratare a neutrului influenţează continuitatea în alimentarea

consumatorilor şi nivelul riscului de electrocutare. Prin utilizarea uneia dintre

Page 18: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

18

cele trei scheme de protecţie se realizează după caz protecţia prin legare la pământ (IT si TT) şi respectiv protecţia prin legare la nul (TN).

1.4. Asigurarea calităţii în sistemul de alimentare la consumator

Asigurarea unui nivel al calităţii energiei electrice pentru utilizatori este o sarcină complexă datorită dezvoltării tehnologiilor industriale, care induc în reţeaua electrică perturbaţii ale formelor de undă ale tensiunilor şi curenţilor influenţând astfel şi alţi consumatori. Atât consumatorul cât şi furnizorul de energie electrică sunt interesaţi de menţinerea în anumite limite a perturbaţiilor din reţeaua electrică utilizată.

Nivelul calităţii energiei electrice reprezintă însumarea perturbaţiilor din reţeaua consumatorului, din reţelele de transport şi de distribuţie şi din sistemele de producere a energiei electrice.

Energia electrică furnizată utilizatorilor este văzută ca un produs având un anumit nivel de calitate. Pentru a asigura calitatea energiei electrice trebuie să fie definit un sistem de indicatori de calitate pentru energia electrică, precum şi niveluri corespunzătoare de compatibilitate, în vederea elaborării unor recomandări interne şi externe [43]. 1.4.1. Setul de indicatori ai calității energiei electrice

Calitatea unui produs se defineşte prin indicatori care stabilesc aprecierea cantitativă a proprietăţilor produsului analizat sub aspectul îndeplinirii cerinţelor exprimate.

Scopul furnizorilor este cel de a pune la dispoziţia consumatorilor, energie electrică trifazată în care formele de undă de tensiune şi curent sunt periodice sinusoidale, egale în valoare efectivă şi defazate una faţă de alta cu T/3 [45].

Practic este dificil ca furnizorii de energie electrică să ofere utilizatorilor energia electrică având parametrii caracteristici (indicatori) conform standardului SR EN 50160:2012. Non-calitatea este determinată de caracteristicile constructive ale reţelei electrice de alimentare precum şi de numărul mare de consumatori perturbatori.

Menţinerea indicatorilor de calitate ai energiei electrice în limitele admise este obligaţia furnizorului de energie electrică şi se realizează prin corelarea perturbaţiilor din sistemul de alimentare şi cele induse în reţeaua electrică de către consumatori.

Aceşti indicatori sunt împărţiţi în două grupe [46]: indicatori primari, care depind de furnizorul de energie electrică şi indicatori secundari, care sunt influenţaţi de consumatorii perturbatori. Indicatorii primari de calitate fac referire la calitatea produsului: frecvenţă, amplitudinea tensiunii de alimentare, supratensiuni temporare şi tranzitorii, goluri de tensiune iar indicatorii secundari la calitatea serviciului: întreruperi de scurtă şi lungă durată.

Dacă indicatorii primari sunt influenţaţi de planificarea şi proiectarea instalaţiilor furnizorului de energie electrică, indicatorii secundari sunt influenţaţi de perturbaţiile induse de echipamentele consumatorului: armonici şi interarmonici; fluctuaţii rapide de tensiune; fluctuaţii lente de tensiune; nesimetrii.

Variaţia tensiunii electrice în punctul comun de racord este un indicator semnificativ al calităţii energiei electrice.

1.4.2. Variaţia de tensiune – Indicator principal de calitate

În instalaţiile electrice apar variaţii de tensiune ca urmare a variaţiei sarcinii receptoarelor, a scurtcircuitelor, a supratensiunilor de natură atmosferică sau de comutaţie, dar si datorită variaţiei producerii de energie cu siteme de energii regenerabile. Variaţiile de tensiune se pot clasifica în: variaţii lente de tensiune; supratensiuni; goluri de tensiune; fluctuaţii de tensiune.

Page 19: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

19

Variaţii lente de tensiune

Variaţiile tensiunii în sistemele de alimentare la consumator se produc din următoarele cauze: - modificarea valorilor puterilor active şi reactive absorbite de consumator şi în

special de modificarea puterii reactive; - modificarea valorilor parametrilor reţelei electrice (R, X) şi în special a valorii

reactanţei, ca urmare a modificării configuraţiei reţelei electrice; - variaţia tensiunii în nodul de alimentare a liniei electrice în special datorită

schimbării ploturilor transformatoarelor din reţeaua electrică la care este conectată linia electrică, producerii unor defecte sau variaţiei ale sarcinilor altor consumatori conectaţi la reţeaua electrica.

Obiectivele planificate privind variaţiile lente de tensiune sunt specificate în standardul standardului SR EN 50160:2012. Nivelurile de compatibilitate se referă la variaţiile lente şi rapide de tensiune: a) variaţiile lente de tensiune (JT şi MT) de valori efective medii pe 10 minute: ± 10% maximum, cu nivelul de încredere de 95% pentru o săptămână; b) variaţiile rapide de tensiune (JT) şi (MT) nu trebuie să depăşească 5% din valoarea tensiunii nominale, dar pot atinge 10% în JT şi 6% în MT, repetat în timpul unei zile, pentru câteva minute, în anumite condiţii.

Supratensiuni temporare

Creşterile valorilor efective ale tensiunilor pentru o durată de timp de până la un minut, peste limita superioară (+10%), reprezintă supratensiunea temporară de frecvenţă industrială (voltage swell). Apariţia unui defect între o fază şi pământ reprezintă cauza cea mai frecventă de formare a supratensiunilor. Pe celelalte două faze apar supratensiuni temporare cu amplitudini ce depind de regimul de tratare a neutrului reţelei şi de locul de producere a defectului. Valorile normate sunt indicate în “Normativul privind alegerea izolaţiei, coordonarea izolaţiei şi protecţia instalaţiilor electroenergetice împotriva supratensiunilor” – NTE001/03/2000. Goluri de tensiune

Orice variaţie a tensiunii care ajunge la mai puţin de 90% din tensiunea contractată este considerată gol de tensiune (voltage dip). În standardul IEEE 1159-1995 se introduc patru categorii de goluri, în funcţie de durata acestora: goluri instantanee: (0,5 perioade până la 30 perioade); goluri momentane: (30 perioade până la 3 secunde); goluri temporare: (3 secunde la 1 minut); goluri de lungă durată: (peste 1 minut). Această clasificare este motivată de faptul că influenţa golurilor de tensiune este determinată de valoarea tensiunii de fază pentru receptoarele monofazate, iar pentru receptoare trifazate este dictată în special de valoarea componentei pozitive a tensiunii.

Cauzele şi efectele golurilor de tensiune asupra motoarelor electrice au fost intens analizate [48], [49]. Scurtcircuitele simetrice reprezintă cauza principală de apariţie a golurilor de tensiune. Existenţa liniilor electrice aeriene duce la creşterea frecvenţei de apariţie a golurilor de tensiune. Determinarea tipului de gol de tensiune este necesară pentru stabilirea metodei de evaluare a sensibilităţii echipamentelor electrice la regim de funcţionare cu goluri de tensiune. Caracterizarea unui gol de tensiune care apare la un anumit moment în punctul de monitorizare se realizează pornind de la analiza înregistrărilor curbelor tensiunilor pe faze, în care se iau în considerare aspectele specifice care intervin pe toată durata golului de tensiune, din care subliniem:

- tensiunea caracteristică, factorul de nesimetrie, prezenţa armonicilor (de obicei, se determină pe o perioadă a frecvenţei fundamentale);

Page 20: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

20

- calculul caracteristicilor golului se reface la intervale de o semiperioadă sau o perioadă pe toată durata evenimentului;

- amplitudinea golului de tensiune se stabileşte de obicei, ca fiind cea mai mică valoare absolută a tensiunii caracteristice obţinută pe toată durata evenimentului;

- tipul golului de tensiune este tipul rezultat în momentul când se obţine cea mai mică valoare absolută a tensiunii caracteristice;

- durata golului este definită ca fiind timpul în care tensiunea caracteristică efectivă este sub valoarea pragului stabilit. Având în vedere caracterul complex (imprevizibil şi aleator) al golurilor de

tensiune, nu sunt încă prevăzute limite admisibile pentru mărimile caracteristice ale acestui tip de indicator. În standardul român SR EN 50160:2012, se precizează că în majoritatea cazurilor golurile tensiuni de alimentare au durata sub o secundă şi adâncimea mai mică de 60%. Ca ordin de mărime, se poate considera faptul că un utilizator individual în mediul urban poate fi afectat, în medie pe lună, de 1...4 goluri de tensiune care să depăşească 10% din tensiunea de alimentare cu durate între 60 ms şi 3 s.

Fluctuaţii de tensiune

Fluctuaţiile de tensiune [50] sunt variaţii de tensiune datorate vârfurilor de putere care rezultă din funcţionarea intermitentă sau cu şocuri de putere a unor receptoare, sau sisteme de generare distribuite.

Controlul în timp real al puterii reactive prin sistemele automatizate de distribuţie este cea mai eficientă soluţie pentru încadrarea flickerului în limitele admisibile.

În prezent, sunt recomandate numai niveluri de compatibilitate pentru variaţiile dreptunghiulare ale tensiunii, cu diferite frecvenţe de repetare. De regulă, fluctuaţiile de tensiune care produc flicker sunt de până la 3% din tensiunea nominală de alimentare, dar pot apărea rar (câteva pe zi) şi variaţii în treaptă până la 8% în reţele publice. În reţelele electrice de distribuţie de înaltă tensiune, în condiţii normale de funcţionare, în orice perioadă la interval de o săptămână, nivelul de flicker pe termen

lung Plt trebuie să fie 1ltP pentru un nivel de încredere de 95% din săptămână.

1.4.3. Regimul nesinusoidal la consumator

Elementele componente ale unui sistem energetic sunt concepute să funcţioneze în regim armonic sinusoidal, cu frecvenţa fundamentală nominală. Prezenţa unor elemente neliniare în sistemul energetic determină apariţia şi propagarea în reţelele electrice a unor unde periodice sau neperiodice de curent şi/sau tensiune. Regimul deformant, care defineşte acest mod de funcţionare este determinat de existenţa, în reţelele de curent alternativ, a elementelor deformante.

Sarcinile comerciale şi rezidenţiale monofazate sunt una din principalele surse de distorsiuni armonice în reţelele electrice de joasă tensiune. Deşi de dimensiuni si puteri mici, aparatele de uz casnic cum ar fi TV, calculatoare şi lămpile fluorescente pot genera curenţi armonici semnificativi, efectul lor cumulativ poate fi substanţial [11], [12], [51].

Există cercetări [52] care acordă mare atenţie evaluării pe cale analitică şi experimentală a efectelor regimului deformant, precum şi compensării acestuia, astfel încât să fie satisfăcute cerinţele standardului CEI 61000-4-27. 1.4.4. Nesimetria în reţelele electrice

Nesimetria sistemului de tensiuni trifazate în reţelele electrice este definită de inegalitatea valorilor efective ale tensiunilor pe cele trei faze şi existenţa unui defazaj

Page 21: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

21

diferit de 1200. Efectele funcţionării consumatorilor în regim nesimetric (RN), în regim

deformant (RD) sau în regim combinat nesimetric şi deformant (RDN) sunt analizate prin utilizarea unor indicatori de calitate a energiei electrice. Cercetările actuale sunt efectuate în special pentru evaluarea consecinţelor regimului nesimetric şi deformant asupra funcţionării consumatorilor şi a reţelelor electrice [56], [57].

Dar, o analiză pertinentă asupra indicatorilor de calitate a energiei electrice se poate face doar în cazul în care dezechilibrul este analizat împreună cu perturbaţiile introduse de către consumatorii neliniari. În acest sens, există lucrări [53], [54] care analizează regimurile dezechilibrate şi deformante, urmărind impactul sarcinilor neliniare asupra reţelei de distribuţie electrică şi fundamentarea de noi indicatori de calitate a energiei electrice. Funcţionarea echipamentelor electrice în regim nesimetric şi deformat produce pierderi suplimentare de putere şi energie, supratensiuni, saturarea transformatoarelor, scăderea performanţelor motoarelor electrice trifazate [51].

Referitor la indicatorii regimului nesimetric, metoda recomandată de normele IEC şi utilizată în Europa este cea a componentelor simetrice [58] şi [59], aceasta fiind aplicabilă numai pentru mărimi sinusoidale. Prezenţa regimului deformant face ca această metodă să fie utilizată numai pe armonicile fundamentale, iar factorii negativi de nesimetrie să definească nesimetria numai pe fundamentală. Prin analogie se poate realiza şi o descompunere a armonicilor prin metoda componentelor simetrice [45].

Conform SR EN 50160:2012, în condiţii normale de funcţionare, pe durata oricărui interval de timp dintr-o săptămână, 95 % dintre valorile efective mediate pe 10 minute ale componentei de secvenţă negativă a tensiunii de fază de alimentare trebuie să fie în domeniul 0 % până la 2 % din componenta de secvenţă pozitivă de fază. În unele zone nesimetria poate ajunge la 3 %. 1.5. Concluzii

Analiza efectuată asupra sistemului de alimentare la consumator subliniază necesitatea realizării de noi cercetări privind optimizarea structurilor reţelelor electrice, stabilirea de proceduri pentru a menţine nivelul indicatorilor de calitate a energiei electrice pentru utilizatori la valorile stabilite prin normative şi asigurarea protecţiei omului şi a echipamentelor electrice împotriva defectelor periculoase.

Sistemul de indicatori de calitate a energiei electrice definește calitatea in anumite condiţii, care nu reflectă întotdeauna situaţiile reale ale regimurilor de funcţionare. Astfel, definirea indicatorilor de nesimetrie se face pentru cazul mărimilor sinusoidale, situaţie foarte rar întâlnită în sistemul electroenergetic. Rezultatele obţinute pe baza relaţiilor propuse de IEC şi IEEE sunt diferite şi nu pot fi comparate, astfel încât este necesar să fie ataşat algoritmul utilizat pentru procesarea datelor. Pentru utilizarea eficientă a metodei IEC, sunt necesare aplicaţiile software flexibile, aplicabile în diferite regimuri de funcţionare ale consumatorilor şi stabilirea unor indicatori sintetici pentru caracterizarea regimului deformant si nesimetric.

Cercetarea structurilor sistemelor de alimentare la consumator (SAC) este necesară pentru stabilirea şi implementarea celor mai adecvate soluţii pentru ca instalaţiile electrice să funcţioneze fără întrerupere, la parametrii normali şi să se asigure protecţia personalului împotriva defectelor periculoase ce însoţesc trecerea curentului electric prin corpul omului.

Studiile în domeniul calităţii energiei electrice indică faptul că regimul nesinusoidal şi nesimetric este un proces complex, care necesită o caracterizare detaliată.

Page 22: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

22

CAPITOLUL 2

EFICIENŢA PROTECŢIEI ÎN SISTEMUL DE ALIMENTARE LA CONSUMATOR 2.1.1. Cazul atingerii directe în schema TT

Schema electrică echivalentă pentru o reţea de protecţie de bază de tip TT,

este prezentată în Fig. 2.2.

a)

b)

Fig. 2.2. Schema electrică echivalentă pentru atingerea directă în cazul

protecţiei de legare la pământ de tip TT: a) fără protecţie suplimentară; b) cu

protecţie suplimentară ( tR )

Conform schemei echivalente din Fig. 2.2 valoarea efectivă a intensităţii

curentului de defect este:

0

3

3

1

RRR

RRUI

hL

hLfdef

(2.1)

unde fU este tensiunea de fază.

333 LLhhLh IRIRUU (2.2)

Cu relaţia:

hdefLLhdef IIIIII 33 (2.3)

Din relaţiile (2.2) şi (2.3) se obţine valoarea efectivă a intensităţii curentului prin corpul uman Ih:

def

hL

Lh I

RR

RI

3

3 (2.4)

Din relaţiile (2.1) şi (2.4) se obţin:

f

LhL

Lh U

RRRRR

RI

0330

3 (2.5)

În instalaţiile de legare la pământ neutrul surselor este realizat astfel încât suma dintre rezistenţa de dispersie a prizei de pământ şi aceea a conductoarelor de legătură este foarte mică, astfel încât rezistenţa R0 poate fi neglijată [Istrate_2007], fără a se introduce erori semnificative în calculul intensităţii curentului electric. Astfel relaţia (2.5) devine:

hh

f

hR

U

R

UI

3 (2.6)

unde U este tensiunea de linie.

Page 23: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

23

În cazul în care se introduce un element izolant, de exemplu, o pardoseală de rezistenţă Rt atunci relaţia (2.6) devine:

thth

f

hRR

U

RR

UI

3 (2.7)

unde: Rh - rezistenţa omului, Rt - rezistenţa de izolaţie a omului faţă de pământ (rezistenţa unei pardoseli electroizolante), R0 - rezistenţa prizei de pământ de exploatare.

Tensiunea maximă de atingere la care poate fi expus omul este:

f

h

f

hhhh UR

URIRU (2.8)

La atingerea directă a unui element de circuit aflat sub tensiune, în condiţii normale de funcţionare, omul este supus la tensiunea de fază, iar curentul este

limitat de rezistenţa omului hR şi de rezistenţa pardoseli electroizolante tR .

Limita intensităţii curentului nepericulos în reţelele electrice de joasă tensiune

este de 10 mA, dacă se consideră 3000hR , pentru 0defR [60] şi [61]. Rezultă

astfel o rezistenţă minimă a echipamentului de protecţie sau a pardoselii electroizolante dată de relaţia:

h

f

t RU

R

301,0

(2.9)

Astfel curenţii care depășesc pragul de 30 mA trebuie să întrerupă într-un timp compatibil cu curba de siguranţă definită în standardul IEC – 60479- 1, [63].

Pentru reţelele electrice de joasă tensiune din relaţia (2.9) se obţine valoarea

minimă a rezistenţei echipamentului de protecţie sau a pardoseli: kRt 22 .

Concluzii: - Rezistenţa de izolaţie faţă de pământ a reţelei nu intervine în expresia curentului Ih;

- valoarea lui Ih poate fi limitată la valori nepericuloase pentru om, printr-o bună izolare faţă de pământ, folosind mijloace individuale de protecţie;

- prin alegerea corespunzătoare a echipamentului de protecţie a omului, valoarea rezistenţei Rt este mare astfel că valoarea curentului prin om este mică;

- în caz de defect, deplasarea punctului neutru al reţelei este relativ mică şi deci tensiunile dintre fazele neafectate şi faza defectă depășesc relativ puţin tensiunea

de fază, fiind deci de aproximativ 3 ori mai mici decât tensiunea de linie.

- Avantajele legării punctului neutru al sursei de alimentare direct la o instalaţie de legare la pământ cu o rezistenţă electrică R0 mică sunt:

- deplasări mici ale punctului neutru chiar şi în cazul unor dezechilibre mari ale impedanţelor de modelare a transferului de energie la utilizator, astfel încât valorile tensiunilor de fază şi tensiunea conductorului de nul faţă de pământ să fie sunt sub valorile admisibile;

- nu este necesar controlul izolaţiei, deoarece o punere la pământ a unei faze echivalează cu un scurtcircuit monofazat, iar partea defectă a instalaţiei este deconectată automat prin intermediul aparatelor de protecţie la scurtcircuit.

2.1.2. Cazul atingerii indirecte în schema TT

Legarea la pământ a carcaselor conductoare ale echipamentelor electrice are rol de protecţie împotriva atingerilor indirecte [63].

Deşi rezistenţa de izolaţie a reţelei nu are o acţiune protectoare, este necesar să se acorde atenţie izolaţiei echipamentelor electrice faţă de pământ deoarece deteriorarea izolaţiei faţă de carcasele echipamentelor poate avea drept consecinţă accidente prin atingeri indirecte.

Page 24: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

24

I. Cazul atingerii indirecte a unui element al instalaţiei de legare la pământ

Schema electrică echivalentă în reţeaua de protecţie de defect de tip TT este prezentată în Fig. 2.4.

a)

b)

Fig. 2.4. Schema electrică echivalentă de defect în cazul schemelor de tip TT:

a) fără protecţie suplimentară; b) cu protecţie suplimentară ( tR )

Admițând caracterul pur rezistiv al elementelor schemei, în cazul producerii unui defect de izolaţie, pe faza L3, intensitatea curentului Idef este:

def

hp

hpfdef

RRRR

RRUI

0

1 (2.10)

Cu relaţiile:

pphhph IRIRUU (2.11)

phdef III (2.12)

se obţine valoarea efectivă a intensităţii curentului prin corpul uman Ih:

def

ph

p

h IRR

RI

(2.13)

Cu relaţiile (2.10) şi (2.13) se obţine pentru cazul cel mai defavorabil (Rdef = 0) valoarea lui Ih:

ph

hp

hp

ph

pf

ph

p

hp

hpfdef

ph

p

h

RRRRR

RRRR

RU

RR

R

RRR

RRUI

RR

RI

00

1

f

phph

p

h URRRRR

RI

0

(2.14)

Deoarece hp RR relaţia (2.14) devine:

f

ph

p

h URRR

RI

)( 0

(2.15)

Dacă instalaţia de legare la pământ este bine realizată atunci pRR 0 , relaţia

(2.15) devine:

h

f

hR

UI

2 (2.16)

Page 25: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

25

Din relaţiile (2.11) şi (2.15) se obţine valoarea tensiunii de atingere aU la care

poate fi expus omul:

f

p

p

a URR

RU

0

(2.17)

II. Cazul atingerii indirecte a unui element al instalaţiei de legare la pământ de exploatare.

Dacă un om intră în contact cu un element al instalaţiei de legare la pământ de

exploatare el va fi supus tensiunii de atingere 0U , conform Fig. 2.5.

a)

b)

Fig. 2.5. Schema electrică echivalentă la atingerea indirectă a unui element al instalaţiei de legare la pământ de exploatare în cazul schemei electrice de legare la

pământ de tip TT, a) fără protecţie suplimentară, b) cu protecţie suplimentară Cu relaţiile:

000 IRIRUU hhh (2.18)

00 IIIIII defhhdef (2.19)

se obţine valoarea efectivă a intensității curentului 0I prin priza de pământ de

exploatare:

def

h

h IRR

RI

0

0 (2.20)

Pentru cazul cel mai defavorabil (Rdef = 0) valoarea lui I0 este:

f

hph

h URRRRR

RI

00

0 (2.21)

Deoarece hRR 0 relaţia (2.21) devine:

f

p

URR

I

0

0

1 (2.22)

Tensiunea de atingere la care poate fi expus omul rezultă de forma:

f

p

URR

RU

0

00 (2.23)

Din relaţiile (2.17) şi (2.23) se observă cum suma celor două tensiuni de atingere este egală cu tensiunea de fază a reţelei electrice de joasă tensiune, indiferent de valorile rezistenţelor celor două instalaţii de legare la pământ.

Cu relaţiile (2.17) şi (2.23) pentru 0R

Rk

p , rezultă expresiile tensiunilor de

atingere pentru cele două cazuri sub forma:

fUk

U

1

10 (2.24)

Page 26: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

26

fa Uk

kU

1 (2.25)

unde valorile tensiunilor de atingere depind de tensiunea de fază Uf precum şi de raportul rezistenţelor echivalente.

Rezultă că, în cazul schemei de protecţie de defect de tip TT tensiunile de atingere nu depind de valorile rezistenţelor instalaţiilor de legare la pământ de

protecţie pR şi de exploatare 0R ci de raportul lor. Rezistenţa izolaţiei defR nu are rol

de limitare a curentului prin corpul uman. Acest fapt reprezintă un dezavantaj important al schemei de protecţie de tip TT: nu este posibil să se obţină în întreaga reţea valori ale tensiunilor accidentale mai mici decât limita maximă, doar prin realizarea protecţiei prin legare la pământ [64], [26].

Din analiza efectuată se poate deduce că în cazul schemelor de protecţie de defect de tip TT avem un risc scăzut de electrocutare. Pentru reducerea valorilor tensiunilor de atingere se impune realizarea unei legături galvanice, prin intermediul unui conductor de rezistenţă mică, între priza de legare la pământ de exploatare şi priza de legare la pământ de protecţie. Astfel se obţine o schema de protecţie TN.

2.2. Analiza schemei de protecţie TN 2.2.1. Cazul atingerii directe în schema TN

Schema electrică echivalentă într-o reţea de protecţie de tip TN, la atingerea directă, este prezentată în Fig. 2.7.

a) b)

Fig. 2.7. Schema electrică echivalentă la atingerea directă, în cazul schemei electrice de legare la pământ de tip TN: a) fără protecţie suplimentară, b) cu protecţie

suplimentară tR

În cazul producerii uni defect în instalaţia protejată apare un curent de scurtcircuit.

Din schema echivalentă (Fig. 2.7.a) se pot determina defI , hU şi NU .

f

Nh

def URR

I

1

(2.26)

unde: defI - curentul de defect produs la atingerea directă, hU - tensiunea la care este

supus omul. Căderea de tensiune pe conductorul de protecţie până la declanşarea întrerupătorului de alimentare este dată de relaţia:

Page 27: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

27

f

h

NN U

R

RU (2.27)

unde: hR - rezistenţa omului şi NR este rezistenţa conductorului de protecţie.

Dacă se utilizează mijloace de protecţie electroizolante ca exemplu o platformă de lucru cu rezistenţă de izolaţie de valoare mare, Fig. 2.7.b, relaţia 2.27 este:

f

th

NN U

RR

RU

(2.28)

Rt - rezistenţa de izolaţie a omului faţă de pământ (rezistenţa unei pardoseli electroizolante). Din relaţia (2.28) se observă că prin alegerea corespunzătoare a

echipamentului de protecţie a omului, cu o valoare a rezistenţei tR mare, valoarea

curentului prin om este mică şi tinde spre zero. 2.2.2. Cazul atingerii indirecte în schema TN

Curentul de defect se închide prin elementele: rezistenţa corpului uman înseriată cu rezistenţa suplimentară şi paralele cu rezistenţa prizei de pământ de protecţie; rezistenţa prizei de pământ de exploatare; prin rezistenţa conductorului de nul de protecţie se închide la neutrul sursei de alimentare.

Schema electrică echivalentă pentru schema de protecţie de defect de tip TN, este prezentată în Fig. 2.9.

a) b)

Fig. 2.9. Schema electrică echivalentă la atingerea indirectă, în cazul schemei electrice de legare la pământ de tip TN: a) fără protecţie suplimentară; b) cu

protecţie suplimentară ( tR )

În cazul producerii unui defect de izolaţie, (Fig. 2.9) pe faza L3, intensitatea

curentului defI şi tensiunea pe conductorul de protecţie NU este:

f

N

def UR

I 1

(2.29)

fdefNN UIRU (2.30)

Dacă nulul de protecţie nu are legături la pământ, în cazul unei defecţiuni cauzate de defect de izolaţie, valoarea tensiunii la care este supus omul este egală cu căderea de tensiune pe conductorul de nul de protecţie.

f

Nf

def URR

I

1

(2.31)

unde fR este rezistența conductorului de fază

Page 28: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

28

f

fN

NdefNa U

RR

RIRU

(2.32)

În cazul întreruperii conductorului PEN, în reţelele TN-C (Fig. 2.10) toate masele receptoarelor şi echipamentelor electrice legate la nul, pe partea din aval de locul întreruperii, rămân fără protecţie împotriva atingerilor indirecte, tensiunea de atingere fiind apropiată de tensiunea de alimentare a receptorului.

Fig. 2. 10. Explicativa la protecţia prin atingerea indirectă în cazul întreruperii conductorului de nul de protecţie în schema de protecţie TN-C

Dacă masa unui receptor are o punere la pământ, toate masele receptoarelor

conectate la conductorul de nul, din aval de locul întreruperii, sunt puse şi ele sub tensiune. În acest fel creşte semnificativ riscul producerii unei electrocutări. Pentru creşterea siguranţei se impune separarea conductorului de protecţie de cel de lucru. Astfel se utilizează o schemă de protecţie de tip TN-S. Cu toate acestea nici schemă de protecţie TN-S, nu este eficientă pentru a evita producerea accidentelor prin electrocutare, deoarece întreruperea conductorului PE de această dată lasă neprotejate receptoarele din aval de locul întreruperii.

Pentru a evita consecinţele neplăcute ale întreruperii conductorului de nul, fie el PEN sau PE, este necesar ca anumite puncte din circuitul acestui conductor să fie legate la pământ, creându-se, astfel, căi suplimentare de circulaţie a curentului de defect, Fig. 2.11.

Fig. 2.11. Explicativa la protecţia prin atingerea indirectă în cazul întreruperii conductorului de nul de protecţie în schema de protecţie TN-C, cu instalaţie de

legare la pământ

Page 29: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

29

Legăturile la pământ sunt realizate astfel încât curenţii de defect să fie dirijaţi prin aceste legături, la pământ, indiferent de locul în care se produce întreruperea conductorului PEN sau PE. Cele mai frecvente întreruperi ale conductorului de nul sunt la masele receptorilor, la bornele tablourilor de distribuţie la abonat şi la derivaţiile liniilor electrice. Posibilităţi de întrerupere mai mici sunt pe traseul liniei electrice cu conductoare de nul de tip PEN sau PE, care trebuie legate şi la pământ, tablourile de distribuţie ale reţelei de joasă tensiune şi la postul de transformare. În acest caz instalaţia de legare la pământ are rolul protecţiei suplimentare, care se dimensionează astfel încât să asigure protecţia necesară în cazul în care protecţia de bază nu ar funcţiona.

Dacă nu există legături la pământ atunci tensiunea de atingere la care este expus omul în cazul producerii unui defect de izolaţie este egală cu căderea de tensiune pe conductorul de nul, prin care se închide curentul de defect. Dacă se consideră doar componenta activă a curentului atunci curentul de defect este dat de relaţia:

Nf

fdefRR

UI

1

(2.33)

iar tensiunea de atingere:

f

Nf

NdefNa U

RR

RIRU

(2.34)

unde: Rf este rezistenţa conductorului de fază, iar RN este rezistenţa conductorului

de nul de protecţie. Dacă cele două rezistenţa Nf RR , sunt egale, tensiunea de

atingere devine: 2fa UU , valoare inadmisibil de mare. Reducerea tensiunii de

atingere se realizează prin micşorarea rezistenţei conductorului de nul de protecţie (creşterea secţiunii), fie prin legarea simultană a maselor la o instalaţie de legare la pământ. Prima măsură nu este economică deoarece se impune o secţiune a conductorului de protecţie de două ori mai mare decât secţiunea conductoarelor de fază. Mai eficient este legarea conductorului de nul la o instalaţie de legare la pământ de protecţie, în mai multe puncte.

Dezavantajele schemei de protecţie de tip TN: - dacă nu este bine aleasă secţiunea conductorului de nul de protecţie,

deconectarea circuitului defect este lentă, astfel creşte riscul de producere a incendiilor;

- în situaţia în care se inversează un conductor de fază cu nulul de protecţie atunci la atingerea masei receptorului omul va fi supus întregii tensiuni de fază a reţelei de alimentare. Pentru a elimina acest dezavantaj, se impune ca masele receptoarelor să fie legate la o instalaţie de legare la pământ de protecţie, deoarece astfel: se reduce nivelul tensiunilor de atingere sub nivelul tensiunilor maxim admisibile;

- la instalaţia de legare la pământ sunt conectate mai multe receptoare care, la rândul lor, sunt conectate şi la reţeaua de nul de protecţie; curentul de defect are mai multe căi de trecere spre punctul neutru al sursei de alimentare şi astfel intensitatea mare a curentului va determina deconectarea rapidă a receptorului sau a porţiunii de reţea în care s-a produs defectul.

- defectul datorat unui contact accidental între conductorul de nul de protecţie care nu mai este în contact cu reţeaua de protecţie şi un conductor de fază (masa receptorului este la acelaşi potenţial cu conductorul de fază) este specific receptoarelor portabile. Din această cauză, protecţia prin legare la nul în schema TN-C nu poate fi considerată ca fiind o protecţie sigură împotriva atingerilor

Page 30: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

30

indirect. De altfel acest tip de protecţie este interzisă în reţelele cu conductoare flexibile, unde protecţia de bază a receptoarelor este legarea la pământ;

- utilizarea protecţiei prin legare la pământ şi cea prin legare la nul în aceeaşi instalaţie electrică, dar pe sectoare diferite.

2.5. Concluzii

În cazul instalaţiilor de tip TT suma tensiunilor de atingere a instalaţiei de legare la pământ de exploatare şi de protecţie este egală cu tensiunea de alimentare a receptorului, indiferent de valorile rezistentelor celor două instalaţii de legare la pământ. Astfel una dintre cele două tensiuni ale instalaţiilor de protecţie pot să depăşească valorile maxime admise. Tensiunile de atingere nu depind de valorile absolute ale rezistenţelor instalaţiilor de legare la pământ, ci de raportul acestora. Acest fapt reprezintă un dezavantaj important al protecţiei prin legare la pământ, aplicate în reţelele având neutrul legat la pământ. Se observă cum în reţelele de tip TT nu se pot obţine valori ale tensiunilor de atingere mai mici decât limita maximă admisibilă în întreaga instalaţia electrică prin utilizarea protecţiei prin legare la pământ

În cazul instalaţiilor de tip TN conductorul de nul de protecţie (PE) şuntează rezistenţele prizelor de pământ de protecţie şi de exploatare. Astfel prin folosirea conductorului de nul de protecţie electrică defectul transversal devine un scurtcircuit. Pentru a obţine o protecţie eficientă se impune dimensionarea corectă a conductorului de nul dintre sursa de alimentare şi masa receptorului. Prin proiectarea corectă a schemei de protecţie, valoarea curentului de scurtcircuit va depăşi de cel puţin 3,5 ori curentul nominal al celei mai apropiate siguranţe fuzibile şi de 1,5 ori curentul de declanşare rapidă al întrerupătorului care alimentează echipamentul defect. Pentru a reduce riscul de electrocutare timpul de deconectarea a circuitului defect va fi mai mic de 0,2 secunde.

În schema de protecţie de tip TN se impune ca nulul de protecţie să fie legat la pământ, pentru a obţine: o valoare a tensiunii de deplasarea a nulului sub valoarea maximă admisă; protecţia de rezervă împotriva electrocutării să fie asigurată de protecţie prin legarea la pământ.

Page 31: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

31

CAPITOLUL 3

MODELARI ŞI EVALUĂRI PRIVIND PROTECŢIA DE NUL LA CONSUMATOR ÎN REGIM DE DEFECT

3.1.2. Regim de funcţionare cu conductorul de nul întrerupt a) Funcţionarea cu conductor întrerupt în zona postului de transformare

În cazul întreruperii conductorului de nul în zona postului de transformare reţeaua de alimentare are un mod de funcţionare anormal, deoarece receptoarele electrice sunt conectate între conductorul de nul (separat de punctul neutru al transformatorului) şi conductoarele de fază ale reţelei (Fig. 3.2, defect A).

Fig. 3.2. Schema electrică a sistemului de alimentare de joasă tensiune a unui

consumator trifazat, în funcţionare anormală (Cazul 2, şi Cazul 3): defect A – întreruperea conductorului de nul în zona postului de transformare; defect B –

întreruperea conductorului de nul în zona liniei electrice LEA / LES. În acest caz curentul de nul este zero. Tensiunile de fază la bornele

consumatorului şi de deplasare a nulului sunt calculate cu relaţiile (3.1) – (3.3).

b) Funcţionarea cu conductor de nul întrerupt în zona LEA / LES Cazul întreruperii conductorului de nul în zona LEA / LES, corespunde unui

defect între sursa de alimentare şi punctul neutru al consumatorului (Fig. 3.2, defect B).

În acest caz circuitul curentului de nul se închide prin rezistenţa de dispersie a prizei de pământ din aval pvR şi în amonte pmR de punctul de întrerupere.

Se consideră cunoscute următoarele mărimi: rezistenţa, reactanţa specifică şi lungimea liniei electrice din aval Lvl şi amonte Lml de punctul de întrerupere a

conductorului de nul precum şi distanţa dintre electrozii prizei de pământ. Tensiunea de deplasare a nulului dintre punctul neutru al sursei de alimentare

şi punctul de neutru al consumatorului va fi data de relaţia (3.1) în care trebuie

considerate admitanţa NemvY .

NemveLeLeL

LeLLeLLeLN

YYYY

UYUYUYU

321

3032021010

(3.7)

Admitanţa echivalentă NemvY a conductorului de nul este determinată cu relaţia:

Page 32: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

32

NemvZY Nemv

1 (3.8)

unde NemvZ este impedanţa echivalentă a conductorului de nul formată din

impedanţa echivalentă a conductorului de nul din amonte NemZ şi impedanţa

echivalentă a conductorului de nul NevZ din aval de locul de întrerupere.

NevNemNemv ZZZ (3.9)

Impedanţa echivalentă a conductorului de nul din amonte şi din aval se determină ţinând seama de parametrii liniei şi a prizelor de pământ:

LmNNNem lXrZ j )(

LvNNlXrZ jNv )( (3.10)

pvNvNev RZZ

unde N

r şi N

x sunt rezistenţa respectiv, reactanţa inductivă specifică a liniei

electrice; NvZ impedanţa liniei electrice din aval, pvR rezistenţa de dispersie a prizei

de pământ din aval de locul cu defect.

Date pentru studiul de caz Pentru a urmări efectul întreruperii conductorului de nul în reţelele electrice de

joasă tensiune, se consideră cazul unui sistem de alimentare la consumator format din post de transformare, linia electrică aeriană sau subterană LEA/LES, firida de branşament la abonat FBA, tabloul de distribuție la abonat TDA care alimentează un consumator trifazat. Schema sistemului de alimentare la consumat este prezentată în Fig. 3.3.

Fig. 3.3. Schema sistemului de alimentare la consumat

Se consideră cazul unei sarcini concentrate, care este alimentată dintr-un post

de transformare de 20/0,4 kV. Valorile parametrilor liniei electrice utilizate sunt:

- reactanţa liniei electrice 4321 1004,1 NLLL XXXX Ω/km;

- rezistenţa liniei electrice -3321 107,4 NLLLLLL RRRR Ω.

Rezistenţele care modelează circuitul electric al consumatorului au fost alese ca

având următoarele valori: 100321 RRRR LLL Ω, unde 0R reprezintă rezistenţa

pe fază în cazul funcţionării în regim echilibrat.

Page 33: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

33

Sistemul trifazat al tensiunilor de alimentare este presupus simetric: UL10=UL20=UL30=230 V şi frecvenţa reţelei de alimentare este considerată ca fiind constantă şi egală cu valoarea frecvenţei de sistem (50 Hz). Rezistenţa de dispersie

a prizei de pământ este 4pR Ω.

Analiza acestui studiu de caz este realizată cu ajutorul unui program realizat de autor în Mathcad. Analiza efectului modificării circuitelor (eventual ca urmare a unui defect) asupra consumatorilor trifazaţi, funcţionând în regim dezechilibrat la joasă

tensiune, este realizată prin modificarea rezistenţei 1LR , simulând o funcţionare

apropiată de regimul de scurtcircuit ( 01 LR ) şi de întrerupere a conductorului fazei,

( 1LR ).

Toate calculele sunt efectuate utilizând sursa Mathcad prezentată în Anexa 1, iar rezultatele sunt prezentate în continuare.

3.2. Simularea alimentării consumatorului cu o fază în regim apropiat de

scurtcircuit Regimul dezechilibrat apropiat de scurtcircuit este modelat prin scăderea valorii

rezistenţei consumatorului pe faza L1 ( 01 LR ). Valorile rezistenţelor fazele L2 şi L3

sunt constante şi egale între ele ( 032 RRR LL ).

Analiza funcţionării consumatorului cu rezistenţa fazei L1 în regim apropiat de scurtcircuit, este detaliată în [77], [78] pentru trei cazuri: - Cazul 1 - conductorul de nul nu este întrerupt (fig. 3.2.); - Cazul 2 - conductorul de nul este întrerupt în zona postului de transformare (Fig.

3.2, defect A); - Cazul 3 - conductorul de nul este întrerupt în zona LEA / LES (Fig. 3.2, defect B).

Pentru o analiză comparativă este luat în considerare, în primul rând cazul de funcţionare a consumatorului în regim dezechilibrat, fără întreruperea conductorului de nul.

3.2.2. Consumatori în regim dezechilibrat cu conductorul de nul întrerupt în

zona postului de transformare

Acest caz corespunde tipului de defect A (Fig. 3.2). Întreruperea conductorului de nul are ca efect anularea curentului de nul. Pentru a pune în evidenţă efectul propus de întreruperea conductorului de nul în zona postului de transformare, se consideră mai întâi cazul sarcinii simetrice ( 10321 LLL RRR Ω) şi apoi cazul în care

rezistenţa pe linia L1 ( 1LR ) are valori diferite (Tabelul 3.3). Valorile tensiunilor de fază

şi de deplasare a nulului, calculate cu relaţiile (3.3) şi (3.1) sunt prezentate în Tabelul 3.3. Valorile curenţilor de fază şi de nul calculate cu relaţiile (3.2) şi (3.4) sunt prezentate în Tabelul 3.4.

Tabel 3.3. Tensiunile de fază şi de deplasare a nulului în unităţi relative, pentru

diferite valori ale rezistenţei fazei L1

01 / RRL

ur

fNL UU /1

ur

fNL UU /2

ur

fNL UU /3

ur

NN UU /0

ur 1 1 1 1 0

0,50 0,75 1,14 1,15 1,14

0,33 0,60 1,24 1,25 1,83

0,25 0,50 1,32 1,32 2,29

Page 34: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

34

0,20 0,42 1,37 1,38 2,62

0,17 0,37 1,41 1,42 2,87

0,14 0,33 1,45 1,45 3,06

Valoarea de referinţă la care se raportează tensiunile de fază este tensiunea de

fază Uf = 230 V, iar pentru tensiunea de deplasare a nulului este tensiunea maximă pe conductorul de nul UN0 = 50 V. Rezistenţa consumatorului pe faza L1 este raportată la rezistenţa de referinţă R0 = 10 Ω.

Tabel 3.4. Curenţii de fază şi de nul în unităţi relative, pentru diferite valori ale

rezistenţei fazei L1

01 / RRL

ur

fNL II /1

ur

fNL II /2

ur

fNL II /3

ur

fN II /

ur

1 1 1 1 0

0,50 1,50 1,14 1,14 0

0,33 1,80 1,24 1,24 0

0,25 1,99 1,32 1,32 0

0,20 2,14 1,37 1,37 0

0,17 2,24 1,41 1,41 0

0,14 2,33 1,45 1,45 0

Valoarea de referinţă la care se raportează curenţii de fază şi curentul de nul

este curentul nominal de fază, If = 22,98 A. Concluzii referitoare la tensiunea de deplasarea a nulului în cazul

consumatorilor care funcţionează în regim dezechilibrat cu conductor de nul întrerupt în zona postului de transformare: - tensiunea de deplasare a nulului are o creştere drastică (până la 153,2 V / 306 %),

atunci când valoarea impedanţei fazei L1 scade comparativ cu impedanţa fazelor L2 şi L3, corespunzând creşterii regimului dezechilibrat;

- tensiunile pe fazele L2 şi L3 au o creştere semnificativă (până la 333,9 V / 145 %),

unde impedanţele sunt mai mari dar constante ( 321 LLL ZZZ ), la creşterea

dezechilibrului datorat variaţiei rezistenţei pe fază L1; - tensiunea pe faza L1 scade semnificativ (până la 76,6 V / 33 %) unde impedanța

este mai mică pentru fiecare simulare. Concluzii referitoare la intensitatea curentului în cazul consumatorilor care

funcţionează în regim dezechilibrat cu conductor de nul întrerupt în zona postului de transformare: - intensitatea curentului de nul este zero, datorită întreruperii conductorului de nul în

zona postului de transformare, circuitul curentului de nul nu se închide la neutrul sursei de alimentare;

- curenţii pe fazele L2 şi L3 au o creştere semnificativă (până la 33,38 A / 145

%)unde impedanţele sunt mai mari dar constante ( 321 LLL ZZZ );

- curenţii pe faza L1 are o creştere semnificativă (până la 53,6 A / 233 %) unde

impedanţa funcţionează în regim apropiat de scurtcircuit ( 01 LZ ).

3.2.3. Consumator în regim dezechilibrat cu conductorul de nul întrerupt în

zona LEA / LES Acest caz corespunde defectului de tip B (Fig. 3.2). Circuitul curentului de nul

se închide la neutrul sursei de alimentare prin rezistenţa de dispersie a prizei de pământ din amonte şi aval de punctul de întrerupere.

Page 35: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

35

Pentru modelare şi evaluare, în primul caz de sarcină echilibrată se considerată

( 100321 LLLL RRRR ) şi apoi se consideră cazurile în care impedanţa liniei L1

( 1LR ) ia valori diferite.

Aceste simulări numerice sunt realizate utilizând valori ale rezistenţei de

dispersie a prizei de pământ din aval şi amonte de locul de defect: 4pvpm RR ,

2pvpm RR şi 1pvpm RR .

Se consideră următoarele cazuri : A. Simulări în cazul funcţionării consumatorilor în regim dezechilibrat cu rezistenţa de

dispersie a prizei de pământ din aval şi amonte de locul de defect egală cu 4 Ω B. Simulări în cazul funcţionării consumatorilor în regim dezechilibrat cu rezistenţa de

dispersie a prizei de pământ din aval şi amonte de locul de defect egală cu 2 Ω C. Simulări în cazul funcţionării consumatorilor în regim dezechilibrat cu rezistenţa de

dispersie a prizei de pământ din aval şi amonte de locul de defect egală cu 1 Ω.

A. Analiza proceselor care însoţesc întreruperea conductorului de nul în cazul funcţionării consumatorilor în regim dezechilibrat cu rezistenţa de dispersie a prizei de pământ din aval şi amonte de locul de defect egală cu 4 Ω

În acest paragraf, pentru analiza proceselor care însoţesc întreruperea conductorului de nul, se determină curenţii şi tensiunile pentru un set finit de valori al rezistenţei pe fază. Valorile tensiunilor de fază şi de deplasare a nulului, calculate cu relaţiile (3.3) şi (3.1), sunt prezentate în Tabelul 3.5. Valorile curenţilor de fază şi de nul, calculate cu relaţiile (3.2) şi (3.4). sunt prezentate în Tabelul 3.6.

Tabel 3.5. Tensiunile de fază şi de deplasare a nulului, în unităţi relative, pentru diferite valori ale rezistenţei fazei L1.

01 / RRL

ur

fNL UU /1

ur

fNL UU /2

ur

fNL UU /3

ur

NN UU /0

ur

1 1 1 1 0

0,50 0,84 1,08 1,08 0,70

0,33 0,73 1,15 1,15 1,22

0,25 0,64 1,21 1,21 1,62

0,20 0,57 1,26 1,26 1,93

0,17 0,52 1,30 1,30 2,18

0,14 0,47 1,33 1,33 2,39

Valoarea de referinţă la care se raportează tensiunile de fază este tensiunea de

fază Uf = 230 V, iar pentru tensiunea de deplasare a nulului este tensiunea maxima pe conductorul de nul UN0 = 50 V. Rezistenţa consumatorului pe faza L1 este raportată la rezistenţa de referinţă R0 = 10 Ω.

Tabel 3.6. Curenţii de fază şi de nul, în unităţi relative, pentru diferite valori ale

rezistenţei fazei L1

01 / RRL

ur

fNL II /1

ur

fNL II /2

ur

fNL II /3

ur

fN II /

ur

1 1 1 1 0

0,50 1,69 1,08 1,08 0,38

0,33 2,19 1,15 1,15 0,66

0,25 2,58 1,21 1,21 0,88

Page 36: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

36

0,20 2,89 1,26 1,26 1,05

0,17 3,14 1,30 1,30 1,18

0,14 3,34 1,33 1,33 1,30

Valoarea de referinţă la care se raportează curenţii de fază şi curentul de nul este curentul nominal de fază, If = 22,98 A.

Concluzii referitoare la tensiunea de deplasare a nulului în cazul consumatorilor ce funcţionează în regim dezechilibrat cu conductor de nul întrerupt în zona zona LEA / LES, având rezistenţa de dispersie a prizei de pământ din aval şi amonte de

locul de defect cu valoarea de 4pvpm RR :

- tensiunea de deplasare a nulului are o creştere semnificativă (până la 119,84 V /

239 %) corespunzător la 1LR minim, atunci când valoarea impedanţei fazei L1

scade comparativ cu impedanţa fazelor L2 şi L3 (corespunzând creşterii regimului dezechilibrat);

- tensiunile pe fazele L2 şi L3 au o creştere (până la 307,8 V / 133 %), unde

impedanţele sunt mai mari dar constante ( 321 LLL ZZZ );

- tensiunea pe faza L1 scade semnificativ (până la 109,8 V / 47 %) unde impedanța este mai mică pentru fiecare simulare.

Concluzii referitoare la intensitatea curentului în cazul consumatorilor care funcţionează în regim dezechilibrat cu conductor de nul întrerupt în zona LEA / LES având rezistenţa de dispersie a prizei de pământ din aval şi amonte de locul de

defect cu valoarea de 4pvpm RR :

- curentul de nul are o creştere semnificativă (până la 29,9 A / 130 %) faţă de valoarea nominală a curentului de fază;

- curenţii pe fazele L2 şi L3 au o creştere semnificativă (până la 30,7 A / 133 %)

unde impedanţele sunt mai mari dar constante ( 321 LLL ZZZ );

- curentul pe faza L1 are o creştere semnificativă (până la 76,8 A / 334 %) unde

impedanţa funcţionează în regim apropiat de scurtcircuit ( 01 LZ ).

B. Cazul funcţionării consumatorilor în regim dezechilibrat cu rezistenţa de dispersie

a prizei de pământ din aval şi amonte de locul de defect egală cu 2 Ω Valorile tensiunilor de fază şi de deplasare a nulului, calculate cu relaţiile (3.3) şi

(3.1) sunt prezentate în Tabelul 3.7. Valorile curenţilor de fază şi de nul calculate cu relaţiile (3.2) şi (3.4) sunt prezentate în Tabelul 3.8.

Tabel 3.7. Tensiunile de fază şi de deplasare a nulului în unităţi relative, pentru

diferite valori ale rezistenţei fazei L1

01 / RRL

ur

fNL UU /1

ur

fNL UU /2

ur

fNL UU /3

ur

NN UU /0

ur

1 1 1 1 0

0,50 0,888 1,060 1,060 0,511

0,33 0,799 1,113 1,113 0,919

0,25 0,726 1,160 1,160 1,253

0,20 0,666 1,201 1,201 1,532

0,17 0,614 1,237 1,237 1,767

0,14 0,571 1,269 1,269 1,969

Valoarea de referinţă la care se raportează tensiunile de fază este tensiunea de

fază Uf = 230 V, iar pentru tensiunea de deplasare a nulului este tensiunea maximă

Page 37: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

37

pe conductorul de nul UN0 = 50 V. Rezistenţa consumatorului pe faza L1 este raportată la rezistenţa de referinţă R0 = 10 Ω.

Tabel 3.8. Curenţii de fază şi de nul în unităţi relative, pentru diferite

valori ale rezistenţei fazei L1

01 / RRL

ur

fNL II /1

ur

fNL II /2

ur

fNL II /3

ur

fN II /

ur

1 1 1 1 0

0,50 1,777 1,060 1,060 0,555

0,33 2,399 1,113 1,114 0,999

0,25 2,907 1,161 1,161 1,362

0,20 3,330 1,202 1,202 1,664

0,17 3,688 1,238 1,238 1,920

0,14 3,995 1,269 1,269 2,139

Valoarea de referinţă la care se raportează curenţii de fază şi curentul de nul

este curentul nominal de fază, If = 22,98 A. Concluzii referitoare la tensiunea de deplasarea a nulului în cazul

consumatorilor ce funcţionează în regim dezechilibrat cu conductor de nul întrerupt în zona în zona LEA / LES, având rezistenţa de dispersie a prizei de pământ din aval şi

amonte de locul de defect cu valoarea de 2pvpm RR :

- tensiunea de deplasare a nulului are o creştere semnificativă (până la 98,4 V / 196 %), atunci când valoarea impedanţei fazei L1 scade comparativ cu impedanţa fazelor L2 şi L3 (corespunzând creşterii regimului dezechilibrat);

- tensiunile pe fazele L2 şi L3 au o creştere (până la 291,8 V / 126 %), unde impedanţele sunt mai mari dar constante ( 2pvpm RR );

- tensiunea pe faza L1 scade semnificativ (până la 131,2 V / 57 %), unde impedanța este mai mică pentru fiecare simulare.

Concluzii referitoare la intensitatea curentului în cazul consumatorilor care funcţionează în regim dezechilibrat cu conductor de nul întrerupt în zona LEA / LES având rezistenţa de dispersie a prizei de pământ din aval şi amonte de locul de

defect cu valoarea de 2pvpm RR :

- curentul de nul are o creştere semnificativă (până la 49,1 A / 213 %), faţă de valoarea nominală a curentului de fază;

- curenţii pe fazele L2 şi L3 au o creştere semnificativă cu (până la 29,17 A / 126 %),

unde impedanţele sunt mai mari dar constante ( 321 LLL ZZZ );

- curentul pe faza L1 are o creştere semnificativă (până la 91,82 A / 399 %), unde

impedanţa funcţionează în regim apropiat de scurtcircuit ( 01 LZ ).

C. Cazul funcţionării consumatorilor în regim dezechilibrat cu rezistenţa de dispersie

a prizei de pământ din aval şi amonte de locul de defect egală cu 1 Ω Valorile tensiunilor de fază şi de deplasare a nulului, calculate cu relaţiile (3.3) şi

(3.1) sunt prezentate în Tabelul 3.9. Valorile curenţilor de fază şi de nul calculate cu relaţiile (3.2) şi (3.4) sunt prezentate în Tabelul 3.10.

Valoarea de referinţă la care se raportează tensiunile de fază este tensiunea de fază Uf = 230 V, iar pentru tensiunea de deplasare a nulului este tensiunea maxima pe conductorul de nul UN0 = 50 V. Rezistenţa consumatorului pe faza L1 este raportată la rezistenţa de referinţă R0 = 10 Ω.

Page 38: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

38

Tabel 3.9. Tensiunile de fază şi de deplasare a nulului, în unităţi relative,

pentru diferite valori ale rezistenţei fazei L1

01 / RRL

ur

fNL UU /1

ur

fNL UU /2

ur

fNL UU /3

ur

NN UU /0

ur

1 1 1 1 0

0,50 0,928 1,037 1,037 0,329

0,33 0,866 1,073 1,073 0,613

0,25 0,811 1,105 1,105 0,862

0,20 0,763 1,136 1,136 1,082

0,17 0,721 1,163 1,163 1,277

0,14 0,683 1,189 1,189 1,451

Tabel 3.10. Curenţii de fază şi de nul, în unităţi relative,

pentru diferite valori ale rezistenţei fazei L1

01 / RRL

ur

fNL II /1

ur

fNL II /2

ur

fNL II /3

ur

fN II /

ur

1 1 1 1 0

0,50 1,856 1,038 1,038 0,713

0,33 2,598 1,073 1,073 1,331

0,25 3,247 1,106 1,106 1,872

0,20 3,819 1,136 1,136 2,348

0,17 4,327 1,164 1,164 2,771

0,14 4,781 1,190 1,190 3,150

Valoarea de referinţă la care se raportează curenţii de fază şi curentul de nul

este curentul nominal de fază, If = 22,98 A.

Concluzii referitoare la tensiunea de deplasare a nulului în cazul consumatorilor ce funcţionează în regim dezechilibrat cu conductor de nul întrerupt în zona LEA / LES, având rezistenţa de dispersie a prizei de pământ din aval şi amonte de locul de

defect cu valoarea de 1pvpm RR :

- tensiunea de deplasare a nulului are o creştere semnificativă (până la 72,5 V / 145 %), atunci când valoarea impedanţei fazei L1 scade comparativ cu impedanţa fazelor L2 şi L3 (corespunzând creşterii regimului dezechilibrat);

- tensiunile pe fazele L2 şi L3 au o creştere, (până la 273 V / 118 %), unde

impedanţele sunt mai mari dar constante ( 321 LLL ZZZ );

- tensiunea pe faza L1 scade semnificativ (până la 157 V / 68 %), din valoarea nominală, unde impedanţa este mai mică pentru fiecare simulare.

Concluzii referitoare la intensitatea curentului în cazul consumatorilor care funcţionează în regim dezechilibrat cu conductor de nul întrerupt în zona LEA / LES având rezistenţa de dispersie a prizei de pământ din aval şi amonte de locul de

defect cu valoarea de 1pvpm RR :

- curentul de nul are o creştere semnificativă (până la 72,4 A / 315 %), faţă de valoarea nominală a curentului de fază;

- curenţii pe fazele L2 şi L3 au o creştere semnificativă (până la 27,34 A / 119 %),

unde impedanţele sunt mai mari dar constante ( 321 LLL ZZZ );

- curentul pe faza L1 are o creştere semnificativă (până la 109,88 A / 478 %), unde

impedanţa funcţionează în regim apropiat de scurtcircuit ( 01 LZ ).

În cazul întreruperii conductorului de nul în Zona LEA / LES, datorită prezenţei legăturilor la pământ, valorile tensiunii de deplasare a nulului şi tensiunile de fază la

Page 39: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

39

bornele consumatorului sunt influenţate de valoarea rezistenţei de dispersie a prizei de pământ din amonte şi aval de punctul în care este produs defectul. Observaţii:

În cazul funcţionării cu fază L1 în regim apropiat de scurtcircuit reducerea valorii rezistenţei de dispersie a prizei de pământ are efect asupra tensiunii la bornele consumatorului, astfel: - creşte valoarea tensiunii pe faza L1 de la 48 % (109,8 V) la 68 % (157 V); - scade valoarea tensiunii pe faza L2 şi L3 de la 133 % (307 V) la 118 % (273 V).

În cazul funcţionării cu fază L1 în regim apropiat de scurtcircuit, reducerea valorii rezistenţei de dispersie a prizei de pământ are efect asupra curentului, astfel: - creşte valoare curentului pe faza L1 de la 334 % (76,8 A) la 478 % (109,88 A); - scade valoarea curentului pe faza L2 şi L3 de la 133% (30,77A) la 119% (27,34 A).

3.6. Concluzii

Funcţionarea reţelelor electrice în regim dezechilibrat cu conductor de nul întrerupt în zona postului de transformare are ca efect creşterea tensiunii de deplasare a nulului producând supratensiuni pe fazele cu impedanţa mare şi scăderea tensiunii pe fazele cu impedanţă mai mică, precum şi tensiuni de atingere periculoase pentru om. La funcţionarea cu o fază în regim apropiat de scurtcircuit şi întrerupere, reducerea valorii rezistenţei de dispersie a prizei de pământ are efect asupra tensiunilor la bornele consumatorului prin: reducerea acestora în cazul supratensiunilor provocate de dezechilibre şi creşterea tensiunii în cazul tensiunilor mai mici de valoarea nominală.

Influenţa rezistenţei de dispersie a prizei de pământ este semnificativă asupra valorii tensiunii de deplasare a nulului şi a curentului de nul precum a tensiunilor şi curenţilor de fază ai consumatorului. Sunt necesare măsuri de menţinere a prizei de pământ la valori apropiate de cele recomandate de reglementările în vigoare.

Din analiza prezentată, reiese că se impun măsuri suplimentare de protecţie la întreruperea conductorului de nul, mai ales în zona postului de transformare, pentru îmbunătăţirea securităţii instalaţiilor electrice de alimentare la consumator. Pentru a evita aceste defecte se impune: - monitorizarea tensiunii de deplasare a nulului şi a curentului de nul; - adoptarea de măsuri tehnice şi organizatorice pentru a reduce la minim

posibilitatea întreruperii conductorului de nul; - să se dimensioneze corect conductoarele, bornele şi barele de nul din PT, TDP,

FBA, TDA şi la consumator, pentru a evita întreruperea lor; - dimensionarea corectă a instalaţiilor de legare la pământ prin care să se asigure şi

în caz de defect închiderea circuitului curentului de nul la borna de nul a transformatorului.

Modelul analitic propus permite evaluarea efectului întreruperii conductorului de nul asupra tensiunilor şi curenţilor de fază la un consumator dezechilibrat alimentat cu un sistem trifazat de tensiuni simetric.

Studiul protecţiei la scurtcircuit a sistemului de alimentare la consumator, pune în evidenţă efectul secţiunii conductorului de nul şi a puterii postului de transformare asupra funcţionări eficiente a acestei protecţii: - creşterea secţiunii conductorului de nul de lucru determină o creştere a sensibilităţii

protecţiei, prin creşterea curentului de scurtcircuit, având ca rezultat o lungime mai mare a liniei electrice;

- este mai avantajoasă soluţia utilizării cablurilor electrice (LES) decât liniile electrice în cablu torsadat, datorită creşterii curentului de scurtcircuit;

Page 40: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

40

- restricţia impusă de pierderea maximă admisibilă de tensiune este mai severă decât restricţia impusă de valoarea curentului de scurtcircuit; această restricție impune lungimea maximă a conductei de alimentare.

- prin creşterea puterii transformatorului scade lungimea maximă impusă de restricţia de creştere a sensibilităţii protecţiei;

- creşterea secţiunii conductorului de nul de lucru nu este o soluţie economică, dar are ca rezultat creşterea sensibilităţii protecţiei şi lungimi mai mari ale liniilor electrice.

- în apropierea postului de transformare valoarea curentului de scurtcircuit monofazat este mai mare decât a celui trifazat şi bifazat, dar la capătul liniei electrice raportul se inversează;

- scăderea valorii curentului de scurtcircuit la capăt de linie electrică este mai pronunţată cu cât puterea transformatorului este mai mare;

- creşterea secţiunii conductorului de nul are ca rezultat creşterea curentului de scurtcircuit, o lungime mai mare a linei electrice şi o reducere a pierderilor de tensiune;

- creşterea sarcinii pentru aceeaşi linie electrică are ca rezultat reducerea lungimii maxime a liniei electrice;

Page 41: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

41

CAPITOLUL 4

CARACTERIZAREA REGIMULUI DEFORMANT ŞI DEZECHILIBRAT ÎN SISTEMUL DE ALIMENTARE LA CONSUMATOR

4.1. Regim deformant în sistemul de alimentare la consumator

4.1.2. Determinări experimentale în circuite cu receptoare neliniare

Determinările experimentale în circuite cu receptoare neliniare pentru un sistem de alimentare la consumator sunt realizate de autor [86], pentru cazul unui consumator format din lămpi incandescente (25W, 40W, 60W,100W) şi lămpi cu descărcare în gaze (160W). Sursa de alimentare funcţionează în regim apropriat de cel ideal, respectiv periodic, la tensiune şi frecvenţă nominală (400/230V, 50 Hz). Caracterul neliniar este dat de lămpile cu descărcare în gaze, folosite pentru a arăta efectul neliniarităţii receptoarelor asupra încărcării conductorului de nul.

În Fig. 4.1 este prezentată schema electrică de montaj pentru alimentarea consumatorilor.

Fig. 4.1. Schema electrica de montaj

Pentru măsurarea armonicilor s-a utilizat analizorul de calitate a energiei

electrice HIOKI 3197 simbolizat în schema electrică de montaj (ACE). Pentru realizarea studiului de caz sunt realizate două experimente:

Experiment 1: Receptoare formate din următoarele lămpi de iluminat pe fază: o lampă cu vapor de Hg 160 W şi lămpi incandescente 1x40 W, 2x100 W.

Experiment 2: Receptoare formate din următoarele lămpi de iluminat pe fază: 3x160 W +1x25 W pe faza L1 şi 5x100 W pe faza L1 şi L3. Încărcarea sarcinilor pe fiecare fază pentru cele două cazuri este prezentată în

Tabelul 4.1. Tabelul 4.1. Valori nominale, corespunzătoare inscripţionării pe lămpi

Nr. experiment PL1 [W] PL2 [W] PL3 [W]

1 400 400 400

2 505 500 500

Tensiunile de fază la bornele receptorului, intensitatea curenţilor electrici şi

curentul de nul determinate experimental sunt prezentate în Tabelul 4.2. şi Tabelul 4.3.

Page 42: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

42

Tabelul 4.2. Tensiunile de fază la bornele receptorului, intensitatea curenţilor electrici şi curentul de nul

Nr. Experiment

UL1N [V]

UL2N [V]

UL3N [V]

IL1 [A]

IL2 [A]

IL3 [A]

IN [A]

1 233,3 233 233,5 1,75 1,79 1,81 0,55

2 232,6 235 232,4 2,58 2,19 2,17 0,62

Armonicile de tensiune şi curent cu defazajul lor (φ), valoarea curentului de nul,

precum şi THD, sunt prezentate în Tabelul 4. 3.

Tabelul 4.3. Armonicile de tensiune şi de curent induse de caracterul neliniar al receptoarelor

Nr.

exp

.

n U1N [V]

U2N [V]

U3N [V]

I1 [A]

I2 [A]

I3 [A]

IN [A]

1

1 236,8 241,3 237,1 1,74 1,78 1,79 0,1

3 1,4 0,2 1,9 0,18 0,18 0,18 0,54

5 4,1 3,5 3,7 0,09 0,09 0,09 0

7 2,1 1,8 1,7 0 0,03 0,04 0

9 0 0 0 0 0 0 0,08

THD[%] 2 1,6 1,9 11,6 11,4 11,5 545

φ [grade] 0 -119,8 119,4 116,8 -121,9 -1,8

2

1 232,2 235,8 233,1 2,3 2,19 2,16 0,29

3 1,9 0,9 1,3 0,54 0 0 0,55

5 4,6 4,5 4,8 0,25 0 0 0,21

7 1,6 1,5 1,9 0,1 0 0 0,09

9 0 0 0 0,08 0 0 0,08

THD[%] 2,3 2 2,3 26,5 0 0 207

φ [grade] 0 -119,6 119,6 114,4 -118,6 0,4

Concluzii asupra studiului realizat:

- Se pune în evidenţă pentru elemente deformante faptul că armonicile de rang trei ca şi celelalte armonici având rangul multiplu de trei, se adună aritmetic şi astfel conductorul de nul este parcurs de curentul rezultant;

- La experimentul 1, coeficientul de distorsiune THDu pentru curbele de tensiune [SR EN 50160] se încadrează în limitele admise, iar coeficientul de distorsiune pentru curbele de curent sunt peste limitele admise. Coeficientul de distorsiune pentru curentul pe nulul de lucru este mult peste limita admisă (THDi = 545 %);

- La experimentul 2, numai pe faza L1 coeficientul de distorsiune pentru curba de tensiune se încadrează în limita admisă. Coeficientul de distorsiune pentru curba de curent este peste limita admisă, iar pentru curentul pe nulul de lucru este ridicat (THDi=207%).

4.2. Regimul dezechilibrat în sistemul de alimentare la consumator

4.2.2. Determinări experimentale cu sarcini dezechilibrate

Scopul determinărilor experimentale efectuate de autor este de a pune în evidenţă caracterul sarcinilor dezechilibrate pentru un sistem de alimentare la consumator [101]. În general, nesimetria” este determinată de structura (impedanţe)

Page 43: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

43

sau de reprezentare în spaţiul mărimilor sinusoidale trifazate (tensiuni). Interacţiunea dintre cele două tipuri de nesimetrie generează nesimetria (dezechilibrul) curenţilor.

Studiu de caz cuprinde analiza nesimetriei la punctul comun de cuplare a unui consumator (Colina Universității Transilvania din Braşov) care funcţionează în regim dezechilibrat (Fig. 4.7).

Fig. 4.7. Schema electrică monofilară a postului de transformare 6,0 / 0,4 kV Postul de transformare 6,0/0,4 kV alimentează o reţea electrică formată din 19

consumatori. Postul de transformatoare include două transformatoare de 630 kVA şi o instalaţie de producere a energiei electrice cu panouri fotovoltaice de 5 kW. Pentru îmbunătăţirea factorului de putere este utilizată o baterie automatizată de condensatoare de 56,52 kVAr.

Postul de transformare este format din 10 celule de distribuţie P1-P10, cu un singur sistem de bare. Alimentarea de lucru este asigurată din transformatorul Trafo 2 în celula P6 iar alimentarea de rezervă este asigurată de Trafo 1, în celula P7 fără automatizare de tipul AAR. Alimentarea de la panourile fotovoltaice se face din celula P5 circuitul 2.1.

Parametrii reţelei electrice studiate au fost determinaţi prin măsurări utilizând analizorul de calitate a energiei electrice HIOKI 3197. Rezultatele determinărilor experimentale ale valorilor curenţilor, tensiunilor precum şi calculul componentelor de secvenţă zero, pozitivă şi negativă cu relaţiile (4.25), sunt prezentate în Tabelele 4.4 şi 4.5. Frecveţa a fost constantă pe toată durata experimentului.

Tabelul 4.4. Valorile măsurate pentru curenţi, unghiuri de defazaj şi calculate

pentru componentele de secvenţă zero, pozitivă şi negativă

Cazuri analizate

Valori măsurate Valori calculate

IL1

[A]

IL2

[A] IL3

[A] IN

[A] ΦL1 [grd]

ΦL2 [grd]

ΦL3 [grd]

I0 [A]

I1 [A]

I2 [A]

G-P1-1 22,84 29,31 35 6,39 -24,9 -114,7 112,7 2,13 28,45 7,35

G-P1-2 3,13 0,83 1,11 2,97 -164,6 -98,6 -22,8 0,99 1,11 1,29

G-P1-3 14,98 3,32 18,87 13,47 -20,9 -155,5 102,9 4,49 12,34 4,96

G-P1-4 11,46 1,46 12,68 13,98 -7,4 -99,3 77,2 5,61 8 1,56

G-P2-1 28,14 19,47 31,56 13,52 -7,9 -137 110 4,27 26,33 3,20

G-P3-1 0,23 0,02 0,1 0 20,5 167,3 175,1 0,04 0,1 0,09

G-P3-2 13,27 10,55 11,14 4,95 -46,9 169 57,7 1,65 11,47 1,67

G-P4-1 1,37 0,18 0,36 1,2 21 -129 114,8 0,4 0,62 0,35

G-P4-2.1 4,73 2,78 4,34 2,61 16,2 -94,5 130,9 0,78 3,93 0,48

G-P4-2.2 2,61 0,08 2,36 2,58 13 -55,6 129,2 0,86 1,67 0,76

G-P5-1.1 0,01 0,24 0,57 0 -121,1 -114,6 131,1 0,17 0,26 0,16

G-P5-1.2 0,33 0,16 0,21 0 -81,7 141,2 78,1 0,01 0.21 0,11

G-P5-2.1 3,73 3,91 0,33 3,96 -9,1 -126,4 23,4 1,32 2,55 1,22

Page 44: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

44

G-P5-2.2 0,01 0,19 0,02 0 -139,7 -75 -115,5 0,07 0,06 0,05

G-P8-1 1,37 0,18 0,36 1,2 21 -129 114,8 0,4 0,62 0,35

G-P8-2 3,12 3,24 0,33 3,2 -5,8 -128,6 25 1,01 2,12 1,1

G-P9-1 21,4 18,6 14,79 8,91 -38,6 -153,2 75,2 2,79 18,2 1,24

G-P9-2 0,01 0,01 0,01 0 -70 -35,9 -86 0,009 0 0

G-P10-1 0,01 0,01 0,02 0 170 -177,7 -156 0,01 0,004 0,003

unde: IL1, IL2, IL3 – valorile efective ale curenţilor de fază pe consumatori; φL1, φL2, φL3 –

unghiurile de defazaj al curenţilor de fază; I0, I1, I2, - componentele de secvenţă zero, pozitivă şi negativă calculate. Cazurile analizate reprezintă plecările din postul de transformare pentru alimentarea consumatorilor.

În Tabelul 4.5 sunt prezentate valorile tensiunilor, unghiurile de defazaj măsurate şi componentele de secvenţă zero, pozitivă, negativă calculate cu relaţiile (4.25).

Tabelul 4.5. Valorile măsurate pentru tensiuni, unghiurile de defazaj şi

componentele de secvenţă zero, pozitivă, negativă calculate

Cazuri analizate

Valori măsurate Valori calculate

UL1

[V]

UL2

[V]

UL3

[V]

φL1 [grd]

φL2 [grd]

φL3 [grd]

U0 [V]

U1 [V]

U2 [V]

G-P1-1 230,6 226,7 227,9 0 -120,6 119,2 1,84 228,39 1,04

G-P1-2 232,5 230,4 230,5 0 -120,2 119,8 0,74 231,13 0,72

G-P1-3 230,0 227,2 227,7 0 -120,3 119,6 1,14 228,29 0,80

G-P1-4 232,0 230,2 230,4 0 -120,3 119,9 0,46 230,86 0,82

G-P2-1 227,8 225,4 225,2 0 -120,8 119,4 1,05 226,12 1,44

G-P3-1 228,2 226,7 226,5 0 -120,4 119,8 0,45 227,13 0,88

G-P3-2 230,9 226,4 228,5 0 -120,5 119,3 1,97 228,59 0,93

G-P4-1 225 221,3 222,1 0 -120,7 119,1 1,83 222,79 1,19

G-P4-2.1 228,7 227,1 225,7 0 -120 119,9 0,94 227,16 0,8

G-P4-2.2 228,7 227 226,7 0 -120,4 119,7 0,62 227,46 0,91

G-P5-1.1 229,1 227,3 226,5 0 -120,3 120 0,39 227,63 1,15

G-P5-1.2 228,4 227,3 225,7 0 -120,1 120,1 0,61 227,13 0,97

G-P5-2.1 233,4 229,7 230,5 0 -120,3 119,4 1,67 231,19 0,84

G-P5-2.2 228,2 227,3 226 0 -120,3 120 0,24 227,16 1,03

G-P8-1 225 221,3 222,1 0 -120,7 119,1 1,83 222,79 1,19

G-P8-2 230,9 227,7 228,9 0 -120,4 119,5 1,36 229,16 0,79

G-P9-1 231,9 229,1 230,1 0 -120,6 119,5 1,21 230,36 0,98

G-P9-2 229,7 228,1 228,3 0 -120,4 119,8 0,53 228,69 0,8

G-P10-1 226,2 223,6 223,8 0 -120,6 119,5 1,06 224,53 1,15

unde: UL1, UL2, UL3 – tensiunile de fază pe consumatori; φL1, φL2, φL3 – unghiurile de defazaj al tensiunilor de fază; U0, U1, U2, - componentele de secvenţă zero, pozitivă şi negativă.

Datele din Tabelul 4.4 indică: - existenţa nesimetriei datorită încărcării necorespunzătoare a consumatorilor

monofazaţi; - lipsa fazei T în celula P5 circuitul 2.1 deoarece este întreruptă în urma unui defect; - componentele de secvenţă zero şi negativă sunt cu mult peste valoarea maximă

admisă de normative. Datele din Tabelul 4.5 indică faptul că:

- valorile tensiunilor de fază se încadrează în limitele impuse de standardele în vigoare;

- forma undei de tensiune nu este deformată.

Page 45: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

45

Valorile factorului de nesimetrie negativ de tensiune şi curent obţinute cu relaţiile (1.2) şi (1.5) sunt prezentate în Fig. 4.8.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

G-P

1-1

G-P

1-2

G-P

1-3

G-P

1-4

G-P

2-1

G-P

3-1

G-P

3-2

G-P

4-1

G-P

4-2

.1

G-P

4-2

.2

G-P

5-1

.1

G-P

5-1

.2

G-P

5-2

.1

G-P

5-2

.2

G-P

8-1

G-P

8-2

G-P

9-1

G-P

9-2

G-P

10-1

Consumatori

k2U

[%

]

IEC

IEEE

0

20

40

60

80

100

120

140

G-P

1-1

G-P

1-2

G-P

1-3

G-P

1-4

G-P

2-1

G-P

3-1

G-P

3-2

G-P

4-1

G-P

4-2

.1

G-P

4-2

.2

G-P

5-1

.1

G-P

5-1

.2

G-P

5-2

.1

G-P

5-2

.2

G-P

8-1

G-P

8-2

G-P

9-1

G-P

9-2

G-P

10-1

Consumatori

K2

I [%

]

IEC

IEEE

a) b)

Fig. 4.8. Valorile factorului de nesimetrie negativ pentru tensiune (a) si curent (b) pentru cele 19 plecări din postul de transformare

Din Fig. 4.8 se observă că:

- factorul negativ de tensiune se încadrează în limitele impuse de standardele în vigoare;

- factorul negativ de curent depăşeşte valoarea maximă admisă de standardele în vigoare;

- în situaţia nesimetriilor cu valori mici, factorul de nesimetrie se poate calcula şi cu relaţia dată de IEEE, erorile obţinute fiind reduse ca valoare. Cu cât nivelul de nesimetrie este mai mare diferenţa dintre cele două relaţii creşte semnificativ. Analiza realizata stabileşte modalitățile de creştere a calităţii energiei în punctul

de alimentare prin: - punerea în funcţiune a panourilor fotovoltaice aflate pe faza T; - monitorizarea parametrilor energiei electrice în mai multe noduri ale reţelei electrice

şi transmiterea datelor la un echipament central pentru identificarea surselor de perturbaţii;

- identificarea şi echilibrarea consumatorilor monofazaţi pe cele trei faze; - simetrizarea receptoarelor ce produc nesimetrii pentru limitarea emisiei

perturbatoare.

4.3. Regim deformant şi dezechilibrat în sistemul de alimentare la consumator

4.3.2. Program de calcul a indicatorilor regimului deformant şi dezechilibrat

Pentru caracterizarea regimului deformant şi dezechilibrat s-a elaborat un model de calcul ai indicatorilor de calitate, pe baza modelului componentelor simetrice.

Avantajele utilizării acestui model sunt determinarea şi analiza indicatorilor de nesimetrie pentru caracterizarea regimului de funcţionare a sistemului de alimentare la consumator precum şi proiectarea şi construcţia de sisteme cu sarcini echilibrate.

Modelul de calcul este realizat în Mathcad (Anexa 3) în care s-a implementat relaţiile matematice specifice metodei componentelor simetrice pentru armonici, având ca rezultat descompunerea fiecărei armonici de curent în componente de secvenţă zero, pozitivă şi negativă şi determinarea factorilor de nesimetrie pentru regimul deformant şi nesimetric.

Schema logică a modelului de calcul este prezentată în Fig. 4.10.

Page 46: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

46

Fig. 4. 10. Schema logică pentru calculul factorilor de nesimetrie ai regimului deformant

4.3.3. Determinări experimentale şi simulări numerice pentru cazul regimului deformant şi dezechilibrat

Analiza regimului deformant şi dezechilibrat este realizată experimental şi prin evaluări numerice.

S-a considerat [91] un sistem trifazat format din consumatori monofazaţi şi trifazaţi alimentaţi dintr-un nod (PCC) de reţea electrică trifazată de joasă tensiune. Încărcarea este modificată independent pe cele trei faze, în scopul simulării diferitelor tipuri de sarcini: liniare, neliniare şi dezechilibrate (Fig. 4.11).

Fig. 4.11. Schema de alimentare a consumatorului cu nul de lucru

Valorile curenţilor de fază şi defazajele lor sunt măsurate în PCC cu analizorul

trifazat de calitate a energiei electrice tip EmTest din cadrul Laboratorului de Sisteme Electrice avansate al Institutului ICDI al Universităţii Transilvania din Braşov.

Studii de caz

Cazul 1 - Sarcini liniare şi dezechilibrate, cu nul de lucru În Fig. 4.12 se arată formele de undă de curent ce reprezintă situaţia sarcinilor

dezechilibrate. Valorile caracteristice ale sistemului trifazat de curenţi sunt prezentate în Tabelul 4.6.

Page 47: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

47

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

0,0002 0,0022 0,0042 0,0062 0,0082 0,0102 0,0122 0,0142 0,0162 0,0182

t [s]

I [A

] I L1

I L2

I L3

Fig. 4.12. Variația în timp a curenţilor de fază – regim nesimetric (Cazul 1)

Tabelul 4.6. Valorile caracteristice ale sistemului trifazat de curenţi .

Rangul armonicii

IL1 [A]

φIL1 [grd]

IL2 [A]

φIL2 [grd]

IL3 [A]

φIL3 [grd]

1 67 0 70 -117,5 148 117,5

Cazul 2 - Sarcini liniare şi neliniare, dezechilibrate, cu nul de lucru.

În Fig. 4.13 se arată formele de undă de curent. Valorile armonicilor de curenţi de fază şi defazajele lor sunt prezentate în Tabelul 4.7.

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

0,000 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010 0,012 0,014 0,016 0,018

t [s]

I [A

]

iR(t)

iS(t)

iT(t)

iN(t)

Fig. 4.13. Variaţia în timp a curenţilor de fază – regim deformant şi nesimetric

(Cazul 2)

Tabelul 4.7. Valorile armonicilor pentru IL1, IL2, IL3 în Cazul 2

Rangul armonicii

IL1 [A]

φIL1 [grd]

IL2 [A]

φIL2 [grd]

IL3 [A]

φIL3 [grd]

1 54,20 0 59,30 -117,5 125.23 117,5

3 37,31 0 36,52 -117,5 77.12 117,5

5 13,02 0 7,84 -117,5 16.57 117,5

Prelucrarea datelor Pentru prelucrarea datelor, autorul a realizat un program pentru modelarea

numerică a semnalelor de curent în rețeaua electrică trifazată de joasă tensiune cu nul de lucru, în condiţii de dezechilibru şi cu distorsiuni armonice, utilizând metoda componentelor simetrice.

Aplicaţia dezvoltată în Mathcad (Anexa 3), permite definirea indicatorilor specifici, care caracterizează global regimul nesimetric şi deformant. Aplicaţia permite simularea regimurilor pentru cele două cazuri:

- Sarcini liniare şi dezechilibrate, cu nul de lucru; - Sarcini liniare şi neliniare, dezechilibrate, cu nul de lucru. Determinarea componentelor caracteristice ale curenţilor şi indicatorii de

nesimetrie şi distorsiune s-au realizat în mediul Mathcad, parcurgând următoarele etape: - aplicarea matricei de transformare pentru obţinerea componentelor simetrice de

curent I1, I2, I0 şi defazajul corespunzător pentru sistemul trifazat (Cazul 1);

Page 48: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

48

- aplicarea matricei de transformare pentru obţinerea componentelor simetrice de curent I1, I2, I0 corespunzătoare fiecărei armonici şi defazajul acestora (Cazul 2);

- determinarea componentelor simetrice pentru sistemul trifazat format din armonicile de ordin 1, 3 şi 5 (Cazul 2);

- calculul componentelor curenţilor de fază (Cazul 1 şi Cazul 2) determinaţi cu relaţiile (4.48) – (4.55);

- calculul componentelor curentului de nul şi a indicatorilor de nesimetrie şi distorsiune, determinaţi cu relaţiile (4.56) – (4.61).

Rezultatele obţinute pentru componentele de secvenţă pozitivă, negativă şi zero sunt prezentate în Tabelele 4.8.

Tabelul 4.8. Componentele de secvenţă pozitivă, negativă şi zero

Curenţi si defazaje

Rangul armonicii (Caz 1)

Rangul armonicii (Caz 2)

1 1 3 5

I1 [A] 94,93 79,52 50,28 12,46

φI1 [0] -0,678 -0,684 -0,666 -0,577

I2 [A] 27,57 23,84 13,89 2,45

φI2 [0] -127,35 -128,99 -124,79 -90,80

I0[A] 25,64 22,06 13,02 2,64

φI3 [0] 115,94 117,93 112,.83 77,27

Indicatorii de nesimetrie şi de distorsiune armonică obţinuţi pentru cele două

cazuri sunt prezentaţi în Tabelul 4.9. şi Tabelul 4.10. Aceşti indicatori confirmă valorile diferite pentru cele două cazuri: un nivel mic al indicatorilor în Cazul 1 (în care este prezentă doar nesimetria) şi un nivel mult mai mare al indicatorilor în Cazul 2 (în prezenţa distorsiunilor şi a nesimetriei).

Tabelul 4.9. Componentele curenţilor de

fază

Tabelul 4.10. Indicatorii de nesimetrie şi

distorsiune armonică

Indicatori

Cazul 1 Cazul

2

Indicatori

Cazul 1 Cazul

2 bpI [A] 94,93 78,76

bdpI

k 0 13,79

1upI [A] 94,93 20,50

udpI

k 0 53,56

bdpI [A] 0 10,97

1upI

k 26,72 25,78

upI [A] 25,37 47,27

upI

k 26,72 59,45

1upI [A] 25,37 20,50 b

nIk 0 63,71

udpI [A] 0 42,60

unI

k 100 90,60

dpI [A] 0 49,85 d

nIk 0 64,01

nI [A] 8,69 8,68 INTP 9,16 11,03

bnI [A] 0 5,53 1

INTP 9,16 10,92

unI [A] 8,69 7,87 ITPD 0 60,70

dnI [A] 0 5,56 ITPU 26,72 60,02

Page 49: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

49

Din Tabelul 4.9. şi Tabelul 4.10. se observă:

- influenţa dezechilibrelor între cele trei faze şi distorsiunea armonică asupra nesimetriei;

- indicatorul TPUI arată că sistemul studiat este predominant dezechilibrat; - indicatorul TPDI arată că sistemul studiat este predominant distorsionat;

- indicatorul bdpIk este egal cu indicatorul THDI, atunci când sistemul este echilibrat;

- în lipsa distorsiunilor armonice indicatorul 1upIk este egal cu raportul dintre

componenta curentului de secvenţă negativă şi componenta de secvenţă pozitivă. În ceea ce priveşte valoarea curentului de nul, aceasta creşte şi produce

pierderi suplimentare de putere activă şi reactivă pe rezistenţa şi reactanţa nulului. Nivelul indicatorilor obţinuţi confirmă repartiţia inegală pe cele trei faze a

consumatorilor şi existenţa receptoarelor neliniare, care determină distorsiuni armonice. Concluzii

În acest capitol s-a realizat o analiză a semnalelor în reţelele de distribuţie trifazate la joasă tensiune cu nul de lucru care sunt dezechilibrate şi distorsionate utilizând o nouă aplicaţie cu componentele simetrice ale curentului de fază puternic poluat armonic. Au fost analizaţi noi indicatori ai nesimetriei şi distorsiunii armonice. Aceşti indicatori pot fi utilizaţi alături de indicatori din standardele în vigoare.

Setul de indicatori determinaţi permit caracterizarea regimurilor nesimetrice şi cu distorsiuni, cu următoarele observaţii şi comentarii:

- fără distorsiuni armonice, indicatorul 1upIk devine egal cu raportul curentului de

secvenţă negativă la cel de secvenţă pozitivă, care este un indicator comun pentru sistemele dezechilibrate;

- indicatorul ITPU oferă o prelungire a indicatorului nesimetric pentru cazul curenţilor

distorsionaţi;

- fără nesimetrie, indicatorul bdpIk , este egal cu indicatorul ( ITHD ) factor total de

distorsiune armonică de curent; - indicatorul ITPD oferă o prelungire a conceptului de sisteme nesimetrice;

- indicatorul de I

NTP indică cât de încărcat este conductorul de nul.

Abordarea propusă este aplicabilă pentru sisteme trifazate cu şi fără conductor de nul. În prezenţa conductorului de nul, componentele curentului de nul sunt uşor de evaluat prin efectuarea analizei armonice a curenţilor trifazaţi şi calcularea succesivă a componentelor simetrice pentru fiecare armonică. Această lucrare a fost concentrată pe aspectele teoretice şi aplicaţia practică a abordării propuse.

Page 50: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

50

Capitolul 5

MODULE SOFTWARE PENTRU CARACTERIZAREA REGIMURILOR DEFORMANTE ŞI DEZECHILIBRATE

5.1. Program soft pentru determinarea indicatorilor de nesimetrie în regim

dezechilibrat

5.1.1. Descrierea modulului software

Modulul software dezvoltat de autor PS-NESIMETRIE-Var1 este un instrument virtual realizat în mediul de programare LabVIEW care permite evaluarea indicatorilor de calitate ai regimului nesimetric în punctul comun de cuplare a sistemului de alimentare la consumator.

Programul permite calculul factorilor de nesimetrie, pentru cazul în care se ţine seama de valorile efective şi de unghiurile de defazaj ale sistemelor de tensiuni şi curenţi (conform IEC 61000-4-30) şi pentru cazul simplificat în care se ţine seama numai de valorile efective ale sistemelor de tensiuni şi curenţi (conform IEEE 1159-

95). Sunt calculate şi indicate valorilor efective ale tensiunii de deplasare a nulului şi ale curentului de nul şi se vizualizează formele de undă ale tensiunilor şi curenţilor de fază.

Acest instrument poate fi utilizat în activitatea de proiectare optimală, în activitatea de monitorizare continuă a sistemului de alimentare la consumator, în cazul când se funcţionează continuu în regim nesimetric de tensiune, în semnalizări la schemele de protecţie.

Schema logică a programului descrie grafic succesiunea logică a prelucrării datelor, pornind de la <START> către <STOP>, cu considerarea celui mai scurt drum de acţiune. Schema logică pentru acest program este prezentată în Fig. 5.1.

Fig. 5. 1. Schema logică a programului de analiză a indicatorilor de calitate a energiei electrice.

Datele de intrare sunt valorile efective şi defazajul pentru tensiuni şi curenţi de

fază. La comanda <PORNIT> se determină şi se afişează: - componentele simetrice ale tensiunii (zero, pozitivă şi negativă), utilizând relaţiile

(4.25); componentele simetrice ale curentului (zero, pozitiv şi negativ) utilizând relaţiile asemănătoare cu (4.25); factorul de nesimetrie negativ de tensiune, utilizând relaţia (4.26) conform IEC 61000-4-30; factorul de nesimetrie negativ de curent, utilizând relaţia (4.29) conform IEC 61000-4-30; factorul de nesimetrie

Page 51: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

51

negativ de tensiune, utilizând relaţia (4.37) conform IEEE 1159-95; factorul de nesimetrie negativ de curent utilizând relaţiile asemănătoare cu (4.37) conform IEEE 1159-95; valoarea efectivă a curentului de nul, utilizând relaţia (4.40).

Modulul permite reprezentarea grafică a formelor de undă ale tensiunilor şi curenţilor de fază precum şi curentul de nul. Modulul permite verificarea condiţiilor

medN II 2,0 şi %202 Ik şi în cazul în care aceste praguri sunt depășite se

semnalizează optic şi sonor.

Diagrama programului Diagrama aplicaţiei pentru studiul efectelor nesimetriei de tensiune, respectiv

curent, este grupată în două blocuri (Fig. 5.3, Fig. 5.4).

Fig. 5.3. Diagrama pentru calculul componentele simetrice de tensiune şi a

factorului de nesimetrie negativ de tensiune

Fig. 5.4. Diagrama pentru calculul

componentele simetrice de curent şi a factorului de nesimetrie negativ de curent

În aceste blocuri se calculează în funcţie de tensiunile/curenţii de fază şi defazajul lor: - componentele simetrice ale curentului (zero, pozitiv şi negativ) cu subprogramele

SubVI (I0(SubVI), I1(SubVI), I2(SubVI)); - componentele simetrice ale tensiunii (zero, pozitivă şi negativă) cu subprogramele

SubVI U0(SubVI), U1(SubVI), U2(SubVI); - factorul de nesimetrie negativ de tensiune/curent cu subprogramul SubVI:k2U IEEE

(SubVI), k2I IEEE (SubVI); - factorul de nesimetrie negativ de tensiune/curent cu subprogramul SubVI : k2U IEC

(SubVI), k2I IEC (SubVI). Subprogramele SubVI pentru calculul componentelor simetrice şi factorul de

nesimetrie de curent, sunt prezentate în Fig. 5.5, Fig. 5.6, Fig. 5.7 şi Fig. 5.8.

Page 52: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

52

Fig. 5.5. SubVI - Calculul componentei

de secvenţă zero I0

Fig. 5.6. SubVI - Calculul componentei

de secvenţă pozitivă I1

Fig.5.7. SubVI - Calculul componentei de secvenţă negativă I2

Fig. 5.8. IEEE SubVI - Calculul factorului negativ de nesimetrie de curent k2I

În mod similar se utilizează subprogramele SubVI pentru calculul valorilor efective ale componentelor simetrice şi factorul de nesimetrie de tensiune.

Pentru afişarea formelor de undă ale curenţilor, tensiunilor de fază şi curentul pe nul este utilizat un subprogram u(t). Această aplicaţie utilizează un subprogram „Generator de semnal sinusoidal” având panoul şi diagrama prezentate în Fig. 5.9a şi Fig. 5.9b.

a)

b)

Fig. 5.9. Panoul (a) şi diagrama (b) pentru subprogramul u(t) Cu ajutorul unui control boolean se realizează butonul care „deschide” sau

„închide” modulul de afişare a formelor de undă. Programul PS-NESIMETRIE-Var 1 este un program de emulare în scop didactic

pentru determinarea indicatorilor de nesimetrie la un sistem de alimentare la consumator, realizat şi prezentat de autor în cadrul Conferinţei OPTIM [66].

Page 53: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

53

5.1.2. Utilizarea softului PS-NESIMETRIE-Var 1 pentru calculul indicatorilor de

nesimetrie

Modelarea şi simularea sistemului de alimentare la consumator funcţionând în regim nesimetric permite punerea în evidenţă a următoarele aspecte:

- influenţa neutrului; - influenţa inegalităţii tensiunilor de fază; - influenţa defazajului atunci când este diferit de 1200. Programul soft PS-NESIMETRIE-Var 1 dezvoltat de autor permite analizarea

regimului nesimetric în punctul de cuplare la sistemul de alimentare la consumator. Pentru analiză, s-au considerat mai multe cazuri de cuplare la PCC a unui

consumator cu şi fără conductor de nul, realizat din sarcini monofazate rezistive (Fig. 5.10): Cazul 1 - Consumator liniar nesimetric, cu conductor de nul, având valorile

curenţilor de fază şi unghiurile de defazaj prezentate în (Tabel 5.1); Cazul 2 - Consumator liniar nesimetric, fără conductor de nul, având valorile

curenţilor de fază şi unghiurile de defazaj prezentate în (Tabel 5.2).

Evaluări numerice şi rezultate Datele de intrare - tensiunile, curenţii de fază şi defazajul lor sunt prezentate în

Tabelul 5.1 şi Tabelul 5.2. Pentru studiul efectelor regimului nesimetric, s-a considerat variabilă valoarea efectivă a curentului IL1 pe faza L1, cu menţinerea relativ constante a valorilor curenţilor IL2 şi IL3 pe fazele L2 şi L3.

Tabelul 5.1. Curenţii de fază şi unghiurile de defazaj pentru

Cazul 1, cu conductor de nul

Nr. det.

IL1

[A]

IL2

[A]

IL3

[A]

L1

[grd] L2

[grd] L3

[grd]

1 106 106 106 0 -120 120 2 55,6 103,5 103,5 0 -117,5 117,5 3 37,6 102,7 102,7 0 -116,6 116,6 4 28,4 102,2 102,2 0 -116,1 116,1 5 22,9 102,0 102,0 0 -115,8 115,8 6 19,1 101,8 101,8 0 -115,6 115,6 7 16,4 101,7 101,7 0 -115,5 115,5

Tabelul 5.2. Curenţii de fază şi unghiurile de defazaj pentru Cazul 2

fără conductor de nul

Nr. det.

IL1

[A] IL2

[A] IL3

[A] L1

[grd] L2

[grd] L3

[grd]

1 106 106 106 0 -120 120 2 63,6 97,18 97,1 0 -109,1 109,1 3 45,4 94,6 94,6 0 -103,8 103,8 4 35,3 93,5 93,5 0 -100,8 100,8 5 28,9 92,9 92,9 0 -98,9 98,9 6 24,4 92,6 92,6 0 -97,5 97,5 7 21,2 92,4 92,4 0 -96,5 96,5

Utilizând datele din Tabel 5.1 şi 5.2, cu modulul PS-NESIMETRIE-Var 1, se

calculează valorile efective ale componentelor de secvenţă zero, pozitivă şi negativă ale curenţilor, factorii de nesimetrie negativ de curent, kI şi k2I şi valoarea curentului de nul. Datele obţinute sunt prezentate în Tabelul 5.3 şi Tabelul 5.4.

Page 54: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

54

Tabelul 5.3. Componentele simetrice, factorii de nesimetrie de curent şi curentul pe nul pentru Cazul 1

Caz I0

[A] I1

[A] I2

[A] kI

[%] kI2 [%]

IN

[A]

ZL1 0 106 0 0 0 0

2*ZL1 13,3 87,50 18,53 18,3 21,0 39,9

3*ZL1 18,04 80,91 25,12 26,8 31,0 54,1

4*ZL1 20,49 77,52 28,51 31,7 37,0 61,5

5*ZL1 21,96 75,48 30,55 34,9 40,0 65,9

6*ZL1 22,95 74,10 31,93 37,1 43,0 68,9

7*ZR 23,66 73,11 32,92 38,8 45,0 71,0

Tabelul 5.4. Componentele simetrice, factorii de nesimetrie de curent şi curentul pe nul pentru Cazul 2

Case I0

[%] I1 [%]

I2 [%]

kI2 [%]

kI2

IEC UN0

[V]

ZL1 0 106 0 0 0 0

2*ZL1 0 84,81 21,21 13,0 25 50,30

3*ZL1 0 75,72 30,30 21,0 40 70,07

4*ZL1 0 70,66 35,34 26,2 50 80,58

5*ZL1 0 67,45 38,56 29,8 57 87,14

6*ZL1 0 65,22 40,78 32,5 63 91,62

7*ZR 0 63,59 42,42 34,6 67 94,86

Valoarea de referinţă a factorului de nesimetrie de curent pentru cele două cazuri este componenta de secvenţă pozitivă.

Din Tabelul 5.3 şi Tabelul 5.4 se observă că odată cu creşterea nesimetriei pe faza L1, valorile indicatorului de nesimetrie negativ de curent, calculat cu cele două relaţii, creşte. De asemenea creşte curentul pe nul şi tensiunea de deplasare a nulului. Deplasarea nulului are consecinţe grave asupra nesimetriei de tensiune, provocând creşterea tensiunii pe fazele cu impedanţa mai mare.

În cazul consumatorilor liniari cu nul de lucru diferenţa dintre factorii de nesimetrie negativi de curent, calculaţi cu relaţiile date de IEEE 1159-95 şi IEC 61000-4-30, este redusă. În cazul consumatorilor liniari fără nul de lucru se observă că odată cu creşterea curentului de pe faza L1 creşte şi nivelul factorului de nesimetrie negativ de curent. Factorul kI calculat cu relaţia dată de IEEE nu reflectă cazul real al dezechilibrului, fiind mult mai mic decât factorul real k2I, care se obţine cu considerarea valorilor efective ale curenţilor de fază şi a defazajului corespunzător.

Odată cu creşterea impedanţei pe faza L1, deci cu scăderea curentului, creşte factorul de nesimetrie.

În cazul consumatorilor cu nul de lucru, valorile factorului de nesimetrie, calculate cu cele două relaţii, sunt apropiate.

În cazul consumatorilor fără nul de lucru există o diferenţă între nivelul factorilor de dezechilibru calculaţi cu cele două relaţii: valorile factorului de nesimetrie calculate cu relaţia IEEE sunt mult mai mici decât valorile calculate cu relaţia IEC.

Metodele de evaluare a dezechilibrului recomandate de standarde au avantaje diferite: metoda IEEE este uşor de aplicat dar rezultatele nu au o precizie bună, metoda IEC este precisă, dar prelucrarea datelor este complexă.

Page 55: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

55

Pentru utilizarea eficientă a metodei IEC, sunt necesare aplicaţiile software flexibile, aplicabile în diferite regimuri de funcţionare ale consumatorilor. Studiul influenţei regimului de funcţionare este facilitat prin utilizarea programului de calcul în mediul LabView a factorilor de nesimetrie de tensiune şi curent. Unele aparatele de măsură disponibile pe piaţă au deja incluse aceste standarde, şi utilizează sisteme de măsurare independente. Pentru a analiză regimul dezechilibrat este necesar să se verifice clasa de precizie a aparatului de monitorizare utilizat. Prin folosirea acestui program (pachet de module) se simplifică modul de analiză a regimului dezechilibrat.

Aplicaţia software în mediul LabVIEW 8.1 concepută de autor permite calculul rapid şi precis a indicatorilor specifici ai regimului nesimetric, cunoscând caracteristicile consumatorilor alimentaţi de la o reţeaua trifazată. Software-ul a fost aplicat în cazul unui consumator rezistiv cu/fără nul de lucru, pentru care a fost făcută analiza nesimetriei.

Pentru cazurile studiate, simulările numerice arată că valoarea curentului de nul este mai mare pentru consumatorii dezechilibraţi.

Instrumentele de măsurare virtuale dezvoltate în mediul LabVIEW sunt utile pentru proiectarea sistemelor de monitorizare a calităţii energiei electrice. Aceste instrumente sunt o alternativa puternica a sistemelor clasice prin avantajele lor:

- uşor de achiziţionat de prelucrare a datelor; - dezvoltarea şi optimizarea structurii sistemelor de măsurare şi monitorizare, în

funcţie de cerinţe; - costurile reduse ale sistemelor de monitorizare în raport cu performanţele lor.

Aplicaţie dezvoltată în LabVIEW poate fi utilizată ca parte a unui sistem de măsurare pentru care mai este nevoie de sistemul de achiziţii de date.

Instrumentul dezvoltat poate fi utilizat pentru simularea numerică a funcţionării reţelelor electrice cu schema de conectare cunoscută a priori deoarece consumatorii pot fi drastic afectaţi când se află sub influenta unui mare dezechilibru de tensiune. 5.3. Modul software pentru monitorizarea indicatorilor de nesimetrie în regim

deformant şi dezechilibrat

5.3.1. Descrierea programului Programul PS-DEF-DEZ-var 1 pentru monitorizarea indicatorilor de nesimetrie

în regim deformant şi dezechilibrat realizat şi prezentat de autor este un instrument virtual realizat în limbajul de programare Java, limbaj simplu de utilizat şi care dispune de o multitudine de librării online ce pot fi utilizate gratuit.

Programul de calcul realizat de autor permite calculul indicatorilor regimului deformant şi dezechilibrat, pe baza modelului componentelor simetrice. Programul permite, de asemenea, determinarea curentului de nul şi a tensiunii de deplasare a nulului, mărimi utile în asigurarea securităţii reţelei electrice trifazate de joasă tensiune.

Cu acest program se poate face analiza şi controlul nesimetriei, datele obţinute fiind afișate sub formă grafică şi tabelară. Acest instrument semnalizează/ avertizează sonor şi optic depăşirea nivelului curentului de nul şi a factorilor de nesimetrie impuși prin normative.

Schema logică (Fig. 5.19) cuprinde trei module: <MANUAL>, <MONITORIZARE> şi < EVALUARE>. La ultimele două module există o comandă <SINUSOIDAL / NESINUSOIDAL> pentru a calcula factorii de nesimetrie pentru cele două regimuri de funcţionare.

Funcţionarea în modul de lucru <MANUAL> este realizată prin introducerea datelor de intrare, tensiuni, curenţi de fază precum şi defazajul lor, urmat de

Page 56: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

56

comanda <PORNIT> ce are ca rezultat determinarea şi afişarea: componentele simetrice ale tensiunii (zero, pozitivă şi negativă) utilizând relaţiile (4.25.); componentele simetrice ale curentului (zero, pozitiv şi negativ) utilizând relaţiile asemănătoare cu (4.25.); factorul de nesimetrie negativ de tensiune, utilizând relaţia (4.26), propuse de IEC 61000-4-30; factorul de nesimetrie negativ de curent, utilizând relaţia (4.29), propuse de IEC 61000-4-30; factorul de nesimetrie negativ de tensiune utilizând relaţia (4.37) propusă de IEEE 1159-95; factorul de nesimetrie negativ de curent utilizând relaţia asemănătoare cu (4.37.) propusă de IEEE 1159-95; valoarea curentului de nul, utilizând relaţia (4.40); valoarea tensiunii de deplasare a nulului.

a)

b)

c)

Fig. 5.19. Schema logica pentru calcul al componentelor simetrice şi al factorului de nesimetrie negativ de tensiune si curent pentru, modul de lucru <MANUAL> a),

modul de lucru <MONITORIZARE> b), modul de lucru <EVALUARE> c) Al doilea modul <MONITORIZARE> este realizat conform schemei logice

prezentate în Fig. 5.19.b. Funcţionarea acestui modul este identică cu cea a modulului <MONITORIZARE> de la programul soft PS-NESIMETRIE-Var 1.

Noutatea acestui program soft este introducerea comenzii <NESINUSOIDAL> la care se calculează şi se afişează componentele tensiunilor/curenţilor de fază şi indicatorii de nesimetrie şi distorsiune armonică, precum şi spectrul armonicilor. După care așteaptă o nouă comandă.

Page 57: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

57

Al treilea mod de lucru reprezintă modulul <EVALUARE> care este realizat conform schemei logice din Fig. 5.19.c. Funcţionarea acestui modul este identică cu cea a modulului <EVALUARE > de la programul soft PS-NESIMETRIE-Var 1. Noutatea acestui program soft este introducerea comenzii <NESINUSOIDAL> la care se calculează se afişează şi se reprezintă grafic: factorul total de distorsiune pentru curent (TPDI), Factor total de nesimetrie pentru curent (TPUI), factorul total a curentului de fază nesimetric (NTPI), raportul între componenta curentului nesimetric de fază al fundamentalei şi componenta curentului simetric de fază al fundamentalei

( 1u

pIk ), raportul între componenta curentului de nul nesimetric şi componenta

curentului de nul ( u

NIk ) şi raportul între componenta curentului de nul distorsionat şi

componenta curentului de nul ( d

NIk ).

5.3.2. Utilizarea softului PS-DEF-DEZ-var 1 pentru studiul regimului deformant

si dezechilibrat În vederea validării aplicaţiei concepute în limbajul de programare Java, s-a

considerat regimul deformant şi dezechilibrat produs de un consumator cu profil industrial, alimentat dintr-un post de transformare de 20 / 0.4 kV.

Pentru testarea modulului PS-DEF-DEZ-var 1 se analizează regimul deformant şi dezechilibrat produs de consumator timp de trei ore. Datele preluate sunt cela înregistrate de la sistemul de monitorizare ( Anexa 5).

Programul de calcul în Java permite prelucrarea datelor şi determinarea indicatorilor ce caracterizează regimul deformant şi dezechilibrat, cunoscând caracteristicile consumatorului trifazat: valorile tensiunilor şi curenţilor de fază, defazajul acestora precum şi armonicile de curent şi de tensiune.

În Fig. 5.21 este prezentat panoul frontal al aplicaţiei cu rezultatele obţinute pentru factorii de nesimetrie negativi de tensiune şi curent, propuşi de IEC şi IEEE, în

modulul <MANUAL> cu consumatori liniari având 321 LLL III şi

0,,0 120120 321 LLL .

Fig. 5.21. Panoul frontal al modulului < MANUAL > cu afişarea datelor pentru un caz ideal emulat - consumator liniar echilibrat

În Fig. 5.22 este prezentat panoul frontal al aplicaţiei cu rezultatele obţinute

pentru determinarea factorilor de nesimetrie negativi de tensiune şi de curent, propuşi de IEC şi IEEE, pentru modulul <MONITORIZARE> în regim sinusoidal.

Page 58: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

58

Fig. 5.22. Panoul frontal al modulului < MONITORIZARE > cu afişarea datelor

pentru un caz ideal emulat - consumator liniar dezechilibrat În Fig. 5.23 este prezentat panoul frontal al aplicaţiei cu rezultatele obţinute

pentru determinarea componentele curenţilor de fază şi a indicatorilor de nesimetrie şi distorsiune armonică pentru modulul <MONITORIZARE> în regim dezechilibrat şi deformant.

Fig. 5.23. Reprezentarea grafică a valorilor efective a componentelor armonice de curent şi de tensiune pentru modulul <MONITORIZARE>

În Fig. 5.24 este prezentat panoul frontal al aplicaţiei cu rezultatele obţinute

pentru determinarea factorilor de nesimetrie negativi de tensiune şi de curent precum reprezentarea grafică a variaţiei curentului de nul şi a factorilor de nesimetrie de curent, pentru modulul <EVALUARE> în regim dezechilibrat.

Fig. 5.24. Variaţia factorului de nesimetrie negativ de curent şi curentului de nul

pentru modulul <EVALUARE> în regim deformant şi dezechilibrat

Page 59: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

59

Din Fig. 5.22 se poate observa cum regimul nesimetric este influenţat atât de

inegalitatea în modul cât şi în argument al curenţilor de fază. Analiza realizată asupra studiului de caz considerat indică: o repartiţie inegală

pe cele trei faze a consumatorilor monofazaţi; existenţa receptoarelor bifazate şi trifazate dezechilibrate; niveluri diferite de poluare cu armonici pe faze. Studiul influenţei acestor regimuri de funcţionare, este facilitat prin utilizarea programului de calcul în limbajul de programare Java a factorilor de nesimetrie de tensiune şi curent.

5.4. Concluzii Pentru realizarea analizei funcţionării sistemului de alimentare la consumator în

regim dezechilibrat s-a conceput un program realizat în mediul de programare LabVIEW, PS-NESIMETRIE-Var 1, care permite evaluarea indicatorilor de calitate ai regimului nesimetric în punctul comun de cuplare. Validarea softului s-a făcut utilizând un program realizat în Mathcad.

Programul PS-NESIMETRIE-var 1, are ca scop facilitarea studiului influenţei regimului dezechilibrat asupra sistemului de alimentare la consumator prin calculul rapid şi precis a indicatorilor specifici ai regimului nesimetric, cunoscând caracteristicile consumatorilor.

Cu programul PS-NESIMETRIE-var 1 s-a realizat analizarea regimului nesimetric în punctul de cuplare la sistemul de alimentare la un consumator cu sarcini monofazate rezistive, cu/fără conductor de nul. Pentru realizarea regimului nesimetric, s-a variat (prin simulare numerica) valoarea efectivă a curentului IL1 pe faza L1, cu menţinerea relativ constante valorile curenţilor IL2 şi IL3 pe fazele L2 şi L3.

Modificarea impedanţei pe o fază are ca efect o creştere a factorul de nesimetrie. În cazul consumatorilor cu nul de lucru, valorile factorului de nesimetrie, calculat cu cele două relaţii, sunt apropiate (evaluarea numerică în procente). În cazul consumatorilor fără nul de lucru există o diferenţă între factorii de dezechilibru calculaţi cu cele două relaţii, în funcţie de nivelul de nesimetrie.

În cazul consumatorilor fără nul de lucru valorile factorului de nesimetrie calculate cu relaţia IEEE sunt în general mult mai mici decât valorile calculate cu relaţia IEC.

Metodele de evaluare a dezechilibrului recomandate de standarde au avantaje diferite: metoda IEEE este uşor de aplicat dar rezultatele nu au o precizie bună, metoda IEC este precisă, dar prelucrarea datelor este complexă. Pentru utilizarea eficientă a metodei IEC, sunt necesare aplicaţiile software flexibile, aplicabile în diferite regimuri de funcţionare ale consumatorilor.

Datorită creşterii ponderii consumatorilor dezechilibraţi se impune monitorizarea continuă a regimului de funcţionare a acestora de către operatorul de distribuţie a energiei electrice, cu stabilirea nivelului de nesimetrie a sistemelor de tensiune şi curent.

Aplicaţia concepută de autor în limbajul de programare Java permite calculul rapid al indicatorilor specifici regimului nesimetric, cunoscând caracteristicile consumatorilor alimentaţi de la reţeaua trifazată.

Programul PS-NESIMETRIE-var 2 a fost dezvoltat pentru a putea fi implementat într-un sistem de monitorizare şi este un instrument virtual realizat în limbajul de programare Java, limbaj simplu de utilizat;

Modulul realizat de autor are ca scop preluarea datelor obţinute de la sistemul de monitorizare a calităţii energiei electrice în PCC, pentru calculul indicatorilor regimului dezechilibrat pe baza modelului componentelor simetrice şi semnalizarea/ avertizarea sonoră şi optică a depăşirii nivelului curentului de nul şi a factorilor de nesimetrie de curent/tensiune impuşi prin normative.

Page 60: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

60

Cu programul PS-NESIMETRIE-var 2 s-a analizat regimul nesimetric produs de un consumator cu profil industrial, alimentat dintr-un post de transformare de 20/0,4 kV, pe o durată de analiză de trei ore.

Programul permite prelucrarea datelor şi determinarea indicatorilor ce caracterizează regimul dezechilibrat, cunoscând caracteristicile consumatorului trifazat: valorile tensiunilor şi curenţilor de fază, defazajul.

Avantajele utilizării programul PS-NESIMETRIE-var 2: - este util în exploatare pentru monitorizarea reţelelor electrice şi a

consumatorilor pentru a prevenii producerea de avarii datorită creşterii curentului de nul şi a tensiunii de deplasare a nulului ;

- modulul permite analiza unor avarii apărute în sistemul de alimentare pentru stabilirea cauzelor ce au provocat defectul;

- programul este util în educaţie pentru investigarea şi proiectare optimală a sistemului de alimentare a consumatorilor funcţionând în regim simetric/ nesimetric;

- instrumentele de măsurare virtuale sunt utile pentru proiectarea sistemelor de monitorizare a calităţii energiei electrice. Al treilea program PS-DEF-DEZ-var 1 are ca scop calculul şi monitorizarea

indicatorilor regimului deformant şi dezechilibrat, pe baza modelului componentelor simetrice. Cu acest program se face analiza şi controlul regimului nesimetric, datele obţinute fiind afişate sub formă grafică şi tabelară şi permit semnalizarea/ avertizarea sonoră şi optică a depăşirii nivelului curentului de nul şi a factorilor de nesimetrie de curent/tensiune impuşi prin normative.

Cu programul PS-DEF-DEZ-var 1 s-a realizat analizarea regimului deformant şi dezechilibrat produs de un consumator cu profil industrial, alimentat dintr-un post de transformare de 20/0,4 kV, timp de trei ore.

Indicatorii TPDI si TPUI oferă informaţii şi în același timp semnalizează / explicitează/ diferenţa dintre nesimetria sistemelor trifazate produsă de dezechilibre şi distorsiunile armonice.

Rezultatele acestui studiu sunt utile în: caracterizarea nesimetriei şi distorsiunilor armonice în sistemele de putere; stabilirea de standarde industriale pentru funcţionarea consumatorilor sensibili; studiul calităţii energiei electrice cum ar fi proiectarea şi construcţia de sisteme cu sarcini echilibrate pe baza metodei propuse.

Page 61: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

61

Capitolul 6

CONCLUZII FINALE ŞI CONTRIBUŢII PERSONALE

Concluzii finale

Sistemul de alimentare la consumator (SAC) include instalaţia de distribuţie la furnizor, instalaţia de distribuţie la utilizator şi consumatorul, unde se găsesc instalaţiile de utilizare/conversie a energiei electrice.

Strategia actuală privind calitatea şi eficienţa energetică în sistemul de alimentare la consumator include ca puncte cheie creşterea eficienţei energetice, siguranţa şi securitatea sistemului de alimentare la consumator funcţionând în regim deformant şi dezechilibrat.

Referitor la stadiul actual al cercetărilor privind calitatea şi eficienţa energetică în sistemul de alimentare la consumator, se relevă următoarele: - Perspectiva implementării pe scară largă în SAC a surselor distribuite de energie

electrică bazate pe resurse regenerabile determină transformarea reţelelor pasive în reţele active, în care transferul de energie este bidirecţional. Se ridică astfel noi probleme privind siguranţa în exploatare, calitatea şi eficienţa energetică;

- Pentru SAC sunt necesare noi abordări pentru stabilirea de proceduri de menţinere a nivelului indicatorilor de calitate a energiei electrice la valorile stabilite prin normative şi de asigurare a protecţiei omului şi a echipamentelor electrice împotriva defectelor;

- Creșterea numărului de consumatori neliniari face ca monitorizarea calităţii energiei electrice la punctul comun de cuplare (PCC) din punct de vedere al distorsiunii armonice să fie greoaie, ceea ce impune continuarea studiilor pentru elaborarea unor indicatori practici de caracterizare a calităţii energiei electrice livrate.

Având în vedere stadiul actual al cercetărilor privind calitatea şi eficienţa energetică în sistemul de alimentare la consumator s-a definit ca obiectiv central al prezentei teze de doctorat stabilirea de soluţii pentru creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator. S-au avut în vedere ca obiective specifice: stabilirea de soluţii pentru optimizarea structurii sistemului de alimentare la consumator şi dezvoltarea de instrumente pentru asigurarea protecţiei omului şi a echipamentelor electrice; dezvoltarea de instrumente de cuantificare şi monitorizare a indicatorilor de calitate ai energiei electrice cu considerarea regimurilor dezechilibrate şi deformante.

Contribuţiile cercetării din prezenta teză de doctorat sunt sistematizate şi prezentate în continuare.

1. Analiza şi modelarea structurii sistemului de alimentare la consumator şi a schemelor de protecţie.

Analiza efectuată de autor asupra sistemului de alimentare la consumator pune în evidenţă faptul că deşi în prezent sunt analizate şi optimizate structurile reţelelor electrice de joasă tensiune, totuşi, datorită implementării pe scară largă a surselor distribuite de energie electrică bazate pe resurse regenerabile şi a creşterii numărului de consumatori monofazaţi care au incluse echipamente de electronică de putere, cerinţele pentru rezolvarea problemelor noi privind calitatea şi eficienţa energetică reclamă noi soluţii.

Cele mai utilizate structuri ale sistemului de alimentare la consumator sunt cele nord-americane şi europene.

Page 62: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

62

În sistemul de alimentare nord-american reţeaua de joasă tensiune este descentralizată, bazată pe transformatoare mici, instalate la centrele de consum sau foarte aproape de acestea, cu un sistem de distribuţie de joasă tensiune restrâns sau chiar inexistent, fiecare transformator alimentând 1-15 consumatori, în funcţie de densitatea de sarcină existentă.

În sistemul european, reţeaua de joasă tensiune este centralizată şi se bazează pe un număr mare de posturi de transformare de putere ridicată şi o reţea extinsă de joasă tensiune deservind 10 – 200 consumatori.

Există avantaje şi dezavantaje la ambele tipuri de sisteme de alimentare: - sistemul european este mai costisitor, dar este compatibil cu tipurile de sarcini şi

configuraţii specifice Europei; sistemul este mai flexibil în reţelele urbane, deoarece transformatoarele pot fi poziţionate aproape de consumatori;

- sistemul nord-american este mai flexibil în cazul reţelelor rurale sau a zonelor unde sarcinile sunt dispersate; siguranţa în funcţionare este asigurată prin legarea multiplă la pământ a neutrului distribuit;

- în sistemul european impedanţa este mare şi din acest motiv defectele sunt mai uşor de detectat;

- fiabilitatea sistemul nord-american are un nivel ridicat deoarece se produc mai puţine întreruperi în alimentarea consumatorilor decât în sistemul european iar pentru a ajunge la acelaşi nivel de fiabilitate, în reţelele europene este nevoie de instalarea mai multor echipamente de protecţii şi comutaţie;

- poluarea vizuală este mai redusă în sistemul european deoarece reţelele electrice de joasă tensiune pot fi construite în cablu.

În prezenta teză s-a pus în evidenţă necesitatea conceperii unor structuri adecvate pentru sistemul de alimentare la consumator, care să funcţioneze fără întreruperi, la parametrii normali şi să se asigure protecţia personalului împotriva evenimentelor periculoase.

Studiile efectuate de autor în domeniul calităţii energiei electrice indică faptul că regimul nesinusoidal şi nesimetric este un proces complex care necesită o caracterizare detaliată. Indicatorii de calitate a energiei electrice în sistemele de alimentare la consumator sunt definiţi pe baza metodei recomandată de normele IEC, cea a componentelor simetrice, aceasta fiind aplicabilă numai pentru mărimi sinusoidale. Prezenţa regimului deformant face ca această metodă să fie aplicabilă numai pe fundamentală, iar factorii de nesimetrie să definească nesimetria numai pentru acest caz. Datorită utilizării acestei metode se obţin date cu erori importante privind evaluarea nesimetriei. Pentru eliminarea acestor erori în prezenta teză se arată cum prin descompunerea armonicilor în sisteme de componente simetrice se pot introduce indicatori care descriu mai adecvat regimul deformant şi dezechilibrat.

2. Analiza eficienţei protecţiei în sistemul de alimentare la consumator

Analiza eficienţei protecţiei este un instrument de sinteză util pentru realizarea de studii, planificări şi dezvoltări ale protecţiilor în sistemul de alimentare la consumator. Analiza efectuată arată deficienţele celor trei tipuri de scheme de protecţii.

Pentru schema de protecţie TT, suma tensiunilor de atingere a instalaţiei de legare la pământ de exploatare şi de protecţie este constantă şi egală cu tensiunea de fază, indiferent de valorile rezistentelor celor două instalaţii de legare la pământ. Cel puţin una dintre cele două tensiuni ale instalaţiilor de protecţie pot să depăşească valorile maxime admise.

Pentru a reduce valorile tensiunile accidentale sub valoarea maximă admisă (50 V), precum şi intensitatea curentului electric prin corpul uman în cazul atingerii indirecte, se impune egalizarea potenţialelor. Astfel, toate elementele conductoare

Page 63: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

63

care pot intra accidental sub tensiune sau pot fi atinse simultan de către om sunt legate galvanic între ele cu ajutorul unei instalaţii de legare la pământ care are impedanţă proprie cât mai mică. Instalaţia de legare la pământ utilizată pentru obţinerea egalizării potenţialelor se realizează prin executarea unei reţele metalice din fier-beton care este inclusă în fundaţia construcţiei. Această metodă este realizată cu costuri ridicate şi necesită obţinerea continuităţii electrice a reţelei metalice din planşeu.

Tensiunile de atingere nu depind de valorile absolute ale rezistenţelor instalaţiilor de legare la pământ, ci de raportul acestora. Acest fapt reprezintă un dezavantaj important al protecţiei prin legare la pământ, aplicate în reţelele având neutrul legat la pământ.

În cazul instalaţiilor de protecţie TN conductorul de nul de protecţie (PE) şuntează rezistenţele prizelor de pământ de protecţie şi de exploatare. Astfel, prin folosirea conductorului de nul de protecţie electrică defectul transversal devine un scurtcircuit.

Pentru a obţine o protecţie eficientă se impune dimensionarea corectă a conductorului de nul dintre sursa de alimentare şi masa receptorului. Prin proiectarea corectă a schemei de protecţie, valoarea curentului de scurtcircuit va depăşi de cel puţin 3,5 ori curentul nominal al celei mai apropiate siguranţe fuzibile şi de 1,5 ori curentul de declanşare rapidă al întrerupătorului care alimentează echipamentul defect. Pentru a reduce riscul de electrocutare timpul de deconectarea a circuitului defect va fi mai mic de 0,2 secunde.

În schema de protecţie de tip TN se impune ca nulul de protecţie să fie legat la pământ, pentru a obţine: o valoare a tensiunii de deplasarea a nulului sub valoarea maximă admisă; protecţia de rezervă împotriva electrocutării să fie asigurată de protecţie prin legarea la pământ.

Din punct de vedere al siguranţei reţelelor electrice de joasă tensiune, se consideră că instalaţiile de legare la pământ asigură protecţia instalaţiilor, prin asigurarea căilor de circulaţie a curenţilor prin prizele de pământ şi conductoarele de legare la pământ. Scopul acestor căi de curent este de întoarcere a curenţilor de dezechilibru la punctul neutru al reţelei de joasă tensiune pentru obţinerea unor valori reduse ale tensiunilor de atingere, astfel se evită electrocutarea prin atingere indirectă. Această metodă este valabilă în ipoteza că nu este posibilă întreruperea conductorului de nul. Deci, din punct de vedere al măsurilor de protecţie nu se ia în considerare întreruperea conductorului de nul şi rămânerea reţelei electrice cu neutrul izolat.

Datorită structurii reţelelor electrice de joasă tensiune, există posibilitatea să apară defecte datorită întreruperilor conductoarelor de nul din următoarele cauze:

- degradarea conductoarelor de nul şi a legăturilor acestora la bornele sau barele de nul din tablourile de distribuţie de la posturile de transformare, firidele de branşament şi la abonaţi;

- existenţa de instalaţii de legare la pământ necorespunzătoare cu: conductoare de legare la pământ şi electrozi ai prizelor corodate; legături de legare la pământ întrerupte; rezistenţă de dispersie cu valori care depăşesc limitele admise;

- lipsa instalaţiilor de legare la pământ în cazul: LEA cu conductoare torsadate izolate; reţelelor de cabluri de joasă tensiune. Din analiza prezentată, reiese că se impun măsuri suplimentare de protecţie la

întreruperea conductorului de nul pentru îmbunătăţirea securităţii instalaţiilor electrice de alimentare la consumator.

Reţelele de protecţie de tip IT sunt avantajoase din punct de vedere al protecţiei personalului şi a echipamentelor electrice, cu condiţia ca izolaţia reţelei să se

Page 64: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

64

menţină la valori ridicate pe tot traseul liniei. În situaţia în care avem mai mulţi consumatori conectaţi la aceeaşi reţea electrică, este greu de obţinut o rezistenţă de izolaţie cu valori mici, cea ce prezintă un dezavantaj al acestei reţele.

Reţelele de tip IT sunt utilizate în zonele de lucru foarte periculoase deoarece este o metodă de protecţie eficientă împotriva electrocutărilor prin atingere indirectă.

Protecţia prin legare la pământ a maselor receptoarelor se realizează prin intermediul unei reţele generale de legare la pământ, aceasta constituind măsura de protecţie principală împotriva atingerilor indirecte. Este necesar ca toate receptoarelor să fie legate la reţeaua comună de protecţie, un singur utilaj nelegat la aceasta putând conduce la apariţia unor tensiuni accidentale periculoase, în cazul dublelor puneri la pământ, chiar dacă pentru toate celelalte utilaje este prevăzută legătura de egalizare a potenţialelor. Din acelaşi motiv, atunci când mai multe tronsoane de reţea sunt alimentate de la o aceeaşi sursă, reţelele generale de protecţie ale tuturor tronsoanelor trebuie să fie legate între ele.

Reţeaua generală de protecţie trebuie să fie legată la cel puţin două prize de pământ, situate în puncte diferite iar legăturile dintre prizele de pământ şi reţeaua comună de legare la pământ de protecţie trebuie să se realizeze prin cel puţin două conductoare. Aceste prize de pământ trebuie să fie realizate în aşa fel încât rezistenţele de dispersie să aibă valori suficient de mici încât rezistenţa globală a instalaţiei generale de legare la pământ de protecţie să fie mai mică de 2 Ω, în cazul locurilor de muncă foarte periculoase şi de 4 Ω pentru restul instalaţiilor şi echipamentelor electrice.

3. Modelări şi evaluări privind protecţia de nul la consumator în regim de defect

Modelarea şi evaluarea protecţiei de nul la consumator în regim de defect s-a realizat pentru reţele electrice care funcţionează cu conductor de nul în regim normal de funcţionare şi în regim de funcţionare cu conductorul de nul întrerupt. Prin efectuarea analizei sistemului de alimentare la consumator s-a verificat şi influenţa rezistenţei de dispersie a prizei de pământ asupra eficienţei sistemului de protecţie.

Studiul de caz pentru analiza funcţionării protecţiei de nul la consumator în regim de defect a avut ca obiectiv determinarea tensiunilor şi curenţilor de fază precum şi tensiunea de deplasare a nulului, în caz de funcţionare în regim de defect cu conductorul de nul întrerupt în zona postului de transformare şi a liniei electrice. Această analiză s-a realizat prin simularea alimentării consumatorului cu o fază în

regim apropiat de întrerupere ( 1LR ) şi de scurtcircuit ( 01 LR ).

Rezultatele obţinute servesc la justificarea optimizării şi proiectării protecţiei în sistemul de alimentare la consumator.

4. Analiza eficienţei protecţiei la scurtcircuit a sistemului de alimentare la consumator

Analiza eficienţei protecţiei la scurtcircuit a sistemului de alimentare la consumator, este realizată prin implementarea schemei logice dezvoltate de autor pentru simularea sistemului de protecţie la consumator în mediul Mathcad. Pe baza schemei echivalente cu metoda componentelor simetrice se calculează curentul de scurtciruit monofazat, bifazat şi trifazat. Se determină lungimea maximă a liniei electrice de alimentare cu considerarea restricţiile impuse de cădere a tensiune şi limitarea curentului de scurtcircuit. Studiul de caz este realizat pentru trei tipuri de linii de alimentare: cablu de cupru, cablu de aluminiu şi linie aeriană în cablu torsadat. Simulările analizate pun în evidenţă influenţa puterii postului de transformatore şi a secţiunii liniei electrice de alimentare asupra valorii curentului de scurtcircuit monofazat, bifazat şi trifazat precum şi a valorii căderii de tensiune la bornele consumatorului. Din analiza prezentată, reiese că pentru a creşte eficienţa protecţiei

Page 65: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

65

şi a calităţii energiei electrice în sistemul de alimentare la consumator este eficientă utilizarea unei secţiune mai mari a conductorului de nul, iar posturile de transformare să fie de puteri mai mici şi plasate în centrul de greutate al consumatorului.

5. Dezvoltarea unui algoritm pentru analiza efectelor regimului deformant şi dezechilibrat asupra echipamentelor electrice

Algoritmul propus permite analiza formelor de undă a sistemelor de alimentare la consumator ce sunt distorsionate şi dezechilibrate. Au fost analizaţi noi indicatori ai regimului distorsionat şi dezechilibrat. Aceşti indicatori pot fi utilizaţi alături de indicatori din standardele în vigoare. Algoritmul dezvoltat conţine următoarele etape de lucru: se introduc datele primare (valorile armonicilor de curent şi defazajul lor); se aplică matricea de transformare, pentru obţinerea componentelor simetrice de curent I1, I2, I0 corespunzătoare fiecărei armonici şi defazajul acestora; se realizează calculul factorilor de nesimetrie; se determină componentele curentului de nul şi a indicatorilor de nesimetrie şi distorsiune.

Avantajele utilizării acestui model sunt determinarea şi analiza indicatorilor de nesimetrie pentru caracterizarea regimului de funcţionare a sistemului de alimentare la consumator precum şi proiectarea şi construcţia de sisteme cu sarcini echilibrate.

6. Conceperea unui modul software în mediul de programare LabVIEW pentru determinarea indicatorilor de nesimetrie în regim dezechilibrat

Programul soft dezvoltat de autor este un instrument virtual care permite calculul indicatorilor regimului dezechilibrat pe baza modelului componentelor simetrice, cu evaluarea, cu costuri reduse, a indicatorilor de calitate ai regimului nesimetric în punctul comun de cuplare a sistemului de alimentare la consumator. Datele de intrare sunt valorile efective şi defazajul pentru tensiuni şi curenţi de fază. Se determină şi se afişează: componentele simetrice ale tensiunii (zero, pozitivă şi negativă); componentele simetrice ale curentului (zero, pozitiv şi negativ); factorul de nesimetrie negativ de tensiune, propusă de IEC; factorul de nesimetrie negativ de curent, propusă de IEC; factorul de nesimetrie negativ de tensiune, propusă de IEEE; factorul de nesimetrie negativ de curent, propusă de IEEE. Sunt determinate şi indicate valorilor efective ale tensiunii de deplasare a nulului şi ale curentului de nul şi se vizualizează formele de undă ale tensiunilor şi curenţilor de fază. Acest instrument semnalizează/ avertizează sonor şi optic depăşirea nivelului curentului de nul, dacă este mai mare decât 20 % din curentul de fază mediu.

Acest instrument poate fi utilizat în activitatea de proiectare optimală, în activitatea de monitorizare continuă a sistemului de alimentare la consumator, în cazul când se funcţionează continuu în regim nesimetric de tensiune, în semnalizări la schemele de protecţie.

7. Conceperea unui modul software în mediul de programare Java pentru monitorizarea indicatorilor de nesimetrie în regim dezechilibrat

Programul soft dezvoltat de autor este un instrument virtual, ce permite monitorizarea sistemului de alimentare la consumator şi calculul indicatorilor regimului dezechilibrat, pe baza modelului componentelor simetrice. Programul permite, de asemenea, determinarea curentului de nul, mărime utilă în asigurarea securităţii reţelei electrice trifazate de joasă tensiune.

Cu acest program se poate face analiza şi controlul nesimetriei, datele obţinute fiind afișate sub formă grafică şi tabelară. Acest instrument semnalizează/ avertizează sonor şi optic depăşirea nivelului curentului de nul şi a factorilor de nesimetrie impuși prin normative.

Page 66: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

66

Software-ul propus cuprinde trei module: <MANUAL>, <MONITORIZARE> şi < EVALUARE>.

Funcţionarea în modul de lucru <MANUAL> este realizată prin introducerea datelor de intrare, tensiuni, curenţi de fază precum şi defazajul lor, urmat de comanda <PORNIT> ce are ca rezultat determinarea şi afişarea: componentele simetrice ale tensiunii (zero, pozitivă şi negativă); componentele simetrice ale curentului (zero, pozitiv şi negativ); factorul de nesimetrie negativ de tensiune propus de IEC; factorul de nesimetrie negativ de curent propus de IEC; factorul de nesimetrie negativ de tensiune propus de IEEE; factorul de nesimetrie negativ de curent propus de IEEE; valoarea curentului de nul).

Prin modulul <MONITORIZARE>, se citesc în timp real datele salvate de la sistemul de monitorizare (tensiuni/curenţi defazajul lor) dintr-un fişier de tip Excel. Cu aceste date se determină componentele de secvenţă zero, pozitivă, negativă precum şi factorii de nesimetrie negativi de tensiune şi curent. Aceste iteraţii se repetă cât timp nu apar nesimetrii. Atunci când apare o nesimetrie mai mare decât cea reglementată, programul avertizează optic şi sonor evenimentul şi indica valorile calculate. Osciloscoapele vor indica formele de undă ale tensiunilor şi curenţilor de fază precum şi a curentului de nul. Se va opri alarma, după care se așteaptă o altă comandă.

Prin modulul <EVALUARE, se face o evaluare a indicatorilor regimului dezechilibrat pentru o perioadă prestabilită. După ce se stabileşte perioada de evaluare a parametrilor reţelei electrice de joasă tensiune, programul citeşte din fişierul de tip Excel datele de intrare salvate de la sistemul de monitorizare a reţelei electrice de joasă tensiune pentru perioada selectată. Se determină şi se afişează componentele de secvenţă zero, pozitivă, negativă precum şi factorii de nesimetrie negativi de tensiune şi curent propuși de IEC și IEEE.

8. Conceperea unui software în mediul de programare Java, pentru monitorizarea indicatorilor de nesimetrie în regim deformant şi dezechilibrat

Programul soft dezvoltat de autor este un instrument virtual ce permite monitorizarea sistemului de alimentare la consumator precum şi calculul indicatorilor regimului deformant şi dezechilibrat, pe baza modelului componentelor simetrice. Programul permite, de asemenea, determinarea curentului de nul, mărime utilă în asigurarea securităţii reţelei electrice trifazate de joasă tensiune.

Cu acest program se poate face analiza şi controlul nesimetriei, datele obţinute fiind afișate sub formă grafică şi tabelară. Acest instrument semnalizează/ avertizează sonor şi optic depăşirea nivelului curentului de nul şi a factorilor de nesimetrie impuși prin normative.

Software-ul propus cuprinde trei module: <MANUAL>, <MONITORIZARE> şi < EVALUARE>. La ultimele două module există o comandă <SINUSOIDAL / NESINUSOIDAL> pentru a calcula factorii de nesimetrie pentru cele două regimuri de funcţionare.

Funcţionarea în modul de lucru <MANUAL> este realizată prin introducerea datelor de intrare, tensiuni, curenţi de fază precum şi defazajul lor, urmat de comanda <PORNIT> ce are ca rezultat determinarea şi afişarea: componentele simetrice ale tensiunii (zero, pozitivă şi negativă); componentele simetrice ale curentului (zero, pozitiv şi negativ); factorul de nesimetrie negativ de tensiune; factorul de nesimetrie negativ de curent; factorul de nesimetrie negativ de tensiune; factorul de nesimetrie negativ de curent; valoarea curentului de nul).

Prin modulul <MONITORIZARE>, se citesc în timp real datele salvate de la sistemul de monitorizare (tensiuni/curenţi defazajul lor) dintr-un fişier de tip Excel. Cu aceste date se determină componentele de secvenţă zero, pozitivă, negativă precum

Page 67: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

67

şi factorii de nesimetrie negativi de tensiune şi curent. Aceste iteraţii se repetă cât timp nu apar nesimetrii. Atunci când apare o nesimetrie mai mare decât cea reglementată, programul avertizează optic şi sonor evenimentul şi indica valorile calculate. Osciloscoapele vor indica formele de undă ale tensiunilor şi curenţilor de fază precum şi a curentului de nul. Se va opri alarma, după care se așteaptă o altă comandă. Prin comanda <NESINUSOIDAL> se calculează şi se afişează componentele tensiunilor/curenţilor de fază şi indicatorii de nesimetrie şi distorsiune armonică, precum şi spectrul armonicilor. După care așteaptă o nouă comandă.

Prin modulul <EVALUARE, se face o evaluare a indicatorilor regimului deformant şi dezechilibrat pentru o perioadă prestabilită. După ce se stabileşte perioada de evaluare a parametrilor reţelei electrice de joasă tensiune, programul citeşte din fişierul de tip Excel datele de intrare salvate de la sistemul de monitorizare a reţelei electrice de joasă tensiune pentru perioada selectată. Se determină componentele de secvenţă zero, pozitivă, negativă precum şi factorii de nesimetrie negativi de tensiune şi curent propuși de IEC și IEEE.

Prin comanda <NESINUSOIDAL> se calculează se afişează şi se reprezintă grafic: factorul total de distorsiune pentru curent (TPDI), Factor total de nesimetrie pentru curent (TPUI), factorul total a curentului de fază nesimetric (NTPI), raportul între componenta curentului nesimetric de fază al fundamentalei şi componenta

curentului simetric de fază al fundamentalei ( 1u

pIk ), raportul între componenta

curentului de nul nesimetric şi componenta curentului de nul ( u

NIk ) şi raportul între

componenta curentului de nul distorsionat şi componenta curentului de nul ( d

NIk ).

Validarea aplicaţiei s-a realizat pe un studiu de caz, prin efectuarea de măsurători în cazul unei reţele de alimentare dintr-un post de transformare de 20 / 0.4 kV a unui consumator industrial, care are în dotare mai multe echipamente de prelucrare a metalelor prin tehnologie laser. Testarea şi validarea s-a realizat prin comparare cu indicatorii obţinuţi cu analizoare omologate, HIOKI şi DPA, din cadrul Laboratorului CEM al Centrului de cercetare “Sisteme electrice avansate”, din cadrul Institutului de Cercetare-Dezvoltare-Inovare al Universităţii Transilvania din Braşov. Validarea s-a realizat şi prin modelul matematic implementat într-un program realizat în Mathcad.

Page 68: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

68

Contribuţii personale

Principalele contribuţii personale ale prezentei teze de doctorat sunt: - Definirea sistemului de alimentare la consumator ca element principal în lanţul de

transfer de energie de la furnizor la utilizator; - Sistematizarea cunoştinţelor privind structura şi caracteristicile sistemului de

alimentare la consumator; - Analiza detaliată a schemelor de protecţie TT, TN şi IT, cu fundamentarea

soluţiei de utilizare a schemei TN ca sistem de protecţie principal şi a schemei TT ca sistem de protecţie de rezervă;

- Conceperea unei metode de calcul a lungimii maxime a liniei de alimentare, utilă în proiectarea optimală sistemului de alimentare la consumator;

- Punerea în evidenţă a efectului scurtcircuitului monofazat, bifazat şi trifazat asupra lungimii maxime a liniei electrice de alimentare;

- Dezvoltarea unui algoritm pentru analiza efectelor regimului deformant şi dezechilibrat asupra echipamentelor electrice;

- Concepere şi implementarea unui modul software în mediul LabVIEW, pentru stabilirea indicatorilor de nesimetrie, calculaţi conform reglementărilor IEC şi IEEE;

- Conceperea şi implementarea unui modul software în mediul Java, pentru prelucrarea datelor obţinute la monitorizarea regimului dezechilibrat în reţelele electrice trifazate;

- Conceperea şi implementarea unui modul software în mediul Java, pentru prelucrarea datelor obţinute la monitorizarea regimului deformant şi dezechilibrat în reţelele electrice trifazate;

- Utilizarea programelor dezvoltate pentru punerea în evidenţă a avantajului calculului indicatorilor de nesimetrie cu metoda IEC, precum şi stabilirea setului de indicatori care caracterizează regimul complex deformant şi dezechilibrat.

Direcţii viitoare de cercetare

Pentru aprofundarea problemelor ridicate de calitatea şi eficienţa energetică în sistemul de alimentare la consumator este necesară continuarea cercetărilor teoretice şi experimentale, care să vizeze: - Optimizarea procedurilor de monitorizare a indicatorilor de calitate a energiei

electrice pentru regimul deformant şi dezechilibrat; - Implementarea modulului software dezvoltat pentru determinarea lungimii maxime

a liniei electrice de alimentare, cu considerarea restricţiilor impuse de căderea de tensiune şi limitarea curentului de scurtcircuit;

- Implementarea modulelor software concepute pentru monitorizarea sistemului de alimentare la consumator pentru obţinerea indicatorilor de calitate în regim deformant şi dezechilibrat;

- Continuarea studiilor pentru elaborarea unui indicator sintetic, practic, pentru definirea nesimetriei în reţele electrice.

Page 69: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

69

Bibliografie Selectivă

Bibliografie

1. D. C. Peter, Instalaţii de distribuţie a energiei electrice, Editura Mediamira, Cluj-Napoca, 2000.

2. L. Freris, D. Infield, Renewable Energy In Power Systems. UK: Wiley, 2008.

3. S. Collier, Ten steps to a smarter grid, IEEE Ind. Appl. Mag., vol. 16, no. 2, pp. 62–68, Mar.-Apr.

2010.

4. J. See, W. Carr, S. Collier, Real time distribution analysis for electric utilities, Proc. IEEE Rural

Electric Power Conference, North Charleston, SC, 27-29 Apr. 2008, pp. B5–B5–8.

5. C. H. Lo, N. Ansari, The progressive smart grid system from both power and communications

aspects, IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 14, no. 3, Third Quarter 2012.

6. V. Cilinghir, Alimentarea cu energie electrică a intreprinderilor, Vol. I şi II, Editura Universitaţii

Transilvania Braşov, 2001, 2002.

7. J. Ignat, Reţele electrice de joasă tensiune, Editura, Matrix Rom, Bucureşti, 2003.

11. E. Nino, W. Xu, Measurement of Harmonic Sources in Three-Wire Single-Phase S, IEEE

Transactions on Power Delivery, Vol. 22, no. 4, October 2007, pp. 2527- 2533.

12. H. Mazin, E. Nino, W. Xu, J. Zong, A Study on the Harmonic Contributions of Residential Loads,

IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 26, no. 3, July 2011, pp. 1592-1599.

13. A.I. Jones, B.E. Smith, D.J. Ward, Considerations for higher voltage distribution, IEEE Transactions

on Power Delivery, Vol. 7, No. 2, April 1992, pp. 782 – 788.

9. T. Short, Electric power distribution – handbook, CRC Pres, Florida, 2004.

14. M. Lupescu, A. Leca, Creşterea eficienţei energetice în reţelele electrice de distribuţie prin

reducerea pierderilor, Forumul Regional al Energiei – FOREN 2008, Neptun, 15 – 19 iunie., pp. 1 –

5, 2008.

15. Ghe. Hazi, P.Solomon, A. Hazi, Asupra eficienţei utilizării posturilor de transformare de mică putere

în distribuţia energiei electrice, Revista Energetica, vol. 52, nr. 12, 2004, pp. 525-527, 2004.

27. R. Calvas, B. Lacroix, System earthing in LV, Cahier Technique no. 172, Schneider Electric, Centre de Recherches A2, 2004.

28. P. Christophe, Protection of electrical networks, 2006, ISBN-13: 978-1-905209-06-4.

26. Ghe. Georgescu, V. Varvara, M. Istrate, Sisteme de distribuţie a energiei electrice, Editura tehnică,

ştiinţifică şi didactică CERMI, vol 2, partea 1-a, Iaşi 2008.

43. N. Golovanov, Eficienţa şi calitatea energiei electrice, Editura AGIR, Bucureşti, 2007. 44. C. Golovanov, Probleme moderne de măsurare în electroenergetică, Editura Tehnică, Bucureşti,

2001. 45. G. Chicco, P. Postolache, C. Toader, Analysis of three-phase systems with neutral under distorted

and unbalanced conditions in the symmetrical component-based framework, IEEE Transactions on

Power Delivery, vol. 22, no. 1, January 2007, pp. 674 – 683.

46. I. Conecini, N. Golovanov, I. Lungu, S. Gheorghe, Apecte privind calitatea energiei electrice şi

monitorizarea acesteia, Revista Energetica, vol. 44, nr. 2 - B, pp. 91-96, 1996.

47. G. C. Lăzăroiu, Controlul calităţii energiei electrice în sistemele de distribuţie, Editura AGIR,

Bucureşti, 2011.

48. E. Helerea, I. Lepădat, A. Ciobanu, Impact of three-phase voltage dips on the induction motors -

An experimental study, The 4-th International Symposium on Electrical and Electronics Engineering

- ISEEE, Galaţi, 2013, pp. 1 – 6.

49. E. Helerea, C. Ursachi, I. Lepădat, Decreasing the susceptivity of the electric equipment to voltage

dips - a way to increase the energy sustainability, Conference for Sustainable Energy, 06 – 08

November 2014, Brasov, România, (în curs de publicare).

50. F. Vatră, P. Postolache, A.C. Vatră, A. Poida, Integrarea şi funcţionarea centralelor eoliene şi a

instalaţiilor fotovoltaice în sistemul electroenergetic, Editura SIER, Bucureşti, 2012.

51. I. Felea, E. Darie, N. Coroiu, E. Barla, Evaluarea gradului de afectare a eficienţei reţelelor electrice

de distribuţie în regim deformant şi nesimetric, Revista Energetica, vol. 59, nr. 10, 2011, pp. 352-

357.

Page 70: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

70

52. E. F. Fuchs, D.J. Roesler, M.A.S. Masoum, Are harmonic recommendations according to IEEE and

IEC too restrictive?, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 19, no. 4, October 2004, pp. 1775 –

1786.

53. T. Zheng, E.B.Makram, A.Girgis, Evaluating power system unbalance in the presence of harmonic

distortion, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 18, no. 2, April 2003, pp. 393 – 397.

54. A. Dell’ Aquila, M. Marinelli, V. Giuseppe, P. Yanchetta, New Power-Quality assessment criteria for

supply systems under unbalanced and nonsinusoidal conditions, IEEE Transactions On Power

Delivery, vol. 19, no. 3, July 2004, pp. 1284 – 1290.

55. M. Albu, Aspecte privind localizarea consumatorilor deformanţi şi nesimetrici, Revista Energetica,

vol. 50, nr. 7, 2002, pp. 311-315.

56. I. Felea, E. Dale, Efectele energetice ale funcţionării motorului asincron în regim deformant şi

nesimetric, Revista Energetica, vol. 47, nr. 2, pp. 493-499, 1999.

57. J. Yong, L. Chen, S. Chen, Modeling of home appliances for power distribution system harmonic

analysis, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 25, no. 4, October 2010, pp. 3147 – 3155.

58. Baggini, A., Handbook of power quality, Ed. John Wiley & Sons Ltd., 2008, pp. 163 – 185.

59. Ghe. Bălan, P. Pencioiu, N. Golovanov, Probleme actuale privind calitatea energiei electrice în

sistemele electroenergetice, International conference Energy of Moldova – 2012. Regional aspects

of development, October 4-6, 2012 - Chişinau, Republic of Moldova, pp. 236 – 242.

60. S. Czapp, Protection against electric shock using residual current devices in circuits with electronic

equipment, Electronics And Electrical Engineering, ISSN 1392 – 1215, 2007, pp. 51 – 54.

61. M. Istrate, Electrosecuritate, Editura Cermi, 2007, Iaşi.

62. F. Freschi, High-Frequency behavior of residual current devices, IEEE Transactions on Power

Delivery, Vol. 27, no. 3, July 2012.

63. G. Parise, L. Martirano, M. Mitolo, Electrical safety of street light systems, IEEE Transactions on

Power Delivery, Vol. 26, no. 3, July 2011.

64. M. Sufrim, M. L. Goia, M. Petran, Instalaţii de legare la pământ, Editura Tehnică, Bucureşti, 1987.

76. PE 132-2003, Normativ pentru proiectarea reţelelor electrice de distribuţie publică

77. I. Lepădat, E. Helerea, S. Abagiu, Effect of the Neutral Interruption on the Unbalanced Three-

Phase Consumers, The 14th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic

Equipment - OPTIM, Mai 22 – 24, 2014, Braşov.

78. I. Lepădat, E. Helerea, S. Abagiu, D. Călin, Effect of the neutral interruption on the unbalanced

three-single-phase consumers, Conference for Sustainable Energy, 06 – 08 November 2014,

Brasov, România, (în curs de publicare).

85. I. Lepădat, C. Mihai, D. Cuibar, Influenţa dimensionării conductorului de neutru asupra calităţii energiei electrice, Conferinţa Naţională şi Expoziţia de Energetică - CNEE 2009, Editura SIER, Bucureşti, ISSN 1843-6005, Vol. II, pp.589 – 597.

102. I. Lepădat, C. Mihai, Monitorizarea nesimetriei în microreţele electrice, Conferinţa Naţională şi Expoziţia Energetică, Editura SIER, ISSN 1843-6005, Sinaia, 2011, pp. 399-406.

89. I. Lepădat, E. Helerea, S. Abagiu, A. Ciobanu, Modeling and simulation of the three phase systems in distorted and unbalanced conditions, ICATE 2012, Annals of the University of Craiova, Electrical Engineering Series 36, pp. 254-257.

88. F. Batrinu, G. Chicco, A. O. Ciortea, R. Porumb, P. Postolache, F. Spertino and C. Toader, Experimental evaluation of unbalance and distortion indicators in three-phase systems with neutral, Power Tech, 2007 IEEE Lausanne, 1-5 July 2007, pp. 1486-1491.

Page 71: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

71

Contribuţii privind creşterea calităţii şi eficienţei energetice în

sistemul de alimentare la consumator

Rezumat Conducător Ştiinţific Doctorand Prof. Univ. Dr.Ing. Elena Helerea Ing. Dipl. Ionel LEPĂDAT

Prezenta teză de doctorat are ca obiectiv central stabilirea de soluţii pentru creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator.

Sunt analizate şi sistematizate cunoştinţele privind structura şi caracteristicile sistemului de alimentare la consumator, definit ca element principal în lanţul de transfer al energiei electrice de la furnizor la utilizator. Analiza realizată asupra schemelor de protecţie de tip TT, TN şi IT a permis fundamentarea soluţiei de utilizare a schemei TN ca sistem de protecţie principal şi a schemei TT ca sistem de protecţie de rezervă.

Este concepută o metodă de calcul a lungimii maxime a liniei de alimentare cu energie electrică cu considerarea restricţiilor impuse de căderea de tensiune şi limitarea curentului de scurtcircuit, metodă utilă în proiectarea optimală a sistemului de alimentare la consumator. S-a pus în evidenţă efectul scurtcircuitului monofazat, bifazat şi trifazat asupra lungimii maxime a liniei electrice de alimentare.

Pentru analiza efectelor regimului deformant şi dezechilibrat asupra echipamentelor electrice s-au conceput noi algoritmi şi s-au dezvoltat module software, utile pentru prelucrarea datelor obţinute la monitorizarea calităţii energiei electrice în reţelele electrice trifazate.

Modulele software dezvoltate permit calculul setului de indicatori care caracterizează regimul complex deformant şi dezechilibrat.

Contributions to improving power quality and efficiency in

the consumer supplying system

Abstract

Scientific Coordinator PhD Student Prof. Univ. Dr. Ing. Elena Helerea Ing. Dipl. Ionel LEPĂDAT

The thesis has as main aim the establishment of solutions for increasing the quality and power efficiency in the supply system to the consumer.

There are analised and systematized the knowledges regarding the structure and characteristics of the supplying systems to the consumer, defined as the main element in the power transfer chain from the supplier to the user. A detailed analysis of the TT, TN and IT protection scheme was made with the solution substantiation of using the TN sheme as main protection system and of the TT sheme as a backup protection system.

A calculus method of the maximal supplying line length was conceived, with the criteria of voltage drop and short-circuit current, useful in the optimal design of the supplying system to the consumer. It was highlighted the single-phase, two-phase and three-phase short-circuit effects on the maximal supplying line length. The effect of single-phase, two-phase and three-phase short-circuits on the maximal supplying line length is demonstrated.

For analysis of the distorted and unbalanced regime on the electrical equipment, new algorithms and software modeles are designed, useful for processing the data obtained in power quality of three-phase networks.

The designed software modules allow the calculus of the indicator set which characterizes the distorted and unbalanced complex regime.

Page 72: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

72

Curriculum vitae Europass

Informaţii personale

Nume / Prenume LEPADAT Ionel

Adresă(e) Str. Ciceu, nr.1, Braşov, România

Naţionalitate(-tăţi) Română

Data naşterii 23.03.1965

Experienţa profesională

Perioada 01.2014- în prezent

Funcţia sau postul ocupat Inginer Serviciu Control General

Numele şi adresa angajatorului

SC FDEE ELECTRICA DISTRIBUŢIE TRANSILVANIA SUD

Tipul activităţii sau sectorul de activitate

Domeniu activitate firma: operator distribuţie energie electrică.

Perioada 12.2010 – 01.2014

Funcţia sau postul ocupat Sef tura dispecer energetic

Numele şi adresa angajatorului

SC BEPCO SRL Braşov

Tipul activităţii sau sectorul de activitate

Domeniu activitate firma: producerea de energie electrica şi termică.

Perioada 06.2008 –12.2010

Funcţia sau postul ocupat Dispecer sef tura pe centralac

Numele şi adresa angajatorului

SC CET SA Braşov

Tipul activităţii sau sectorul de activitate

Domeniu activitate firma: producerea de energie electrica şi termică.

Perioada 04.1992 –06.2008

Funcţia sau postul ocupat Electrician Servicii Interne

Numele şi adresa angajatorului

SC CET SA Braşov

Tipul activităţii sau sectorul de activitate

Domeniu activitate firma: producerea de energie electrica şi termică.

Perioada 01.1990 – 04.1992

Funcţia sau postul ocupat Electrician intretinere locomotive

Numele şi adresa angajatorului

SC CET SA Braşov

Tipul activităţii sau sectorul de activitate

Domeniu activitate firma: producerea de energie electrica şi termică.

Perioada 08.1983 – 01.1990

Funcţia sau postul ocupat Electrician locomotive electrice

Numele şi adresa angajatorului

Depoul CFR Bucureşti - Triaj

Page 73: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei energetice în sistemul de alimentare la consumator

73

Tipul activităţii sau sectorul de activitate

Educaţie şi formare Calificare / diplomă obţinută

Nume şi tipul instituţiei de Invăţământ

Educaţie şi formare Calificare / diplomă obţinută

Nume şi tipul instituţiei de Învăţământ

Educaţie şi formare Calificare / diplomă obţinută

Domeniu activitate firma: Revizii şi reparaţii locomotive. Oct. 2004- iunie 2009 Diplomă de licenţă, specializarea Elecrotehnică generală Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoare, “Universitatea Transilvania din Braşov” Oct. 1998 – feb. 2001 Certificat Şcoală de maiştrii, specializarea electrician centrale staţii şi reţele Grup Şcolar Energetic Sept. 1979 – iunie 1983 Diplomă ,specialitatea electomecanic locomotive

Nume şi tipul instituţiei de Învăţământ

Competenţe şi abilităţi sociale

Competenţe şi aptitudini organizatorice

Competenţe şi aptitudini de utilizare a calculatorului

Competenţe şi aptitudini

artistice

Alte competenţe şi aptitudini

Permis(e) de conducere

Liceul industrial nr. 12, Bucureşti Serios, conştiincios, perseverent, sociabil, adaptabil la orice situaţie Creativitate, capacitatea de a lua decizii, capacitatea de coordonare Rezistenţa la efort intelectual Abilităţi de negociator Spirit de echipă Cunostinte pachet Office, AutoCAD, cunostinte de MathCAD, MatLab-Simulink, EDSA, Neplan, Descrieţi aceste competenţe şi indicaţi contextul în care au fost dobândite. (Rubrică facultativă, vezi instrucţiunile) Categoria B

Curriculum vitae Europass

PERSONAL INFORMATIONS

First Name/Name Ionel LEPADAT

Address Ciceu Street, No. 1, Brasov

Nationality Romanian

Date of birth 23.03.1965

WORK EXPERIENCE

Period 01.2014- present

Job position General Service Control Engineer

Name and address of employer

SC FDEE ELECTRICA DISTRIBUTION TRANSILVANIA SOUTH

Type of business Power distribution operator

Period 12.2010 – 01.2014

Job position Energetic dispatcher shift leader

Name and address of employer

SC BEPCO SRL Brasov

Type of business Electrical and thermal electricity production

Page 74: Contribuţii privin creşterea calităţii şi eficienţei ...old.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate2014/LepadatIonel.pdf · deformant şi dezechilibrat, care determină

Rezumatul tezei de doctorat

74

Period 06.2008 –12.2010

Job position Dispatcher shift leader

Name and address of employer

SC CET SA Brasov

Type of business Electrical and thermal electricity production

Period 04.1992 –06.2008

Job position Internal Services Electrician

Name and address of employer

SC CET SA Brasov

Type of business Electrical and thermal electricity production

Period 01.1990 – 04.1992

Job position Locomotive Maintenance Electrician

Name and address of employer

SC CET SA Brasov

Type of business Electrical and thermal electricity production

Period 08.1983 – 01.1990

Job position Electrical Locomotive Locomotive

Name and address of employer

Depot CFR Bucureşti - Triaj

Type of business Locomotives overhaul and repair

EDUCATION AND TRAINING

Qualification / diploma

Name and type of organization

Qualification / diploma

Name and type of organization

Qualification / diploma

Name and type of organization

Social skills and competences

Organisational skills and competences

Computer skills

License (s) driving

Octomber 2004- June 2009 Bachelor's degree, Faculty of Electrical Engineering and Computer Science, "Transilvania University of Brasov "

Octomber 1998 – February 2001 Foremen School Certificate, Energetic High School September 1979 – June 1983 Diploma, Industrial High School no. 12, Bucharest Serious, conscientious, persistent, sociable, adaptable to any situation Creativity, the ability to make decisions, the ability to coordinate Intellectual endurance Negotiation Skills Team spirit Office, AutoCAD, MathCAD, MatLab-Simulink, EDSA, Neplan B


Recommended