18
14-1 InstalaŃii Electrice Dr. Florin POP, profesor Cursul 14 Cap. 9 Alimentarea cu energie electrică a consumatorilor Definirea treptelor de tensiuni nominale (după Schneider Electric - Manualul instalaŃiilor electrice) Standarde CEI şi recomandări relativ la tensiuni nominale Tabelul 9.1 Tensiunile standardizate cuprinse între 100 V şi 1000 V (CEI 38 - 1983) trifazat, sisteme cu patru conductoare monofazat, sisteme cu trei conductoare tensiunea nominala (V) tensiunea nominală (V) 120/240 230/400 (1) 277/480 (2) 400/690 (1) 1000 1) Tensiunile nominale în cazul sistemelor existente 220/380 V şi 240/415 V vor evolua înspre valoarea recomandată de 230/400 V până în maximum 20 de ani de la apariŃia CEI -38. În timpul acestei perioade, ca un prim pas, autorităŃile în domeniul furnizării de energie în Ńările cu sisteme 220/380 V trebuie să aducă tensiunea de 230/400 V în limitele +6% - 10% şi în Ńările cu sisteme 240/415 V în limitele + 10% -6%. La sfârşitul acestei perioade de tranziŃie trebuie să fie atinsă toleranŃa de + 10% -10% din 230/400 V; după aceea va fi luată în considerare reducerea acestei toleranŃe. Toate consideraŃiile de mai sus se aplică şi valorii prezente de 380/660 V în raport cu valoarea recomandată de 400/690 V. 2) A nu se utiliza impreuna cu 230/400 V sau cu 400/690 V. Tabelul 9.2 Tensiunile standardizate cuprinse între 1 kV şi 35 kV (CEI 38 - 1983) sistemele 50 Hz şi 60 Hz sistemele de 60 Hz seria I seria II (practica Nord Americană) cea mai înaltă tensiune pentru echipament (kV) tensiunea nominală a reŃelei (kV) cea mai înaltă tensiune pentru echipament (kV) tensiunea nominală a reŃelei (kV) 3,6 (1) 3,3 (1) 3 (1) 4,40 (1) 4.16 (1) 7,2 (1) 6.6 (1) 6 (1) - - 12 11 10 - - - - - 13,2 (2) 12.47 (2) - - - 13,97 (2) 13.2 (2) - - - 14,52 (1) 13.8 (1) (17,5) - (15) - - 24 22 20 - - - - - 26,4 (2) 24.94 (2) 36 (3) 33 (3) - - - - - - 36,5 (2) 34.5 (2) 40,51 (3) - 35 (3) - - * Aceste sisteme sunt în general sisteme cu trei conductoare dacă nu se specifică altfel. Valorile indicate sunt tensiunile între faze. Valorile indicate în paranteze trebuie considerate ca valori nerecomandate. Este de dorit ca aceste valori să nu fie folosite pentru noile sistcme care vor fi construite în viitor. 1) Aceste valori nu trebuie folosite pentru sistemele de distribuŃie publică. 2) Aceste sisteme sunt în general sisteme cu patru conductoare. 3) În prezent, se ia în considerare unificarea acestor valori.

Curs14 Alimentarea consumatorilor

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Curs14 Alimentarea consumatorilor

Citation preview

14-1

InstalaŃii Electrice Dr. Florin POP, profesor

Cursul 14 Cap. 9 Alimentarea cu energie electrică a consumatorilor Definirea treptelor de tensiuni nominale (după Schneider Electric - Manualul instalaŃiilor electrice) Standarde CEI şi recomandări relativ la tensiuni nominale Tabelul 9.1 Tensiunile standardizate cuprinse între 100 V şi 1000 V (CEI 38 - 1983) trifazat, sisteme cu patru conductoare monofazat, sisteme cu trei conductoare tensiunea nominala (V) tensiunea nominală (V) 120/240 230/400(1) 277/480(2) 400/690(1) 1000 1) Tensiunile nominale în cazul sistemelor existente 220/380 V şi 240/415 V vor evolua înspre valoarea recomandată de 230/400 V până în maximum 20 de ani de la apariŃia CEI -38. În timpul acestei perioade, ca un prim pas, autorităŃile în domeniul furnizării de energie în Ńările cu sisteme 220/380 V trebuie să aducă tensiunea de 230/400 V în limitele +6% - 10% şi în Ńările cu sisteme 240/415 V în limitele + 10% -6%. La sfârşitul acestei perioade de tranziŃie trebuie să fie atinsă toleranŃa de + 10% -10% din 230/400 V; după aceea va fi luată în considerare reducerea acestei toleranŃe. Toate consideraŃiile de mai sus se aplică şi valorii prezente de 380/660 V în raport cu valoarea recomandată de 400/690 V. 2) A nu se utiliza impreuna cu 230/400 V sau cu 400/690 V. Tabelul 9.2 Tensiunile standardizate cuprinse între 1 kV şi 35 kV (CEI 38 - 1983) sistemele 50 Hz şi 60 Hz sistemele de 60 Hz seria I seria II (practica Nord Americană) cea mai înaltă tensiune pentru echipament (kV)

tensiunea nominală a reŃelei (kV)

cea mai înaltă tensiune pentru echipament (kV)

tensiunea nominală a reŃelei (kV)

3,6(1) 3,3(1) 3(1) 4,40(1) 4.16(1)

7,2(1) 6.6(1) 6(1) - -

12 11 10 - -

- - - 13,2(2) 12.47(2)

- - - 13,97(2) 13.2(2)

- - - 14,52(1) 13.8(1)

(17,5) - (15) - -

24 22 20 - -

- - - 26,4(2) 24.94(2)

36(3) 33(3) - - -

- - - 36,5(2) 34.5(2)

40,51(3) - 35(3) - -

* Aceste sisteme sunt în general sisteme cu trei conductoare dacă nu se specifică altfel. Valorile indicate sunt tensiunile între faze. Valorile indicate în paranteze trebuie considerate ca valori nerecomandate. Este de dorit ca aceste valori să nu fie folosite pentru noile sistcme care vor fi construite în viitor. 1) Aceste valori nu trebuie folosite pentru sistemele de distribuŃie publică. 2) Aceste sisteme sunt în general sisteme cu patru conductoare. 3) În prezent, se ia în considerare unificarea acestor valori.

14-2

9.1 Branşamente electrice Branşamentul electric reprezintă instalaŃia care realizeaza legătura între reŃeaua de distribuŃie de joasă tensiune a furnizorului şi cea a consumatorului. Branşamentul este subteran sau aerian, după cum reŃeaua de distribuŃie este în cablu sau aeriană. Branşamentul subteran executat în sistem derivaŃie (fig. 9.1.1, a) sau intrare-ieşire (fig. 9.1.1, b) se compune din cablu de intrare (şi ieşire), firida principală (cofretul de branşament) cu elementele de protecŃie şi distribuŃie şi plecările prin coloane la tablourile generale, exclusiv contoarele consumatorului. Firidele de branşament se execută în şase variante constructive: tip El, E2, E3, E3a, E4 şi E5, schemele electrice de echipare şi detaliile constructive fiind tipizate. În figura 9.1.2 se prezintă schema electrică monofilară şi echiparea firidei E3. Se observă dublul rol al firidelor de branşament: de racordare la reŃeaua de distribuŃie de joasă tensiune a receptoarelor consumatorului·şi de punct de derivaŃie pentru racordarea altor consumatori. Branşamentul aerian, executat ca derivaŃie din linia aeriană de joasă tensiune a furnizorului, se compune din partea exterioară (aeriană) de la stâlpul de racordare până la suportul pe clădire şi partea interioara (din clădire), de la suportul de pe clădire până la contorul consumatorului. Legătura la clădire se face, în funcŃie de înălŃimea clădirii, la suporturi pe zid, sub streaşina acoperişului (fig. 9.1.3) sau la suporturi de acoperiş. Dacă reŃeaua este pe partea opusă a străzii faŃă de clădirea consumatorului se folosesc unul sau, mai mulŃi stilpi intermediari sau se traversează strada cu o porŃiune de cablu subteran. ÎnălŃimea conductoarelor faŃă de sol trebuie să fie de minimum 4-6 m, iar deschiderea între două puncte succesive de prindere să nu fie mai mare de 15-25 m. Conductoarele utilizate pentru partea exterioară a branşamentelor sunt de cupru sau aluminiu, izolate şi rezistente la intemperii de tip TYIR (conductoare torsadate) sau FYI/AFYI (conductoare pentru instalaŃii fixe rezistente al intemperii), iar cele pentru partea interioară (coloanele branşamentelor) - de tip FY/AFY sau cabluri. Firida de branşament se montează pe peretele exterior al clădirii (pentru a fi accesibilă întreprinderii furnizoare) la o înă1Ńime de 1,20 m de la sol.

Figura 9.1.1 Branşament subteran: a. sistem derivaŃie; b. sistem intrare-ieşire

Figura 9.1.2. Schema electrică monofilară şi echiparea firidei de branşament tip E3: 1 - cablurile de alimentare; 2 - siguranŃe tip MPR; 3 - siguranŃe tip LFI; 4 - coloane abonaŃi; 5 - bara de conexiuni de fază; 6 - nulul firidei; 7 - schelet metalic;. 8 - conductoare de legătură

14-3

Figura 9.1.3 Branşament aerian realizat cu conductoare torsadate 1 - c1ema de întindere a branşamentului; 2 - inel pentru branşament, încastrat în zid; 3 - racord derivaŃie; 4 - brăŃări pentru branşament, pe zid; 5 - firidă de branşament (după Schneider Electric - Manualul instalaŃiilor electrice) Echipamentul domestic destinat consumului de tip casnic, prezentat in figura 9.1.4 este plasat într-un cofret metalic protejat împotriva intemperiilor. Acesta se plaseaza pe traiectul de alimentare, în zidul incintei sau în platforma zonei, fiind accesibil din calea publică. Figura prezinta acest montaj, în care siguranŃele fuzibile îndeplinesc şi funcŃia de separare, respectiv izolare. În prezent, exista o experienŃă avansată relativ la contorizarea electronica; folosind tehnologie informatica IT va fi posibilă modificarea tarifelor de la un punct central de comandă, precum şi citirea şi înregistrarea la distanŃă a datelor. Aceste echipmente vor fi introduse în zonele în care acestea se justifica din punct de vedere economic.

Figura 9.1.4 Aranjament de serviciu de JT pentru consumatori casnici

14-4

9.2 Posturi de transformare Racordul electric reprezintă instalaŃia de medie sau înaltă tensiune care realizează legătura între reŃeaua zonală de transport şi distribuŃie a SEM şi postul sau staŃia de transformare (PT, ST) sau staŃia de conexiuni şi distribuŃie (SC) a consumatorului. Diferite tipuri de conexiuni la ÎT (după Schneider Electric - Manualul instalaŃiilor electrice) Următoarele scheme de alimentare cu energie electrică sunt adoptate în mod obişnuit în concordanŃă cu tipul reŃelei de înaltă tensiune. 1) Serviciul de linie singulară SubstaŃia este alimentată de un singur circuit de la un distributor de ÎT (cablu sau linie). În general partea de ÎT este conectată într-o celulă conŃinând un separator de sarcină cu siguranŃe fuzibile de protecŃie şi separatoare de legare la pământ, dupa cum se observă în figura 9.2.1. În unele Ńări, un transfonnator montat pe un stâlp fără aparate de comutaŃie sau siguranŃe fuzibile la ÎT constituie "substaŃia". Până la puteri nominale ale transformatorului de 160 kVA, acest tip de serviciu la ÎT este foarte comun în zonele rurale. Aparatul de protecŃie şi de comutaŃie este plasat la mare distanŃă faŃă de transformator şi controlează în general o linie electrică aeriană principală, de la care un număr de astfel de linii secundare sunt conectate în derivaŃie.

Figura 9.2.1 Linie singulară 2) Principiul de alimentare "Inel principal" Echipamentele de comutaŃie de tip "Inel principal" (Ring main units-RMU) sunt în mod normal conectate să formeze un inel principal la ÎT* sau un distributor-interconector* astfel încât barele colectoare aferente RMU transportă tot curentul inelului principal sau al interconectorului (figura 9.2.2) . Tipul RMU constă din trei compartimente integrate astfel încât să formeze un singur ansamblu. Acestea sunt: - 2 compartimente de intrare, fiecare conŃinând câte un separator de sarcină şi un separator de punere 1a pamant, - 1 celulă de ieşire echipată cu protecŃie generală conŃinând separator de sarcină plus siguranŃe fuzibile sau o combinaŃie separator de sarcină echipat cu siguranŃe fuzibile sau un întreruptor de putere şi un separator de linie, împreună cu un separator de punere la pământ. Toate dispozitivele de manevrare în sarcină şi separatoarele de punere la pământ sunt dimensionate să reziste la solicitările produse de curentul de scurtcircuit. Această schemă de funcŃionare pune la dispoziŃia utilizatorului două surse de alimentare cu energie electrică, în felu1 acesta reducându-se în mod considerabil orice posibilitate de întrerupere a alimentării, datorate defectelor în sistem sau unor manevre greşite din partea furnizorului de energie. Schemele in inel au ca principal domeniu de aplicaŃie alimentarea publică, prin reŃelele de

14-5

cabluri subterane, din zonele urbane. * Un "Inel principal"este un distribuitor continuu în formă de buclă închisă, care are unul din capete legat la un set de bare colectoare. Fiecarc sfârşit al buclei este controlat printr-un întrcruptor propriu. Pentru îmbunătăŃirea flexibilit ăŃii operaŃionale, barele colectoare sunt adesea împărŃite în două secŃiuni printr-un întreruptor normal închis al secŃiei de bare şi fiecare capăt al inelului este conectat la o secŃie. Un "Interconector" este un racord continuu, nebuclat conectat la barele colectoare corespunzătoare la două substaŃii. Fiecare capăt al interconectorului este în mod uzual controlat de un întreruptor de putere. Un "interconector-distributor" este un interconector care, pe parcursul său, alimentează una sau mai multe substaŃii de distribuŃie.

Figura 9.2.2 FuncŃionarea inelului principal 3) Alimentare dublă (paralelă) Acolo unde este posibil ca alimentarea pe partea de ÎT să fie făcută prin două linii sau cabluri de la acelaşi sistem de bare colectoare al unei substaŃii, se utilizeaza în mod obişnuit o schemă similară cu cea a RMU. (figura C10). Principala diferenŃă operaŃională dintre această schemă şi cea a RMU este că cele două căi de intrare sunt supuse unui interblocaj, astfel încât doar o cale de intrare poate fi conectată la un moment dat. De exemplu conectarea unei căi împiedică conectarea celeilalte. La întreruperea alimentării cu energie electrică, calea de intrare care era în funcŃiune trebuie să fie deconectată şi separatorul de sarcină (anterior în poziŃia "deschis") poate fi conectat. Această secvenŃă poate fi executată manual sau automat. Acest tip de schemă de conexiune este folosit în mod particular în reŃelele supuse unui mare flux de energie în zonele urbane cu o rapidă extindere, alimentate de către sisteme de cabluri subterane de ÎT.

Figura 9.2.3 Alimentarea dublă cu energie electrică

14-6

Posturi de transformare pentru distribuŃia publică (substaŃii de distribu Ńie ÎT/JT) (după Schneider Electric - Manualul instalaŃiilor electrice) SubstaŃie de tip consumator cu contorizare la JT O substaŃie de tip consumator cu contorizare la JT este o instalaŃie conectată la reŃeaua publică de energie electrică, având tensiunea nominală între 1 kV şi 35 kV. Aceasta este prevăzută cu un transformator IT/JT care are o putere ce nu depăşeşte 1250 kVA. Structuri specifice SubstaŃia. Toate părŃile componente ale substaŃiei sunt plasate într-o cameră (celulă) situată fie într-un imobil existent, fie sub forma unei construcŃii prefabricate exterioare. Conectarea la reŃeaua de IT se poate realiza: - printr-un singur cablu sau linie aeriană; - prin două separatoare de sarcină, interblocate mecanic, care sunt conectate prin două cabluri la un sistem dublu de alimentare; - prin două separatoare de sarcină care fac parte dintr-un echipament tip RMU (ring-main unit). Transformatorul. SoluŃiile tehnologice disponibile sunt: - transformatoare în ulei, destinate substaŃiilor de tip exterior; - transformatoare uscate, cu izolaŃie în răşină turnată sub vid, destinate substaŃiilor de tip interior, cum ar fi imobile cu destinaŃie comercială, clădiri destinate publicului. Scheme monofilare. Schemele din figura 9.2.4 prezintă: - diferitele moduri de conectare la reŃeaua de ÎT, care fac parte din următoarele patru soluŃii: = un singur circuit de conectare; = un singur circuit de conectare cu posibilitate de trecere la conectare tip "Inel principal" RM; = două circuite de conectare (cu interblocaj mecanic); = conectare tip "Inel principal" RM, - elementele de protecŃie la ÎT şi transformatorul ÎT/JT; - echipamentul de distribuŃie şi protectie la JT; - zonele de acces pentru personalul de exploatare. Contorizare. Contorizarea la JT permite folosirea unor transforrnatoare de măsură de dimensiuni reduse şi, deci, ieftine. Majoritatea sistemelor de tarifare Ńin seama de pierderile acestor transformatoare de măsură. Echipamentul instalaŃiei de JT. Un întreruptor de putere la JT, de preferinŃă cu element de separare vizibilă la poziŃia "deschis" şi posibilitatea de blocare în această poziŃie. Acesta are următoarele funcŃii: să alimenteze un tablou de distribuŃie; să protejeze transformatorul la suprasarcină, precum şi circuitele din aval împotriva avariilor prin scurtcircuit.

14-7

Figura 9.2.4 SubstaŃie tip consumator cu contorizare pe partea de JT

14-8

SubstaŃii de interior echipate cu aparataj de comutaŃie în carcasa metalică SubstaŃiile de distribuŃie ÎT/JT se construiesc în funcŃie de mărimea consumatorilor şi de felul reŃelei de alimentare cu energie electrică. SubstaŃiile pot fi construite în locuri publice cum sunt parcurile, cartiere de locuit sau în construcŃii cu caracter privat, caz în care autoritatea furnizoare trebuie să aibă un acces nelimitat. În mod nonnal, aceasta se asigură prin aceea că unul din pereŃii substatiei, care include o uşă de intrare, coincide cu limita construcŃiei respective şi are acces direct la un drum public. SubstaŃiile pot fi clasificate în funcŃie de modul de de efectuare a măsurărilor (la ÎT sau JT) sau după modul de alimentare (prin linie aeriană sau subteran). SubstaŃiile pot fi instalate: - în interior în camere (cabine) special construite în acest scop sau încorporate într-o structură tip apartament, - în exterior prin montare pe unul sau mai mulŃi stâlpi (structura tip "H" sau montaj pe patru stâlpi) sau într-o construcŃie din cărămidă, beton sau prefabricate. ConstrucŃia prefabricată, plasată pe o fundaŃie de beton, asigură o izolaŃie simplă, rapidă şi economică. SubstaŃii de interior echipate cu aparataj de comutaŃie în carcasă metalică Figura 9.2.5 prezintă echipamentul tipic, recomandat în cazul unei substaŃii cu măsurare la JT. Folosirea unui transformator uscat, cu izolaŃie în răşina de turnare, elimină necesitatea unui bazin de protecŃie la incendiu. Conexiuni şi structura echipamentului. (a) Pe partea de înaltă tensiune. - conexiunile la reŃeaua de ÎT se execută şi sunt responsabilitatea furnizorului de energie electrică, - conexiunile între aparatajul de comutaŃie de ÎT şi transfonnator se pot realiza: = prin bare de cupru, de lungime redusă, atunci când transformatorul este plasat într-o celulă făcând parte din tabloul de distribuŃie de ÎT, = prin cabluri monofazate, fără blindaj, având izolaŃie sintetică, = prin cabluri monofazate, fără blindaj, care fac legatura cu bornele tip broşă ale transformatorului (250 A sau mai mult). (b) Pe partea de joasă tensiune Conexiunile între bornele transfonnatorului de JT şi aparatele de comutaŃie de JT se pot realiza: = prin cabluri monofazate, fără blindaj, = prin bare de cupru (de secŃiune circulară sau dreptunghiulară) cu izolaŃie rezistentă la căldură. (c) Echipament de măsurare - transformatoarele de măsură de curent sunt în general instalate în interiorul carcasei de protecŃie a bornelor de JT ale transformatorului de putere. Această carcasă este sigilată de autoritatea furnizoare de energie electrică. - altă variantă constă în plasarea tansformatoarelor de curent într-un compartiment sigilat din cadrul celulei principale de distribuŃie la JT, - echipamentele de măsură trebuie instalate într-o celulă care este complet ferită de vibraŃii. - echipamentele de măsură trebuie plasate, pe cât posibil, foarte aproape de transformatoarele de măsură şi sunt accesibile numai autorităŃii furnizoare de energie electrică. Cadranele şi gradaŃiile echipamentelor (aparatelor) de măsură trebuie plasate la înălŃimea de aproximativ 1 ,65 m deasupra podelei, nu mai jos de 0, 7 m şi nu mai sus de 1,8 m.

14-9

Figura 9.2.5 a) SubstaŃie cu măsurare la JT - aranjamentul tipic al echipamentului

Figura 9.2.5 b) SubstaŃie cu măsurare la JT - Vedere în plan SubstaŃii de exterior SubstaŃii de distribuŃie publică, dispuse pe stâlpi Domeniul de aplicaŃie. Acest tip de substaŃie este destinat în principal la alimentarea consumatorilor rurali izolaŃi, prin conectare la o linie aeriană de ÎT: - tensiune nominală cuprinsă între 1-24 kV, - conŃine un singur transformator, cu putere ce nu depăşeşte 160 kVA, la tensiunile de 230/400 V (3 faze - 4 conductoare) pe joasă tensiune. - cu echipament de măsurare la JT. Structură şi funcŃionare. Aceste substaŃii sunt, în mod normal, alimentate de o singură linie trifazată, fără a avea aparate de comutaŃie sau siguranŃe fuzibile pe partea de ÎT a transformatorului. Se prevăd totuşi descărcătoare cu rezistenŃă variabilă DRV, pentru protecŃia transformatorului şi a consumatorilor, conform figurii 9.2.6.

14-10

Figura 9.2.6 SubstaŃie cu transformator montat pe stâlp ProtecŃia circuitului de JT este, în mod general, realizată de două întreruptoare de JT (D1 şi D2) aşa cum se observă în figura 9.2.7: - întreruptorul D1 protejează transformatorul la suprasarcină şi conexiunile de JT din substaŃie la scurtcircuit. Acest întreruptor este montat pe stâlp şi are o caracteristică de declanşare timp-curent de tipul invers-dependentă. Acest întreruptor poate fi comandat i printr-un releu de protecŃie termică a înfăşurărilor transformatorului. - întreruptorul D2 este întreruptorul de protecŃie principal pe partea de JT a instalaŃiei. Selectivitatea între aceste două întreruptoare trebuie stabilită şi reglată de autoritatea furnizoare de energie electrică, care realizeaza şi sigilarea dispozitivelor respective.

Figura 9.2.7 Schema monofilară a unei substaŃii cu transformator montat pe stâlp Dispunerea generală a echipamentului. Amplasarea substaŃiei trebuie să asigure un acces nelimitat, nu numai pentru personalul de exploatare, dar şi pentru utilaje de manevrare a echipamentului aferent (de ex. ridicarea transformatorului). În zonă trebuie să poată fi manevrate vehicule grele. Electrozii prizelor de pământ sunt separaŃi - figura 9.2.8.

14-11

Figura 9.2.8 Prize de pământ cu electrozi separaŃi Cabine prefabricate pentru substaŃii de exterior În cazul substaŃiilor complexe, care folosese circuite de tip "Inel principal" RMI sau conŃin mai multe întreruptoare de putere, se utilizează în mod curent cabine protejate contra intemperiilor şi a altor dăunători. Aceste cabine se utilizeaza atît în mediul urban cât şi rural şi necesită un minim de lucrări de construcŃie, fiind montate pe o fundaŃie de beton. Printre avantajele acestar cabine cităm: - optimizare economica şi din punct de vedere al siguranŃei în exploatare prin: - alegere potrivită a tipului de cabină, în cadrul unei game disponibile, - conformitate cu standardele internaŃionale existente precum şi cele din viitor, - reducerea timpului de studiu şi de proiectare, precum şi a costurilor de instalare, prin: - coordonare minimă între activităŃile de construcŃie şi amenajările locale care sunt necesare, - realizare independentă faŃă de construcŃia principala aflată în lucru, - evitarea unor lucrări temporare necesare pentru pregătirea locului de amplasare, - simplificarea lucrărilor de construcŃie, prin realizarea unei fundaŃii sub forma unui soclu de beton. - simplitate în instalarea echipamentului şi realizarea conexiunilor.

Figura 9.2.9 SecŃiune printr-o cabină prefabricată de amplasare a unei substaŃii tipice ÎT/JT

14-12

Determinarea puterii optime a transformatorului Utilizarea unui transformator supradimensionat are drept consecinŃe o investiŃie excesivă şi pierderi inutile la mersul în gol dar, în acelaşi timp, pierderi mai reduse la funcŃionarea în sarcină. Alegerea unui transformator subdimensionat determină - o eficienŃă redusă la sarcina nominală (cea mai mare eficienŃă se obŃine la circa 50% - 70% din sarcina nominală); deci nu se poate asigura o sarcină nominală optimală, - în situaŃia de suprasarcină prelungită, se produc consecinte grave asupra: = transformatorului: se observă o îmbătrânire prematură a înfăşurărilor transformatorului, iar în caz extrem, clacarca izolaŃiei înfăşurărilor şi distrugerea transformatorului, = instalaŃiei: dacă supraîncălzirea transformatorului produce declanşarea releelor de protecŃie şi deconectarea întreruptorului de protecŃie. DefiniŃia puterii optime Pentru a alege puterea optimă (kVA) a unui transformator este necesar să se ia în considerare factorii următori: - lista puterilor instalate în cazul receptoarelor; - stabilirea factorului de utilizare pentru fiecare sarcină individuală; - determinarea ciclurilor de funcŃionare a instalaŃiei, cu notarea duratelor de funcŃionare nominală şi la suprasarcină; - realizarea corecŃiei factorului de putere, în cazuri justificate, cu scopul de a: = reduce costurile excesive, bazate în parte pe cererea de putere aparentă S (kVA), = reduce valoarea puterii active consumate, S (kVA) = P (kW)/cos φ; = alege parametrii transformatorului, Ńinând seama de eventuale extinderi ale instalaŃiei. De o mare importanŃă este asigurarea funcŃionării corecte a transformatorului, în sensul asigurării unor condiŃii adecvate de răcire a acestuia.

14-13

9.3 Asigurarea rezervei în alimentare (după Schneider Electric - Manualul instalaŃiilor electrice) Continuitatea alimentării cu energie electrică

Continuitatea alimentării se obŃine prin: (1) împărŃirea judicioasă a instalaŃiei şi dotarea ei surse alternative de alimentare; (2) prevederea generatoarelor de siguranŃă la nivel local; (3) subdivizarea şi duplicarea circuitelor importante; (4) tipul schemei de legare la pământ (de exemplu IT); (5) scheme cu protecŃie selectivă

Se poate obŃine un grad ridicat de continuitate a alimentării prin: divizarea instalaŃiei, prevăzând-o cu mai multe surse de alimentare, de exemplu: o conexiune de serviciu în inelul principal; alimentare de siguranŃă automată locală pentru serviciile esenŃiale; subdivizarca circuitelor; alegerea sistemului de legare la pământ (IT, TT, TN) şi folosirea dispozitivelor de protecŃie selectivă (siguranŃe, relee). (1) Divizarea instalaŃiilor şi prevederea cu mai mult de o sursă Alimentarea în ÎT de tipul inel principal şi două sau mai multe transfonnatoare ÎT/JT cu realizarea interconectării tablourilor de distribuŃie de JT este calea asigurării unui nivel înalt de continuitate a alimentarii de la reŃea. Folosirea mai multor transformatoare permite o alimentare cu separarea sarcinilor, care ar produce altminteri o disturbare inacceptabilă altor circuite, de exemplu: - calculatoarc care sunt sensibile la variaŃia tensiunii şi la distorsiunea formei de undă (annonici); - circuite carc crează armonici, cum sunt: lămpi cu descărcarc, convertoare electrice de diferite tipuri (redresoare cu tiristoare, invertoare, regulatoare de turaŃie la motoare); - circuite care crează modificări de tensiune ca: motoare de mare putere, cuptoare cu arc. Aceste sarcini şi altele de caracteristici similare, sarcini predispuse la disturbări şi sarcini care creaza disturbări, trebuie sa fie alimentate, de preferinŃă, de la transformatoare proprii IT/JT. Astfel, punctul comun de cuplare este mutat de la borncle de JT la bare1e de ÎT, unde influenŃele între diferite grupuri de sarcini sunt considerabil mai mici, iar în anumite cazuri sunt complet eliminate. Un caz particular îl reprezintă armonica a treia şi multiplii acesteia. Armonica a treia are defazaj zero pe cele trei faze ale sistemului trifazat, lucru care contează în cazul particular al funcŃionării transformatoarelor cu conexiune triunghi/stea ÎT/JT: curentul armonicii a treia din partea de JT a transformatorului nu apare în conductoarele de ÎT care î1 alimentează (curenŃii circulă intern în înfăşurările în conexiunea triunghi) şi astfel, nu poate afecta transformatoarele vecine. Mai mult, orice armonică multiplu de trei care apare la barele de ÎT (de la o sarcină conectată direct la ÎT, de exemplu) nu va fi transferată în JT. Separarea sarcinilor prin transformatoare de acest tip se numeşte "decuplare". (2) Măsuri de protecŃie pentru alimentarea de siguranŃă. Exemplele de alimentare de siguranŃă în caz de avarie includ: două substaŃii separate ÎT/T, sursa de alimentare proprie, grupuri de generatoare Diesel, echipament static de alimentare neîntreruptibilă (UPS). (3) Subdivizarea circuitelor Circuitele se împart în două grupe în funcŃie de importanŃa lor. În general, cele două grupe de sarcini "importante" şi "neimportante" sunt separate şi alimentate de 1a diferite bare de distribuŃie. Figura 9.3.1 arată un aranjament tipic al unei scheme de comutare automată care să asigure alimentarea de rezervă a sarcinilor importante printr-un panou de distribuŃie. Un grup de sarcini importante, şi anume calculator şi echipament de tehnologie a informaŃiei (ITE) , necesită cel mai înalt grad de continuitate, nivel stabil de tensiune şi calitate a fomei de undă. Aceste cerinŃe sunt îndeplinite de sistemul UPS static.

14-14

Figura 9.3.1 Sarcinile importante şi neimportante sunt separate; surse automate de siguranŃă pentru alimentarea sarcinilor importante (3) Alegerea sistemului de legare la pământ. Când consideraŃiile de continuitate a alimentării sunt majore, de exemplu procese continue în industrie, săli de operaŃie din spitale eset adoptată schema IT d legare la pământ. Aceasta schemă permite o funcŃionare normală (şi sigură) a sistemului în caz de avarie de tip punere la pământ (de departe cel mai comun tip de avarie de izolaŃie). La un moment convenabil (de exemplu la sfârşitul unui proces tehnologic) se poate efectua o oprire ca să se identifice defecŃiunea, manual sau automat şi să se efectueze reparaŃiile necesare. Altă avarie de punere la pamant (dacă survine pe o altă fază sau pe conductorul de neutru) va constitui o avarie de scurtcircuit, care declanşează releele dc supracurent. (4) ProtecŃia selectivă, realizată prin releele de protecŃie şi/sau siguranŃe fuzibile. Primul obiectiv, în orice schemă de protecŃie contra defectelor de izolaŃie, a supracurenŃilor este declanşarea întreruptorului sau topirea siguranŃei care controlează circuitul afectat, lăsând toate celelalte întreruptoare şi/sau siguranŃe neafectate - figura 9.3.2. În instalaŃiile cu structură arborescentă radială, aceasta înseamnă ca va declanşa cel mai apropiat întreruptor sau siguranŃă fuzibilă din amonte. În această situaŃie, toate elementele din aval de acestea nu vor mai beneficia de alimentare. Curentul de scurtcircuit (sau suprasarcină) trece, în general, prin unul sau mai multe întreruptoare sau siguranŃe plasate în amonte de întreruptorul sau siguranŃa care protejează circuitul avariat. Prin selectivitate, nici un dispozitiv de protecŃie din amonte, prin care trece curentul de avarie, nu va acŃiona înainte ca dispozitivul de protecŃie al circuitului avariat să declaneze. În general, selectivitatea se realizează crescând timpul de acŃionare al releelor pe măsură ce locul lor în instalaŃie este mai apropiat de sursa de alimentare. În acest fel, în cazul în care releul cel mai apropiat de locul avariei este defect, releul următor, aflat în amonte, va declanşa cu o mică întârziere.

Figura 9.3.2 Principiul protecŃie selective

14-15

Alimentări de înaltă calitate Este posibil ca într-o instalaŃie de JT să se realizeze o alimentare de înaltă calitate (fără perturbări) destinată unor circuite speciale, care alimentează echipamente de mare sensibilitate, de exemplu sisteme bazate pe tehnica de calcul.

Scopul este alimentarea echipamentelor sensibile (dispozitive de prelucrarea informaŃiei, case de marcare, microprocesoare) de la o sursă nepoluată (în sensul existenŃei armonicilor), la un preŃ rezonabil. Diagrama din figura 9.3.3 reprezinta o astfel de schemă la nivelul Tabloului Principal de distribuŃie. Alimentarea de înaltă calitate se obŃine prin intermediul unui invertor şi al bateriilor de acumulatoare, asociate cu un redresor. Redresorul este alimentat, în condiŃii normale, de la Tabloul General. Continuitatea alimentării este asigurată prin intermediul unui grup generator diesel şi al unui comutator automat de sarcină. În acest fel, sursa neîntreruptibilă poate fi menŃinută nelimitat (dacă personalul este capabil sa asigure rezerva de combustibil) sau pentru mai multe ore, dacă substaŃia nu are personal.

Figura 9.3.3 Exemplu de realizare a unei alimentări de înaltă calitate InstalaŃii de siguranŃă şi de urgenŃă - surse de alimentare de rezervă InstalaŃii de siguranŃă

Asigurarea instalaŃiilor de siguranŃă şi de urgenŃă este o obligaŃie legală. InstalaŃiile de siguranŃă şi de urgenŃă sunt sub incidenŃa unor regulamente statutare, privind: - clădirile care primesc public; - clădirile înalte cu apartamente de locuit; - clădirile în care lucrează oameni (birouri, magazine, fabrici). Acestea trebuie prevăzute cu mijloace care să asigure evacuarea sigură a personalului şi anume: - iluminat de siguranŃă; - sisteme de alarmare şi de prevenire; - detecŃie automată de incendiu; - sisteme de stingerea incendiilor; - evacuarea fumului; - compresoare de aer comprimat pentru sistemele de stingerea incendiilor; - pompe de apă pentru sistemele de stingerea inccndiilor. Pe lângă acestea, există anumite zone pentru care reglementările de siguranŃă sunt legate de procese specifice (întreprinderi petrochimice sau de ciment) sau servicii (iluminatul tunelelor, iluminatul pistelor de la aeroporturi). Surse de alimentare de rezerva

Sursa de alimentare de rezervă reprezintă o necesitate economică în numeroase circumstanŃe în care întreruperea alimentării ar avea consecinŃe grave.

14-16

Întreruperea alimentării cu energie electrică este de netolerat în numeroasc situaŃii, ca de cxcmplu: - instalaŃii de prelucrare a informaŃiei (protejarea datelor privind asigurările, sistem bancar, practică profesională, administraŃie); - procese industriale (continuitatea alimentării proceselor continue, pompe de apa supraîncălzită în staŃiile de alimentare, producŃie de hârtie, uzine de desalinizare); - industria alimentară (grupuri refrigeratoare, clocitoare); - telecomunicaŃii; - cercetare ştiinŃifică; - sşli de operaŃie în spitale; - case de bilete, rezervări, case de marcat - armata. Trebuie precizat că, acolo unde există mai multe surse de alimentare, ele pot fi folosite ca surse de rezervă, cu condiŃia ca oricare dintre ele să fie disponibilă să pornească şi să alimenteze toate circuitele de siguranŃă şi de urgenŃă. Este foarte important ca nefuncŃionarea uneia să nu afecteze funcŃionarea normală a celorlalte.

Figura 9.3.4 Exemple de alimentare de rezervă - baterie principală de acumulatoare şi grup generator cu acŃionate diesel Alegerea şi caracteristicile surselor de alimentare de rezervă În afară de căderile de tensiune perceptibile (deşi foarte scurte), există întreruperi de ordinul milisecundelor care pot interfera cu anumite echipamente. Sistemele UPS sunt esenŃiale în aceste cazuri şi sunt utilizate împreuna cu sursele de alimentare de rezervă, pentru a asigura continuitatea alimentării. SpecificaŃii principale. În vederea asigurării unei exploatări economice a unor eehipamente, sunt imperative următoarele: - nu este tolerată întreruperea alimentării: = în sistemul de tehnologie a informaŃiei; = în cazul funcŃionării în proces continuu, cu excepŃia sarcinilor de mare inerŃie, care pot suporta întreruperi de ordinul 1 sec.; - perioade de conservare a datelor în sisteme de tehnologia informatiei: 10 min.; - este de dorit ca surscle de rezervă să fie autonome. Autonomia este funcŃie de aspectele economice legate de exploatarea dincolo de minimul cerut de condiŃiile de securitate a personalului.

14-17

SpecificaŃii particulare pentru instalaŃiile de siguranŃă. Reglementările asupra siguranŃei instalaŃiilor conŃin un număr de condiŃii de respectat privind sursele de alimentare, de putere, ale acestora: - durata unei întreruperi: funcŃie de necesităŃi, sunt impuse următoarele variante: =fără întrerupere; = întrerupere mai mică de 1 sec.; = întrerupere mai mică de 15 sec.

- autonomia impusă sursei de rezervă: în general aceasta corespunde timpului necesar de îndeplinire a tuturor operaŃiilor de siguranŃă pentru personal (de exemplu timpul de evacuare a unei clădiri care primeşte public: minimum 1 oră). În blocurile mari de locuit, autonomia sursei trebuie să fie de 36 de ore sau mai mult. SoluŃiile tehnice utilizate sunt: (1) invertor cu sau fără generator care să preia suprasarcina invertorului; (2) generator fără întrerupere sau sursă suplimentară caren să preia sarcina invertorului; (3) grup generator permanent. Tabelul 9.3 Caracteristici ale diferitelor surse de alimentare de rezervă

Alegerea şi caracteristicile diferitelor surse SoluŃiile posibile sunt caracterizate prin disponibilitatea lor, adică timp de stabilire imediată sau întârziată a sarcinii nominale, precum şi autonomia lor, adică posibilitatea de a alimenta o sarcină pentru o perioadă dată, fără intervenŃie (de exemplu reumplerea rezervorului de combustibil). De asemenea trebuie luate în consideraŃie: - condiŃiile impuse de instalaŃie: în special pentru amplasările speciale şi în concordanŃă cu sursele folosite; - echipamentul complementar;

14-18

- constrângeri funcŃionale, adică în acord cu instrucŃiunile de lucru precizate de fabricant sau reglementării statutare locale; - cerinŃe normale de mentenanŃă. O trecere în revistă a posibilităŃilor şi a condiŃii1or impuse, conduce la o soluŃie optimă de menŃinere a alimentării, bazată pe o schemă cu invertor, asociată cu un grup generator cu antrenare diesel. O baterie de acumulatoare asigură continuitatea alimentării pe durata pomirii generatorului şi a preluării sarcinii de către acesta. Schema electrică monofilară a tabloului general TG este prezentată în planşa anexată. Receptoarele electrice din clădire se vor grupa în trei categorii: - Receptoare vitale grupa A, cu conectare automata pe UPS (sursa de tensiune neîntreruptibilă), prin intermediul unei instalaŃii AAR(anclanşarea automată a rezervei), cu tc ≤ 5 sec (timp de conectare) (clasa de comutare 0,5 sec); - Receptoare vitale grupa B, cu conectare automată pe generator, prin intermediul aceleiaşi instalaŃii AAR, cu tc ≥ 75 sec (clasa de comutare 75 sec); - Alte receptoare electrice, ce nu necesită alimentare de rezervă. Schema generală de alimentare

AARAlte receptoare electrice

Receptoareelectrice grupa B

Receptoareelectrice grupa A

UPS

G

Alimentare de bazareteaua municipala

Tablou general de distributie de joasa tensiune

Receptoare vitale grupa A: - Iluminat teren de joc; - Iluminat de siguranŃă pentru evacuare în toată clădirea şi marcare hidranŃi interiori; - InstalaŃii de supraveghere (speciale); - Alimentare tablou lift; - Prize pentru calculatoare (legate în reŃea) şi pentru alimentarea diverselor receptoare, din cabinele Radio-TV (cota +9,00 m) şi de la masa oficială parter; Lift persoane. Receptoare vitale grupa B: - Compresor frig; - Pompa pentru recirculare agent răcire intermediar; - Ventilator răcire; - Centrală termică; - InstalaŃie ventilare în sala de joc; - InstalaŃia de încălzire cu tuburi radiante; - Iluminat exterior de siguranŃă.