PREFA - sier.ro · de electricitate, firmelor care comercializeaz ă echipamente şi furnizorilor...

PREFAŢĂ

"Dacă înveţi doar nişte metode, vei fi încătuşat de ele, dar dacă înveţi principii, îţi vei putea concepe propriile metode."

Ralph Waldo Emerson (Citat preluat din cartea "Alte motive pentru a zâmbi" - Autor: Zig Ziglar)

"Learn everything you can, anytime you can, from anyone you can - there will always come a time when you will be grateful you did."

Sarah Caldwell (http://en.wikipedia.org/wiki/Sarah_Caldwell) Pentru a veni în întâmpinarea specialiştilor interesaţi de rezolvarea problemelor referitoare la calitatea energiei electrice, la nivel european, s-au derulat, succesiv:

- un amplu Program Educaţional intitulat Leonardo Power Quality Initiative (LPQI), susţinut financiar de Comisia Europeană şi coordonat de European Copper Institute. Programul LPQI a fost implementat printr-un larg parteneriat european în care au fost implicate peste 80 de organizaţii din mediul academic şi industrial;

- organizarea unui Sistem Pan-European de Educaţie Profesională în domeniul Calităţii Energiei Electrice şi al Compatibilităţii Electromagnetice (Leonardo Power Quality and EMC Vocational Education System - LPQIVES), prin care să se poată realiza atât pregătirea, cât şi acreditarea/certificarea specialiştilor interesaţi de acest domeniu. Finanţarea Uniunii Europene a acoperit doar o parte din cheltuielile necesare creerii logisticii (programa pentru cele 10 module de curs, materiale bibliografice, Handbook of Power Quality, LPQIVES web-site etc.), urmând ca pe baza acestei infrastructuri, Sistemul LPQIVES să se autosusţină financiar din taxele de pregătire/certificare şi din eventuale sponsorizări.

Cursurile derulate sub egida proiectului european LPQIVES se adresează specialiştilor

din proiectare şi execuţie, consultanţilor, managerilor şi specialiştilor responsabili cu exploatarea şi mentenanţa echipamentelor şi instalaţiilor consumatorilor şi ale companiilor de electricitate, firmelor care comercializează echipamente şi furnizorilor de servicii în domeniul electricităţii, care doresc să-şi îmbunătăţească cunoştinţele în acest domeniu.

6 Calitatea Energiei Electrice. Manual pentru profesionişti - Volumul 1

Seria volumelor "Calitatea energiei electrice", editate de Editura SIER, îşi are

rădăcinile ancorate:

- Într-un prim început, care a avut loc în octombrie 2005, când a fost iniţiat primul curs în România, din cadrul proiectului european LPQIVES, sub numele - "Calitatea energiei electrice"-Expert Gradul 1 (compus din 10 module). În prezent, în România se derulează cea de-a 6-a ediţie a sa.

- Într-un al doilea început, realizat în martie 2008, când a fost iniţiat cel de-al doilea curs LPQIVES, numit - "Calitatea energiei electrice" - Expert Gradul 2 (compus din 10 module). Desfăşurat în România, a fost primul curs de această categorie la nivel internaţional. Până în prezent, s-au desfăşurat 2 ediţii, România fiind singura participantă la proiectul LPQIVES care a putut îndeplini condiţiile cerute de acest curs.

- Într-un al treilea început (decembrie 2009), cel prin care, tot la iniţiativa LPQIVES, SIER (Societatea Inginerilor Energeticieni din România) a fost desemnată responsabilă pentru elaborarea versiunii în limba engleză a două module din cadrul cursului "Power Quality E-learning Training Courses 1st Level" - Leonardo ENERGY Academy E-learning:

- Module 1 - Introduction into power quality. Voltage dips and short interruptions. (December 2009);

- Module 4 - Overvoltages and transients (August 2010).

Drept urmare, se doreşte ca seria volumelor "Calitatea energiei electrice", tipărite sub egida LPQIVES, să constituie un nou produs/"outcome" al acestui program european, baza lor fiind, în principal, tematica cursurilor LPQIVES "Calitatea energiei electrice" - Expert Gradul 1, respectiv Gradul 2. Ele oferă, în acelaşi timp, şi o serie de noutăţi/informaţii "proaspete" care, sperăm, să fie o surpriză plăcută pentru cursanţii care au absolvit acest curs şi utile celor care iau, pentru prima dată, contact cu subiectele prezentate. Seria "Calitatea energiei electrice" va conţine mai multe volume - pe care Editura SIER şi-a propus să le publice - care, în opinia noastră, vor oferi un larg ansamblu de informaţii/cunoştinţe acumulate/filtrate prin prisma experienţelor proprii, de-o viaţă, în proiectarea Sistemului Electroenergetic Naţional, cerute, concepute şi implementate spre a deveni ceea ce este în prezent. Volumul I apare, după o perioadă cu multe frământări în sectorul reglementărilor (2007-2010), prezentând un domeniu care, în prezent, s-a "maturizat". Acesta, împreună cu volumele care îi vor urma, se adresează oricui doreşte să se regăsească ca specialitate profesională şi este interesat să afle noutăţi / să obţină noi informaţii, într-o manieră accesibilă, atât teoretică, cât şi practică, "garnisită" cu exemple de calcul/dimensionare şi studii de caz. În acest mod, considerăm că prezentul volum este o “mână de ajutor” pe care o oferim cititorului/profesionistului, pentru a reuşi să supravieţuiască într-o lume "fast-forward" şi extrem de intrasingentă.

Prefaţă 7

Volumul 1 are drept deziderat să familiarizeze cititorul cu următoarele aspecte referitoare la calitatea energiei electrice: ce este, cum este, cum se pot estima daunele/ pierderile cauzate de o calitate necorespunzătoare şi ce metode/soluţii de îmbunătăţire ne sunt la îndemână pentru a diminua aceste probleme. De asemenea, se prezintă şi sunt analizate o serie de teme, unele dintre ele controversate, cum ar fi: variaţiile frecvenţei şi ale tensiunii de alimentare, golurile de tensiune şi întreruperile de scurtă durată, supratensiunile temporare şi fenomenele tranzitorii, trăsnetul şi dimensionarea instalaţiilor de protecţie contra lui şi a supratensiunilor pe care le produce, cum se defineşte şi se asigură continuitatea şi fiabilitatea alimentării cu energie electrică, ce prevederi ar trebui să fie incluse în contractul încheiat cu partenerul Dvs., în calitate de consumator / producător / companie de electricitate şi …. lista poate continua. Mulţumim, cu multă căldură, cursanţilor noştri, pentru aportul lor la dezvoltarea cursului şi, implicit, a acestei cărţi şi Dlui Roman Targosz - Preşedintele LPQIVES CB fără sprijinul căruia nu am fi reuşit în demersurile noastre, prezenta carte fiind, de asemenea, editată sub egida LPQIVES/Leonardo Energy.

Autorii sunt conştienţi că prezenta lucrare, fiind prima de acest fel din România, poate fi îmbunătăţită şi sunt profund recunoscători tuturor celor care vor contribui, prin observaţii şi sugestii, la realizarea acestui deziderat.

Vă dorim o lectură plăcută şi instructivă !

Autorii Bucureşti, martie 2013


LPQIVES has started as European Commission sponsored project supporting personal accreditation in area of Power Quality. The LPQIVES modules and certification have been implemented at different extent in 5 countries. Romanian LPQIVES program has been the most successful. It has proven the power quality deserved well trained and qualified experts. We feel that Power Quality requires continuous effort. Now we enter the phase when more and more efforts and resources are placed to increase optimum use of power quality mitigation techniques from technical but also economical point of view on multiple levels, also societal level. Skills and knowledge are among critical factors.

Roman Targosz Chairman of LPQIVES Certification Board

CUVÂNT ÎNAINTE

FORMAREA DE SPECIALI ŞTI EXPERŢI ÎN CALITATEA ENERGIEI ELECTRICE, UN REZULTAT AL DERUL ĂRII PROGRAMELOR EDUCA ŢIONALE

LPQI ŞI LPQIVES

Dr.ing. Vatră Fănică, Dr.ing. Poida Ana, Prof.dr.ing. Postolache Petru

1. Necesitatea formării de specialişti în domeniul calităţii energiei electrice Abaterile de la valorile admise ai diferiţilor parametri ai tensiunilor, curenţilor şi frecvenţei pot conduce la funcţionarea defectuoasă sau avarierea echipamentelor electrice şi pot fi generatoare de pierderi financiare la nivelul companiilor afectate de aceste abateri. În anul 2001 se estima că problemele de calitate a energiei electrice în instalaţiile de joasă tensiune costau industria europeană peste 10 miliarde euro pe an [1].

Într-un studiu realizat, în anul 2000, de CEIDS-EPRI, s-a estimat că în SUA daunele cauzate de calitatea necorespunzătoare a energiei electrice erau cuprinse între 119-188 miliarde dolari pe an [2]. Conform unui studiu realizat în perioada 2005-2006 de o echipă de specialişti din cadrul LPQI (Leonardo Power Quality Initiative), costul daunelor datorate problemelor de calitate a energiei electrice depăşeau 150 miliarde euro pe an în Uniunea Europeană (UE-25), peste 90 % din acestea fiind în industrie [3]. Rezultatele acestei anchete au fost prezentate şi în România, la CNEE 2009 [3], o serie din acestea regăsindu-se şi în cadrul acestui volum.

Energia electrică este un produs cu un caracter deosebit deoarece constituie un flux continuu, nu poate fi stocată în cantităţi mari şi nu poate face subiectul unui control al calităţii sale înainte de a fi utilizat. Este, de fapt, aplicarea conceptului “just in time” [1], în care produsul este livrat unui consumator în punctul şi la momentul în care se utilizează, de către un distribuitor autorizat, fără a se putea verifica calitatea acestuia înainte de livrare. De asemenea, nu există nici o cale prin care energia electrică ce nu respectă standardele de calitate să fie retrasă din lanţul de alimentare sau să fie refuzată de către consumator. Însă, pentru ca principiul “ just in time” să aibă succes este necesară cunoaşterea comportării generale a produsului şi a limitelor sale, trebuie să existe un control bun al componentelor care produc, transportă şi distribuie produsul şi o încredere maximă că distribuitorul poate livra acest produs la timp şi cu o calitate corespunzătoare.

Calitatea energiei electrice este influenţată atât de activitatea producătorului, transportatorului, distribuitorului şi furnizorului, cât şi de activitatea consumatorului de energiei electrică. Sistemele de producere, transport şi distribuţie a energiei electrice, datorită caracteristicilor lor şi a solicitărilor specifice care apar (avarii, trăsnete, vânt, depuneri de gheaţă etc.), sunt sursa perturbaţiilor sub formă de întreruperi, goluri de tensiune, nesimetrii, supratensiuni, variaţii de tensiune şi de frecvenţă. De asemenea, funcţionarea multor consumatori industriali şi, în ultima perioadă, funcţionarea unor


categorii de producători de energie electrică (centrale electrice eoliene şi instalaţii fotovoltaice), poate fi însoţită de introducerea în reţeaua electrică de alimentare a unor importante perturbaţii sub formă de fluctuaţii de tensiune, armonice, interarmonice, goluri şi creşteri de tensiune, nesimetrii, care pot determina reducerea nivelului de calitate a energiei electrice livrată consumatorilor conectaţi în reţea.

Fiecare dintre aceste probleme ale calităţii energiei electrice are o altă cauză. Aşa cum s-a precizat, unele probleme de calitate a energiei electrice îşi au sursa în reţeaua electrică de transport a energiei electrice sau în reţeaua electrică a distribuitorului, iar altele în reţeaua consumatorului sau la producător. Un incident în oricare din aceste reţele electrice poate conduce la o întrerupere în alimentare şi/sau la goluri de tensiune care - în funcţie de structura reţelei electrice - se pot resimţi la toţi consumatorii şi producătorii racordaţi într-un acelaşi punct comun de cuplare (PCC) şi chiar mai departe. Un incident în instalaţiile unui consumator sau ale unui producător poate să conducă la un fenomen tranzitoriu care să-i afecteze pe toţi ceilalţi consumatori conectaţi în acelaşi PCC. Alte probleme, cum sunt armonicele, interarmonicele, fluctuaţiile de tensiune (efectul de flicker), nesimetriile, sunt generate în instalaţiile proprii ale consumatorului sau ale producătorului şi se pot propaga în reţea afectând astfel şi alţi consumatori sau producători de energie electrică.

Pentru ca procesele tehnologice ale consumatorilor să poată fi derulate în mod eficient, trebuie ca sistemul electroenergetic să fie capabil să asigure o calitate corespunzătoare a energiei electrice furnizate, să poată prelua o serie de perturbaţii introduse în reţeaua electrică de alimentare de instalaţiile consumatorilor şi să asigure preluarea eventualelor variaţii ale cererii de putere şi energie electrică.

De asemenea, există o varietate de soluţii inginereşti, specifice fiecăreia dintre perturbaţiile menţionate, capabile să elimine sau să reducă efectele problemelor de calitate a alimentării . Acest domeniu este în plină dezvoltare, iar consumatorii trebuie informaţi de evantaiul de soluţii disponibile, avantajele şi costurile aferente.

Analiza, diagnosticarea şi soluţiile pentru îmbunătăţirea calităţii energiei electrice au fost incluse în programa analitică de inginerie electrică, într-o manieră mai mult sau mai puţin „timidă” , începând cu mijlocul anilor ’90. Drept urmare, multe generaţii de ingineri nu au fost şcolarizate în probleme de calitate a energiei electrice, deşi, la locul de muncă, se pot confrunta zilnic cu astfel de probleme. În ţelegerea clară a problemelor legate de calitatea energiei electrice în toată complexitatea lor, indentificarea corectă a cauzelor şi fenomenelor şi prezentarea unor soluţii adecvate în acest domeniu pot să ajute la evitarea unor daune/avarii, respectiv la creşterea beneficiului.

Acesta a fost/este obiectivul principal al Programelor Educaţionale LPQI şi LPQIVES.

2. Ce este Programul LPQI ? Pentru a veni în întâmpinarea specialiştilor interesaţi de rezolvarea problemelor legate de calitatea energiei electrice, la nivel european s-a derulat un amplu Program Educaţional în problemele legate de Calitatea Energiei Electrice sub denumirea Leonardo Power Quality Initiative (LPQI ) [4, 5, 6, 7], susţinut financiar de Comisia Europeană, sub egida Programului LEONARDO DA VINCI şi coordonat de European Copper Institute.

Cuvânt înainte 11

Acest Program a avut ca scop dezvoltarea şi implementarea unei game de programe de educaţie profesională care se adresează specialiştilor din proiectare, execuţie, consultanţilor, managerilor şi specialiştilor responsabili cu exploatarea şi mentenanţa echipamentelor şi instalaţiilor consumatorilor, respectiv ale companiilor de electricitate. Obiectivul este de a se spori înţelegerea originii, problemelor pe care le generează, modului de diagnosticare şi a soluţiilor referitoare la calitatea energiei electrice.

Programul LPQI a fost susţinut şi implementat printr-un amplu parteneriat european în care au fost implicate peste 80 de organizaţii din mediul academic şi industrial, organizaţii profesionale etc. Programul s-a derulat în 14 ţări şi în 11 limbi, conţinând peste 150 de module educaţionale de care au beneficiat anual peste 100.000 de specialişti prin intermediul multiplelor seminarii şi conferinţe organizate în acest scop, respectiv prin accesarea informaţiilor/ utilizarea facilităţilor ce au fost oferite de site-ul programului. Programul LPQI s-a derulat cu succes în Belgia, Republica Cehă, Germania, Irlanda, Italia, Olanda, Polonia, Portugalia, Regatul Unit, România, Spania, Turcia şi Ungaria.

Ca urmare a rezultatelor obţinute pe parcursul a mai mult de 4 ani, Programul LPQI a primit în cadrul unei ceremonii speciale, organizate în decembrie 2004, la Maastricht, unul dintre cele 3 premii acordate de Comisia Europeana, acesta fiind unul dintre cele 4000 de proiecte derulate sub egida Leonardo da Vinci candidate la premiu. Programul LPQI a fost premiat de Comisia Europeană pentru inventivitatea şi calitatea sistemului de educaţie profesională realizat.

În anul 2004, Societatea Inginerilor Energeticieni din Romania (SIER) a fost invitată de European Copper Institute (ECI) să participe la extinderea acestui Program Educaţional şi în România, SIER semnând în decembrie 2004 un Memorandum de Înţelegere cu ECI în acest scop. În această calitate, SIER s-a implicat în desfăşurarea unei largi activităţi de diseminare, informare şi consultanţă în domeniul calităţii energiei electrice, asigurând specialiştilor interesaţi accesul la facilităţile şi documentaţiile disponibile, elaborate în cadrul Programului LPQI. Sub egida Programului LPQI, în data de 31 martie 2005 SIER a organizat, la Bucureşti, un seminar cu tema “Calitatea energiei electrice la consumator. Un consumator informat, primul pas spre performanţă şi creşterea profitului” (figura 1 [8]), care s-a bucurat de un neaşteptat interes. Au participat peste 130 de specialişti, în principal, din partea unor mari consumatori (MITTAL STEEL - SIDEX- Galaţi, ALRO Slatina, HOLCIM România, ROMPETROL RAFINĂRIE, PETROM-Petrobrazi, COS Târgovişte, CHIMCOMPLEX Borzeşti, CARPATCEMENT HOLDING, CROMSTEEL Industries, METROREX Bucureşti, ROMGAZ Ploieşti, AZOMUREŞ din Tg. Mureş, ANTIBIOTICE Iaşi, Uzinele Textile din Timişoara, Electroprecizia Săcele, SOFERT şi I.E.A. din Bacău, KRONOSPAN din Sebeş, FIBREXNYLON şi AGRO-FERTIL din Săvineşti, TRACTORUL Braşov, S.M.R. din Balş, VRANCART din Adjud etc.), din cadrul OMEPA, SC Electrica şi subunităţilor sale (Electrica Muntenia Sud, Electrica Muntenia Nord, Electrica Transilvania Sud, Electrica Transilvania Nord, AISE Galaţi, SDFEE Târgovişte, SDFEE Deva, SDFEE Tg. Mureş, SDFEE Tg. Jiu, SDFEE Braşov, SDFEE Sibiu, SDFEE Harghita, SDFEE Călăraşi etc.), Sucursala de Hidrocentrale Rm. Vâlcea, ASRO, Institutul de Metrologie, Universităţile Tehnice din Craiova, Bucureşti, Cluj-Napoca, dar şi din partea unor firme care fabrică sau comercializează în România produse şi sevicii specifice domeniului energetic (Grup - Energobit din Cluj-Napoca, ARC Braşov, Schneider Electric România, ICE Felix Bucureşti, ORACLE Romania, RONEXPRIM Bucureşti, Data Plus Networks, ICMET Craiova etc.).


În cadrul aceluiaşi Program LPQI, începând cu anul 2005 SIER a tradus în limba română peste 30 de broşuri din “ Calitatea Energiei Electrice - Ghid de aplicare” (figura 2 [8]), elaborate, de asemenea, sub egida Programului LPQI (broşurile sunt disponibile pe web-site-ul SIER, www.sier.ro) . Începând cu anul 2008, acest Ghid şi-a extins zona de aplicare, purtând în prezent denumirea “Calitatea şi Eficienţa Energiei Electrice - Ghid de aplicare”. El este elaborat sub egida Programului LEONARDO ENERGY (www.leonardo-energy.org), SIER fiind, de asemenea, partener în cadrul acestui Program.

În anul 2008, în cadrul Programului LPQI a fost elaborat de echipa LPQI şi tipărit sub egida editurii John Wiley & Sons, Handbook of Power Quality, pentru care SIER a fost responsabil al primului capitol - Frequency Variations.

3. Programul LPQIVES - program de pregătire profesională certificată internaţional Ca urmare a interesului stârnit în rândul specialiştilor de Programul LPQI, Comisia Europeană a decis în anul 2004 să finanţeze extinderea acestuia, prin organizarea unui Sistem Pan-European de Educaţie Profesională în domeniul Calităţii Energiei Electrice şi al Compatibilităţii Electromagnetice (Leonardo Power Quality and EMC Vocational Education System - LPQIVES ), prin care să se poată realiza atât pregătirea, cât şi acreditarea/certificarea specialiştilor interesaţi de acest domeniu. Finanţarea Comisiei Europene a acoperit doar o parte din cheltuielile necesare creerii logisticii (programa pentru cele 10 module de curs, materiale bibliografice, LPQIVES web-site etc.), urmând ca pe baza acestei infrastructuri, Sistemul LPQIVES să se autosusţină financiar din taxele de pregătire/certificare şi din eventuale sponsorizări.. Programul LPQIVES se adresează specialiştilor din proiectare şi execuţie, consultanţilor, managerilor şi specialiştilor responsabili cu exploatarea şi mentenanţa echipamentelor şi instalaţiilor consumatorilor şi ale companiilor de electricitate, firmelor care comercializează echipamente şi furnizorilor de servicii în domeniul electricităţii. Modul de organizare a pregătirii profesionale şi a acreditării/certificării specialiştilor în domeniul calităţii energiei electrice este cel stabilit şi acceptat de membrii proiectului LPQIVES, printre aceştia aflându-se specialişti de talie mondială din instituţii academice renumite.

Programul LPQIVES a fost lansat oficial în luna ianuarie 2005. Seminariile de pregătire au început în acelaşi an în Polonia, Germania, Cehia, Ungaria şi România, programul fiind implementat în România de Societatea Inginerilor Energeticieni din România (SIER), în calitate de Partener Naţional LPQIVES.

În luna mai 2006, a fost semnat un Memorandum de Înţelegere, între: - AGH - Akademia Górniczo Hutnicza w Krakowie, Polonia, - Otto-von-Guericke University Magdeburg, Germania, - PCPM - Polskie Centrum Promocji Miedzi Sp. z.o.o, Polonia, - SIER - Societatea Inginerilor Energeticieni din România, România, - SEP - Stowarzyszenie Elektryków Polskich, Polonia,

prin care s-a convenit creerea LPQIVES Certification Board şi Working Committee pentru coordonarea Sistemului de Certificare LPQIVES. Ulterior, Memorandumul de Înţelegere a fost semnat şi de:

- HCPC - Hungarian Copper Promotion Centre, Ungaria, în 2007, - North West University in Potchefstroom, Africa de Sud, în 2008.

Cuvânt înainte 13

Fig.1 - Imagini de la Seminarul LPQI, organizat de SIER în ziua de 31 martie 2005, la ISPE Bucureşti.


Fig. 2 - Patru din cele peste 30 broşuri în cadrul SIER din „Ghid de Aplicare - Calitatea Energiei Electrice”.

Cuvânt înainte 15

LPQIVES Certification Board este compus din: - Roman Targosz (PCPM - Polskie Centrum Promocji Miedzi Sp. z.o.o), Polonia -

Chairman of LPQIVES Certification Board , - Zbigniew Hanzelka (AGH - Akademia Górniczo Hutnicza w Krakowie), Polonia, - Przemysław Komarnicki (Otto-von-Guericke University Magdeburg), Germania, - Jan Strzałka (SEP - Stowarzyszenie Elektryków Polskich), Polonia, - Fănică Vatră (SIER - Societatea Inginerilor Energeticieni din România), România, - Robert Pinter (HCPC - Hungarian Copper Promotion Centre), Ungaria, - Johan Rens (North West University in Potchefstroom), Africa de Sud.

În anul 2008, SIER a elaborat, la solicitarea LPQIVES Certification Board, un set de peste 1000 întrebări/teste, care a fost necesar pentru a exista o bază comună minimă de întrebări de testare pentru toate cele 10 Module. Acest set a fost elaborat, atât în limba română, cât şi în limba engleză, versiunea în limba engleză fiind inclusă în patrimoniul LPQIVES. Versiunea în limba română a fost publicată sub forma unei cărţi, cu titlul „Calitatea Energiei Electrice - 1001 Intrebări ” [7].

În anii 2009 şi 2010, sub egida Programelor LPQIVES şi LEONARDO ENERGY , s-au elaborat, în limba engleză, Notele de Curs, slide-urile şi testele actualizate şi completate (faţă de versiunea din 2008) pentru Power Quality E-Learning Training Course - Expert Level 1, SIER fiind responsabilă de realizarea Modulului 1 şi Modulului 4:

- Introduction into Power Quality. Voltage Dips and Short Interruptions (autori: dr.ing. Vatră Fănică, prof.dr.ing. Postolache Petru, dr.ing. Poida Ana).

- Overvoltages and Transients (autori: dr.ing. Vatră Fănică şi dr.ing. Poida Ana). Pregătirea şi acreditarea/certificarea specialiştilor în domeniul Calităţii Energiei

Electrice este similară pentru toate ţările implicate/beneficiare ale acestui Program. Certificatele LPQIVES care atestă calificarea profesională de specialist în domeniul calităţii energiei electrice, în cadrul Programului LPQIVES, se acordă ierarhic, pentru trei grade şi anume: Expert Gradul 1, Expert Gradul 2 şi Expert Gradul 3. Certificatul de nivel superior se poate acorda numai după obţinerea, în prealabil, a certificatului de nivel imediat anterior.

Obţinerea Certificatului Internaţional LPQIVES de Expert Gradul 1 în domeniul Calităţii Energiei Electrice se realizează prin participarea candidaţilor la seminariile/ modulele organizate în acest scop, în cazul României, de către SIER, cu acumularea unui minim de 80 puncte şi prin verificarea, pe bază de teste, a cunoştinţelor dobândite de candidaţi. Pentru acumularea de cunoştinţe sunt organizate, pe parcursul unui an, cele 10 Module/ Seminarii nominalizate de Procedura LPQIVES (11 Module până în anul 2008, când, la propunerea SIER, Modulele 0 şi 1 au fost cumulate sub forma actualului Modul 1), şi anume:

- Modulul 1: Introducere în Calitatea Energiei Electrice. Goluri de tensiune şi întreruperi de scurtă durată.

- Modulul 2: Armonice şi interarmonice. - Modulul 3: Fluctuaţii de tensiune / flicker. - Modulul 4: Supratensiuni şi fenomene tranzitorii. - Modulul 5: Continuitatea şi fiabilitatea/siguranţa alimentării cu energie electrică. - Modulul 6: Sistemele/instalaţii de legare la pământ. - Modulul 7: Influenţa convertoarelor statice asupra reţelei electrice de alimentare.


- Modulul 8: Compensarea puterii reactive. Nesimetria de tensiune şi de curent electric. - Modulul 9: Surse de energie distribuite şi calitatea energiei electrice. Sisteme de

stocare a energiei. - Modulul 10: Utility package (Aspecte ale calitǎţii energiei electrice referitoare la

consumatori. Variaţia şi reglajul frecvenţei şi tensiunii. Calitatea alimentării în piaţa de energie. DSM. Contracte, tarife şi calitatea energiei electrice. Utilizarea raţională a energiei electrice.)

Fiecare Modul se desfăşoară pe parcursul a două zile, vinerea şi sâmbăta, pe durata a 8-10 ore de instruire/Modul. Testul de Certificare a cunoştinţelor dobândite de candidaţi se organizează o dată pe an, în luna decembrie. Calea de obţinere a Certificatului Internaţional LPQIVES de Expert Gradul 2 în domeniul Calităţii Energiei Electrice este similară obţinerii Certificatului de Expert Gradul 1 şi anume prin participarea candidaţilor la seminariile/modulele organizate de SIER în acest scop şi acumularea de puncte. Sunt organizate 10 Module, fiecare având 8-10 ore de instruire. Prima parte (1-2 ore) a fiecărui seminar/modul constă dintr-o introducere teoretică, urmată fiind de activităţi practice (7-8 ore). După fiecare seminar, participanţii trebuie să rezolve o temă individuală în care trebuie să analizeze, să dimensioneze şi să evalueze soluţii adecvate pentru problemele de calitate a energiei electrice ce au făcut obiectul seminarului respectiv.

Pentru obţinerea Certificatului Internaţional LPQIVES de Expert Gradul 3 în domeniul Calităţii Energiei Electrice, candidaţii trebuie să elaboreze o Lucrare de Diplomă, care să includă elemente teoretice, rezultate de calcul şi/sau măsurători, analize de caz, soluţii etc. Subiectul Lucrării de Diplomă poate fi propus chiar de candidaţi (posibil în corelaţie cu activitatea lor profesională). Subiectul Lucrării de Diplomă va fi aprobat de Comisia de Calitate a Energiei Electrice a SIER care, ulterior, va evalua lucrarea. Alte detalii pe site-ul SIER (www.sier.ro) - rubrica “... LPQIVES ...”, respectiv pe site-ul LEONARDO ENERGY (www.leonardo-energy.org). 4. Stadiul derulării Programului LPQIVES în România Începând cu anul 2005, SIER a condus şi finalizat cinci serii de pregătire pentru obţinerea Certificatului Internaţional LPQIVES de Expert Gradul 1 în domeniul Calităţii Energiei Electrice, în prezent fiind în derulare seria a 6-a, şi anume:

• Seria 1 - în perioada octombrie 2005 - noiembrie 2006 şi finalizată în luna decembrie 2006 cu Testul de Certificare. Au participat 72 de cursanţi, 50 fiind certificaţi ca Experţi LPQIVES Gradul 1 în domeniul Calităţii Energiei Electrice.

• Seria 2 - în perioada noiembrie 2006 - noiembrie 2007 şi finalizată în luna decembrie 2007 cu Testul de Certificare. Au participat 28 de cursanţi, 22 fiind certificaţi ca Experţi LPQIVES Gradul 1 în domeniul Calităţii Energiei Electrice.

• Seria 3 - în perioada februarie 2008 - noiembrie 2009 şi finalizată în luna decembrie 2009 cu Testul de Certificare. Au participat 62 de cursanţi, 45 fiind certificaţi ca Experţi LPQIVES Gradul 1 în domeniul Calităţii Energiei Electrice.

Cuvânt înainte 17

• Seria 4 - în perioada februarie 2009 - noiembrie 2010 şi finalizată în luna decembrie 2010 cu Testul de Certificare. Au participat 9 de cursanţi, 3 fiind certificaţi ca Experţi LPQIVES Gradul 1 în domeniul Calităţii Energiei Electrice.

• Seria 5 - în perioada aprilie 2011 - noiembrie 2011 şi finalizată în luna decembrie 2011 cu Testul de Certificare. Au participat 17 de cursanţi, 13 fiind certificaţi ca Experţi LPQIVES Gradul 1 în domeniul Calităţii Energiei Electrice.

• Seria 6 - în perioada septembrie 2012 - noiembrie 2013, testul de Certificare fiind planificat pentru decembrie 2013. Participă 17 cursanţi.

Fig. 3 - Participanţi la cursul LPQIVES Expert Gradul 1 în domeniul Calităţii Energiei Electrice din perioada octombrie 2005 - noiembrie 2006

Fig. 4 - Participanţi la cursul LPQIVES Expert Gradul 1 în domeniul Calităţii Energiei Electrice din perioada octombrie 2006 - noiembrie 2007.


Fig.5 - Participanţi la Testele de Certificare Expert Gradul 1 în domeniul Calităţii Energiei Electrice din 15 decembrie 2006 şi respectiv din 16 decembrie 2007.

Fig.6 - Participanţi la cursul LPQIVES Expert Gradul 1 în domeniul Calităţii Energiei Electrice din perioada februarie 2008 - noiembrie 2009.

Fig.7 - Participanţi la cursul LPQIVES Expert Gradul 1 în domeniul Calităţii Energiei Electrice din perioada februarie 2009 - noiembrie 2010.

Cuvânt înainte 19

.

Începând cu anul 2008, SIER a organizat două serii de pregătire pentru obţinerea Certificatului de Expert LPQIVES Gradul 2:

• Seria 1 - în perioada martie 2008 - noiembrie 2009 şi finalizată în luna februarie 2010 cu Testul de Certificare. Au participat 54 de cursanţi, 43 fiind certificaţi ca Experţi LPQIVES Gradul 2 în domeniul Calităţii Energiei Electrice

• Seria 2 - în perioada iulie 2010 - noiembrie 2011 şi finalizată în luna decembrie 2011 cu Testul de Certificare. Au participat 13 de cursanţi, 10 fiind certificaţi ca Experţi LPQIVES Gradul 2 în domeniul Calităţii Energiei Electrice

Fig.8 - Participanţi la cursul LPQIVES Expert Gradul 1 în domeniul Calităţii Energiei Electrice din perioada aprilie 2011 - noiembrie 2011.

Fig.9 - Participanţi la cursul LPQIVES Expert Gradul 1 în domeniul Calităţii Energiei Electrice din perioada septembrie 2012 - noiembrie 2013.


Fig.10 - Participanţi la cursul LPQIVES Expert Gradul 2 în domeniul Calităţii Energiei Electrice din perioada martie 2008 - noiembrie 2009.

Fig.11 - Participanţi la cursul LPQIVES Expert Gradul 2 în domeniul Calităţii Energiei Electrice din perioada iulie 2010 - noiembrie 2011.

Cuvânt înainte 21

La aceste serii de cursuri LPQIVES Gradul 1 şi Gradul 2 în domeniul Calităţii Energiei Electrice au participat peste 270 de specialişi din cadrul CN Transelectrica şi Sucursalele de Transport a Energiei Electrice, OMEPA, Electrica şi Filialele de Distribuţie a Energiei Electrice, E.ON Moldova Distribuţie, ENEL Distribuţie Dobrogea, CEZ Distribuţie, RED Union Fenosa din Republica Moldova, ElectricaServ, Electrica Furnizare, Hidroelectrica şi Sucursalele de Hidrocentrale, HIDROSERV Cluj, Complexul Energetic Turceni, Electrocentrale Deva, ANRE, SIER, ICEMENERG, ICMET Craiova, ISCE Bucureşti, Institutul Naţional de Metrologie, Schneider Electric România, OMV Petrom, HOLCIM România, CarpatCement Holding, Mittal Steel Galaţi, ENERGOBIT din Cluj, ADREM INVEST din Bucureşti, ECRO din Bucureşti, ARC Braşov, Wind Expert, Eviva Energy şi Ventureal din Bucureşti, CD Electric din Braşov, SISELEC din Braşov, RAPTRONIC din Braşov, VRANCART din Adjud, IPA Cluj, PADO GRUP din Iaşi, ELECTRUX din Constanţa, CARMEUSE HOLDING din Braşov, Electra Total Consulting Bucureşti, Universitatea Politehnica Bucureşti, Universitatea "Dunărea de Jos" din Galaţi, etc., aceştia însumând aproape 2.200 de participări la cele peste 80 de Seminarii/Module LPQIVES organizate de SIER pentru obţinerea Certificatului Internaţional LPQIVES de Expert Gradul 1 şi, respectiv de Expert Gradul 2 în domeniul Calităţii Energiei Electrice.

În prezent, în România, sunt :

- 133 Experţi Internaţionali LPQIVES Gradul 1 în domeniul Calităţii Energiei Electrice; - 53 Experţi Internaţionali LPQIVES Gradul 2 în domeniul Calităţii Energiei Electrice.

La marea majoritate a Modulelor LPQIVES şi la Seminariile LPQI, în perioada special alocată firmelor, s-au prezentat cursanţilor echipamente şi produse specifice pentru măsurarea şi îmbunătăţirea Calităţii Energiei Electrice. În acest sens s-au remarcat în mod special firmele ARC Braşov şi Ronexprim Bucureşti care au făcut mai mult de 20 prezentări de echipamente pentru monitorizarea calităţii energiei electrice. De asemenea, au fost prezente şi firmele Energobit Cluj Napoca, OBO Bettermann România din Bucureşti, ICE FELIX Bucureşti, Schneider Electric România din Bucureşti, Power Supply Systems UPS din Tg. Mures, Eneria România din Bucureşti, Tehno Volt Bucureşti şi Celesta Comexin Bucureşti , care au făcut una sau mai multe prezentări de echipamente pentru măsurarea sau îmbunătăţirea calităţii energiei electrice.

Responsabili din partea SIER pentru organizarea şi derularea în România a cursurilor LPQIVES sunt dl dr.ing. Vatră Fănică - Coordonator Naţional Programe LPQI/LPQIVES şi dna dr.ing. Poida Ana - Administrator Naţional Programe LPQI/LPQIVES.

Lectorii în cadrul cursurilor LPQIVES în domeniul Calităţii Energiei Electrice

organizate de SIER, au fost: - Dr.ing. Vatră Fănică, în perioada 2005-2013; - Prof. dr.ing. Postolache Petru, în perioada 2006-2013; - Dr.ing. Poida Ana, în perioada 2005-2013; - Ing. Sufrim Mauriciu, în perioada 2006-2013; - Ing. Albert Hermina, în perioada 2005-2007; - Prof.dr.ing. Golovanov Nicolae, în perioada 2005-2008; - Prof. dr. ing. Toader Cornel, în perioada 2009-2013; - Prof. dr. Ing. Gheorghe Ştefan, la primele două Module derulate în 2005.


Dr.ing. Vatră Fănică Prof.dr.ing. Postolache Petru

Ing. Sufrim Mauriciu Dr.ing. Poida Ana

Ing. Albert Hermina Prof.dr.ing. Golovanov Nicolae

Prof.dr.ing. Gheorghe Ştefan Prof.dr.ing. Toader Cornel

Fig.12 - Lectorii la cursul LPQIVES în domeniul Calităţii Energiei Electrice.

Cuvânt înainte 23

Tot sub egida Programului LPQIVES, în luna februarie 2008, SIER a demarat cursul Integrarea şi funcţionarea Centralelor Eoliene (şi a Instalaţiilor Fotovoltaice începând cu anul 2010) în Sistemele Electroenergetice, care se derulează pe parcursul a 4 Module de câte 2 zile şi se finalizează cu un Test de Absolvire a Cursului. Începând cu anul 2008, SIER a derulat 5 serii ale acestui curs, în prezent fiind în derulare a 6-a ediţie:

• Seria 1 - în perioada februarie - septembrie 2008. Au participat 76 cursanţi din care 53 au primit Certificatul de Absolvire a cursului.

• Seria 2 - în perioada februarie - iulie 2009. Au participat 21 cursanţi din care 14 au primit Certificatul de Absolvire a cursului.

• Seria 3 - în perioada aprilie - iulie 2010. Au participat 23 cursanţi, toţi primind Certificatul de Absolvire a cursului.



• Seria 6 - în perioada martie - iulie 2013. Participă 17 cursanţi.

La aceste cursuri au participat peste 160 cursanţi, însumând peste 580 de participări la cele 24 de Seminarii/Module organizate de SIER în perioada 2008-2013, din care 112 cursanţii, dintre cei care au participat la primele cinci serii, au primit Certificatul de Absolvire a cursului.

Lectori în cadrul acestui curs au fost: - Dr.ing. Vatră Fănică, în perioada 2008-2013; - Prof. dr.ing. Postolache Petru, în perioada 2008-2013; - Dr.ing. Poida Ana, în perioada 2008-2013; - Prof.dr.ing. Golovanov Nicolae, în anul 2008.

În anii 2010 şi 2012, SIER a organizat sub egida Programului LPQIVES două serii ale

cursului Sisteme/instalaţii de legare la pamânt. Mijloace şi dispozitive de protecţie automate şi selective în reţelele electrice pentru evitarea avariilor şi accidentelor prin electrocutare, care se derulează pe parcursul a 3 Module de câte 2 zile şi se finalizează cu un Test de Absolvire a Cursului. La cele două serii au participat 32 de cursanţi, aceştia însumând 89 de participări la cele 6 Seminarii/Module organizate de SIER, 23 din cursanţi au primit Certificatul de Absolvire cursului. Lectori în cadrul acestui curs au fost dl ing. Sufrim Mauriciu şi dl dr.ing. Vatră Fănică.

Alte detalii sunt disponibile pe site-ul SIER (www.sier.ro) - rubrica “... LPQIVES ...”.

Bibliografie

[1] Chapman D. - Introduction to Power Quality, Broşura 1.1 (noiembrie 2001) din Power

Quality Application Guide - LPQI Programme, www.leonardo-energy.org şi www.sier.ro. [2] Lineweber D., McNulty S.R. - The cost of power disturbances to industrial & digital

economy companies. Report of Primen for EPRI‘s (CEIDS), 2000. [3] Targosz R. - Evaluating Cost of Power Quality, CNEE 2009, 21-23 Octombrie 2009,

Sinaia.


[4] Vatră F., Albert H., Poida A. - Sistemul Pan-European LPQIVES. Acreditare - certificare - formare profesională în domeniul calităţii energiei electrice, Revista Măsurări şi Automatizări, nr.3/2005.

[5] Vatră F., Poida A., Albert H., Golovanov N., Postolache P. - Formarea de specialişti - experţi în calitatea energiei electrice - un rezultat al derulării Programului LPQIVES, CNEE 2007, Sinaia, 7-9 nov.2007.

[6] Vatră F., Poida A., Postolache P. - Leonardo Energy/LPQI/LPQIVES - Programe educaţionale internaţionale de formare şi certificare profesională în domeniul calităţii şi eficienţei energiei electrice. Stadiul actual în România, CNEE 2009, 21-23 Octombrie 2009, Sinaia.

[7] Vatră F., Postolache P, Golovanov N., Albert H., Poida A., Sufrim M. - Calitatea Energiei electrice - 1001 Întrebări , Editura SIER, Bucureşti 2008, ISBN 978-973-87456-1-2.

[8] Vatră F., Vaida V. - SIER - 20 de ani de activitate 1990-2010, Editura SIER, Bucureşti 2010, ISBN 978-973-87456-2-9.

CUPRINS

Prefaţă ................................................................................................................................ 5 Cuvânt înainte - Formarea de specialişti experţi în calitatea energiei electrice,

un rezultat al derulării Programelor Educaţionale LPQI şi LPQIVES ......... 9 Cuprins ............................................................................................................................. 25 1. Introducere în calitatea energiei electrice ............................................................... 41

1.1. Aspecte generale privind calitatea energiei electrice .......................................... 41 1.2. Componentele calităţii energiei electrice ............................................................ 46 1.3. Perturbaţiile electromagnetice care afectează calitatea energiei electrice ........... 46 1.4. Costuri datorate calităţii inadecvate a energiei electrice .................................... 50 1.5. Susceptibilitatea electromagnetică a echipamentelor. Niveluri de

compatibilitate .................................................................................................... 54 1.6. Standarde şi reglementări în domeniul calităţii energiei electrice ...................... 60

1.6.1. Standarde şi reglementări internaţionale în domeniul calităţii energiei electrice ...................................................................................... 60 1.6.2. Reglementări naţionale în domeniul calităţii energiei electrice ................ 63

1.7. Măsurarea şi monitorizarea calităţii energiei electrice ....................................... 63 1.7.1. Aspecte generale ....................................................................................... 63 1.7.2. Echipamente şi proceduri de măsurare şi de agregare a parametrilor de calitate a energiei electrice .................................................................. 64

1.7.2.1. Condiţii generale pentru echipamentele de măsurare................... 64 1.7.2.1.1. Lanţul de măsurare ..................................................... 64 1.7.2.1.2. Clasele echipamentelor de măsurare .......................... 65 1.7.2.1.3. Incertitudinea ceasului de timp real ............................ 66

1.7.2.2. Agregarea datelor măsurate ......................................................... 67 1.7.2.2.1. Intervalele de agregare a datelor măsurate ................. 67 1.7.2.2.2. Intervalele de măsurare de bază .................................. 67 1.7.2.2.3. Agregarea pe intervale de 150 perioade ..................... 69 1.7.2.2.4. Agregarea pe intervale de 10 minute .......................... 69 1.7.2.2.5. Agregarea pe intervale de 2 ore .................................. 69 1.7.2.2.6. Conceptul de marcare ................................................. 70

1.7.3. Amplasarea şi opţiuni de conectare a echipamentelor de măsurare .......... 70 1.7.3.1. Amplasamente de monitorizare.................................................... 70 1.7.3.2. Analizele prealabile ale zonei de reţea electrică .......................... 71 1.7.3.3. Monitorizare pe partea utilizatorului............................................ 71 1.7.3.4. Monitorizare pe partea reţelei electrice........................................ 71 1.7.3.5. Opţiuni de conectare a echipamentelor de măsurare.................... 72

1.7.4. Măsurători pentru analize statistice privind calitatea energiei electrice ......... 73 1.7.4.1. Aspecte generale ......................................................................... 73 1.7.4.2. Consideraţii specifice .................................................................. 73 1.7.4.3. Indicatori de calitate a energiei electrice ..................................... 74


1.7.4.4. Obiectivele monitorizării ............................................................ 74 1.7.4.5. Aspecte economice ale monitorizării calităţii energiei electrice ...... 74

1.7.5. Măsurători pentru diagnosticarea problemelor de calitate a energiei electrice ...................................................................................... 77

1.7.5.1. Aspecte generale ......................................................................... 77 1.7.5.2. Monitorizarea curentului electric ................................................ 77 1.7.5.3. Amprente ale evenimentelor legate de calitatea energiei electrice.... 77

1.7.6. Sistemul Integrat de Monitorizare a Calităţii Energiei Electrice al CN Transelectrica ..................................................................................... 78

1.8. Contracte pentru alimentarea cu energie electrică ............................................. 83 1.8.1. Introducere ................................................................................................ 83 1.8.2. Prevederi contractuale referitoare la calitatea energiei electrice .............. 84 1.8.3. Prevederi contractuale referitoare la măsurarea calităţii energiei electrice ..... 85

1.8.3.1. Consideraţii generale ................................................................... 85 1.8.3.2. Consideraţii specifice .................................................................. 86

1.8.3.2.1. Aspecte generale ......................................................... 86 1.8.3.2.2. Frecvenţa în reţeaua electrică ..................................... 87 1.8.3.2.3. Amplitudinea tensiunii de alimentare ......................... 87 1.8.3.2.4. Fluctuaţiile de tensiune / Flickerul ............................. 87 1.8.3.2.5. Golurile de tensiune şi creşterile de tensiune (supratensiunile temporare) ........................................ 87 1.8.3.2.6. Întreruperile de tensiune .............................................. 88 1.8.3.2.7. Nesimetria tensiunilor de alimentare .......................... 88 1.8.3.2.8. Armonice de tensiune ................................................. 88 1.8.3.2.9. Interarmonice de tensiune ........................................... 89

1.9. Calitatea energiei electrice în condiţiile pieţei de energie electrică ................... 89 1.9.1. Introducere ................................................................................................ 89 1.9.2. Responsabilităţi privind calitatea energiei electrice în condiţiile pieţei de energie electrică ................................................................................... 90

1.9.2.1. Responsabilităţi............................................................................ 90 1.9.2.2. Contracte între OTS şi OD sau între OTS şi mari consumatori industriali sau marii producători ................................................. 91 1.9.2.3. Contracte între OD şi consumatori .............................................. 92 1.9.2.4. Contracte între furnizorii de energie electrică şi consumatori ..... 93 1.9.2.5. Contracte între OD şi producători independenţi mici ................. 93

1.9.3. Rolul Autorităţilor de Reglementare în domeniul energiei electrice ........ 93 1.9.4. Piaţa pentru calitatea energiei electrice .................................................... 97

1.10. Bibliografie ....................................................................................................... 99 2. Variaţii ale frecvenţei tensiunii de alimentare ...................................................... 103

2.1. Consideraţii generale ........................................................................................ 103 2.2. Limite normate de variaţie a frecvenţei în sistemele electroenergetice ............ 105 2.3. Indicatori de calitate a energiei electrice ........................................................... 106 2.4. Efectele variaţiilor de frecvenţă ........................................................................ 107

2.4.1. Influenţa variaţiilor de frecvenţă asupra motoarelor de acţionare .......... 107 2.4.2. Influenţa variaţiilor de frecvenţă asupra bateriilor de condensatoare şi a filtrelor de armonice ........................................................................ 108

Cuprins 27

2.4.3. Influenţa variaţiilor de frecvenţă asupra transformatoarelor şi bobinelor din reţeaua electrică ............................................................... 108 2.4.4. Experienţa de funcţionare cu frecvenţă scăzută ...................................... 109

2.5. Metoda de măsurare şi procedura de evaluare a calităţii frecvenţei .................. 109 2.6. Reglarea frecvenţei şi puterii de schimb în sistemele electroenergetice ........... 111

2.6.1. Aspecte cu caracter general .................................................................... 111 2.6.2. Reglajul primar ....................................................................................... 113 2.6.3. Reglajul secundar ................................................................................... 114 2.6.4. Reglajul terţiar ........................................................................................ 115 2.6.5. Exemple de acţiune a reglajului primar şi reglajului secundar ................ 115

2.7. Bibliografie ....................................................................................................... 116 3. Variaţii ale tensiunii de alimentare ........................................................................ 119

3.1. Definirea variaţiilor de tensiune, limite admise, cauze şi efecte ....................... 119 3.1.1. Definirea variaţiilor de tensiune şi cauzele producerii acestora ............. 119 3.1.2. Limite normate de variaţie a tensiunii în sistemele electroenergetice .... 121 3.1.3. Indicatori de calitate a energiei electrice ................................................ 124 3.1.4. Efecte ale variaţiilor lente de tensiune asupra funcţionării receptoarelor ..... 125

3.1.4.1. Efecte asupra instalaţiilor de iluminat ....................................... 125 3.1.4.2. Efecte asupra motoarelor asincrone .......................................... 126 3.1.4.3. Efecte asupra motoarelor sincrone ............................................ 128 3.1.4.4. Efecte asupra instalaţiilor electrotermice .................................. 129 3.1.4.5. Efecte asupra instalaţiilor de redresare ...................................... 129

3.1.5. Bibliografie ............................................................................................. 130 3.2. Măsurarea tensiunii şi verificarea calităţii energiei electrice ............................. 131

3.2.1. Metoda de măsurare a amplitudinii tensiunii .......................................... 131 3.2.2. Procedură de evaluare a calităţii energiei electrice ................................. 133 3.2.3. Bibliografie.............................................................................................. 134

3.3. Reglarea tensiunii în reţelele electrice ............................................................... 135 3.3.1. Soluţii posibile de menţinere a tensiunii în banda admisibilă ................. 135 3.3.2. Gestionarea circulaţiei de putere reactivă în reţelele electrice ................ 142 3.3.3. Stabilitatea de tensiune ........................................................................... 143 3.3.4. Bibliografie ............................................................................................. 144

3.4. Controlul tensiunii şi a fluxurilor de putere prin utilizarea sistemelor FACTS ....... 145 3.4.1. Introducere .............................................................................................. 145 3.4.2. Compensatoare statice de putere reactivă (SVC) ................................... 146

3.4.2.1. Bobinele comandate cu tiristoare (TCR).................................... 146 3.4.2.2. Condensatoare comutate cu tiristoare (TSC)............................. 147 3.4.2.3. Bobinele comandate cu tiristoare asociate cu condensatoare fixe (FC/TCR) ........................................................................... 148 3.4.2.4. Bobinele comandate cu tiristoare asociate cu condensatoare comutate cu tiristoare (TCR + TSC).......................................... 149

3.4.3. Compensator sincron static (STATCOM) .............................................. 150 3.4.4. Compensator serie comandat cu tiristoare (TCSC) ............................... 152 3.4.5. Compensator sincron static serie (SSSC) ............................................... 153 3.4.6. Controler unificat de flux de putere (UPFC) .......................................... 153 3.4.7. Bibliografie .............................................................................................. 154

28 Calitatea Energiei Electrice. Manual pentru profesionişti - Volumul 1 4. Goluri de tensiune şi întreruperi de scurtă durată ............................................... 157

4.1. Descrierea perturbaţiilor, surse, efecte .............................................................. 157 4.1.1. Definirea perturbaţiilor ........................................................................... 157 4.1.2. Caracteristicile (parametrii caracteristici) perturbaţiilor ......................... 162

4.1.2.1. Caracteristicile golurilor de tensiune ......................................... 162 4.1.2.2. Caracteristicile întreruperilor de tensiune de scurtă durată ....... 168

4.1.3. Surse ....................................................................................................... 168 4.1.3.1. Sursele golurilor de tensiune ..................................................... 168 4.1.3.2. Sursele întreruperilor de scurtă durată ...................................... 169

4.1.4. Influența poziției punctului de observare din rețeaua electrică faţă de locul de producere a scurtcircuitului ................................................. 170

4.1.4.1. Influența poziției punctului de observare faţa de locul de scurtcircuit ................................................................................ 170 4.1.4.2. Aria de vulnerabilitate la goluri de tensiune ............................. 174 4.1.4.3. Studiu de caz - Influenţa puterii de scurtcircuit a sursei de alimentare şi a locului de producere a scurtcircuitului asupra tensiunii reziduale a golurilor ........................................ 176

4.1.4.3.1. Date de intrare .......................................................... 176 4.1.4.3.2. Calculul reactanţelor ................................................. 176 4.1.4.3.3. Calculul curenţilor de scurtcircuit şi a parametrilor golurilor de tensiune ................................................. 177

4.1.5. Efecte ale golurilor de tensiune şi ale întreruperilor de scurtă durată ..... 178 4.1.5.1. Efecte generale .......................................................................... 178 4.1.5.2. Efecte asupra unor echipamente şi dispozitive .......................... 179

4.1.5.2.1. Motoare asincrone .................................................... 181 4.1.5.2.2. Motoare sincrone ...................................................... 182 4.1.5.2.3. Motoare cu viteză reglabilă ...................................... 182 4.1.5.2.4. Relee, contactoare şi startere pentru motoare ........... 183 4.1.5.2.5. Calculatoare şi echipamente de comandă-control a proceselor .............................................................. 184 4.1.5.2.6. Lămpi cu descărcări electrice la înaltă presiune ....... 185

4.1.6. Bibliografie ............................................................................................. 186 4.2. Daune produse de golurile şi întreruperile de tensiune la consumatori.............. 188

4.2.1. Introducere .............................................................................................. 188 4.2.2. Daune determinate de abateri de la calitatea normată a energiei electrice ... 188 4.2.3. Daune determinate de întreruperi ale tensiunii de alimentare ................ 189 4.2.4. Daune determinate de goluri de tensiune şi de întreruperi de scurtă durată ........................................................................................... 195 4.2.5. Studiu de caz - Estimarea costurilor golurilor de tensiune pentru consumatori alimentaţi de companii de distribuţie a energiei electrice din Finlanda ................................................................ 198

4.2.5.1. Scurtă descriere a companiilor de distribuţie analizate ............. 198 4.2.5.2. Estimarea frecvenţei de apariţie a golurilor de tensiune ............ 199 4.2.5.3. Daunele provocate de golurile de tensiune ............................... 201

4.2.5.3.1. Daunele provocate de un singur gol de tensiune ...... 201 4.2.5.3.2. Daunele anuale cauzate consumatorilor de golurile de tensiune ................................................................ 202

Cuprins 29

4.2.6. Bibliografie ............................................................................................. 203 4.3. Metode şi soluţii pentru îmbunătăţirea calităţii energiei electrice în cazul

golurilor de tensiune şi al întreruperilor de scurtă durată, evaluare economică....... 205 4.3.1. Introducere .............................................................................................. 205 4.3.2. Soluţii la nivelul reţelelor companiilor de electricitate ........................... 206

4.3.2.1. Reducerea numărului golurilor de tensiune şi întreruperilor ..... 207 4.3.2.1.1. Prevenirea defectelor (reducerea numărului de defecte) .... 207 4.3.2.1.2. Schimbarea practicilor de eliminare a defectelor ...... 207

4.3.2.2. Îmbunătăţirea funcţionării reţelelor electrice ............................ 209 4.3.2.2.1. Reducerea duratei de eliminare a defectelor ............. 209 4.3.2.2.2. Modificarea configuraţiei reţelei de alimentare ........ 210 4.3.2.2.3. Utilizarea de reactoare de limitare a curentului de defect ................................................................... 212

4.3.2.3. Tehnologii “Custom Power” ..................................................... 213 4.3.2.3.1. Întreruptoare de transfer statice ................................ 213 4.3.2.3.2. Compensatoare statice serie ...................................... 214 4.3.2.3.3. Compensatoare statice shunt ..................................... 214 4.3.2.3.4. Sisteme de alimentare de rezervă cu stocare de energie .................................................... 215

4.3.3. Soluţii la consumatori ............................................................................. 216 4.3.3.1. Soluţii pentru protecţia globală a instalaţiilor consumatorului .......................................................................... 217

4.3.3.1.1. Dublarea căilor de alimentare ................................... 217 4.3.3.1.2. Tehnologii “Custom Power“ ..................................... 217 4.3.3.1.3. Compensator static serie de joasă tensiune ............... 217 4.3.3.1.4. Grupuri motor-generator ........................................... 218 4.3.3.1.5. Sisteme UPS cu baterie de acumulatoare / statice .... 219 4.3.3.1.6. Sisteme UPS care folosesc volanţi ............................ 227

4.3.3.2. Soluţii la nivelul echipamentelor .............................................. 229 4.3.3.2.1. Maşini rotative cu inerţie suplimentară ..................... 229 4.3.3.2.2. Bobine de ţinere ........................................................ 229 4.3.3.2.3. Transformator cu tensiune constantă ........................ 230 4.3.3.2.4. Dispozitiv de atenuare a golurilor de tensiune .......... 231 4.3.3.2.5. UPS bazate pe baterii de acumulatoare ..................... 231 4.3.3.2.6. Soft starter ................................................................. 232

4.3.3.3. Îmbunătăţirea imunităţii echipamentelor .................................. 232 4.3.4. Procedură de evaluare economică a soluţiilor de îmbunătăţire a calităţii energiei electrice la goluri de tensiune şi întreruperi de scurtă durată ........................................................................................... 234 4.3.5. Studiu de caz .......................................................................................... 237

4.3.5.1. Evaluarea economică ................................................................ 237 4.3.5.2. Analiza rezultatelor ................................................................... 240

4.3.6. Bibliografie ............................................................................................. 240 4.4. Măsurarea golurilor de tensiune şi a întreruperilor de scurtă durată ................. 243

4.4.1. Aspecte privind înregistarea caracteristicilor golurilor şi întreruperilor de tensiune de scurtă durată ................................................................... 243


4.4.2. Metoda şi incertitudinea de măsurare a golurilor şi întreruperilor de tensiune de scurtă durată ........................................................................ 245 4.4.3. Alegerea tensiunii de referinţă pentru realizarea măsurătorilor .............. 246 4.4.4. Alegerea pragurilor de tensiune pentru determinarea duratei golurilor şi întreruperilor de tensiune de scurtă durată .......................................... 248 4.4.5. Metode de raportare a rezultatelor măsurătorilor ................................... 249

4.4.5.1. Metode bazate pe matrici bidimensionale ................................. 249 4.4.5.2. Metode bazate pe curbe de compatibilitate a echipamentelor ..... 253 4.4.5.3. Metode bazate pe "Voltage Dip Coordination Chart" ............... 255

4.4.6. Prevederi contractuale privind măsurarea golurilor de tensiune şi a întreruperilor de scurtă durată .......................................................... 256 4.4.7. Bibliografie ............................................................................................. 257

4.5. Metode de analiză şi indicatori de calitate a energiei electrice din punct de vedere al golurilor de tensiune şi întreruperilor de scurtă durată ....................... 258 4.5.1. Metode de evaluare a golurilor și întreruperilor de scurtă durată într-o rețea de alimentare cu energie electrică ........................................ 258

4.5.1.1. Analize de scurtcircuit .............................................................. 258 4.5.1.2. Măsurători în reţeaua electrică .................................................. 259

4.5.2. Procedura de obţinere a indicatorilor de calitate a energiei electrice pentru o reţea electrică din punctul de vedere al golurilor şi întreruperilor de scurtă durată ................................................................ 260 4.5.3. Indicatori de calitate a energiei electrice ................................................ 263

4.5.3.1. Indicatori pentru evenimente singulare ..................................... 263 4.5.3.1.1. Indice tensiune reziduală - durată ............................. 263 4.5.3.1.2. Indice cădere de tensiune (Loss of Voltage Index) .... 265 4.5.3.1.3. Indice de severitate a unui gol de tensiune ............... 265 4.5.3.1.4. Indice de energie a unui gol de tensiune ................... 266

4.5.3.2. Indicatori la nivel de site şi de reţea/sistem (Site and system indices) ......................................................... 266

4.5.3.2.1. Indici frecvenţă de apariţie a golurilor de tensiune şi întreruperilor de scurtă durată ............................... 267 4.5.3.2.2. Indici de energie pentru golurile de tensiune ............ 268 4.5.3.2.3. Indice de severitate pentru golurile de tensiune ........ 269 4.5.3.2.4. Indici SARFI.............................................................. 269

4.5.3.3. Studiu de Caz - Calculul indicatorilor de calitate a energiei electrice din punctul de vedere al golurilor şi întreruperilor de scurtă durată pe baza datelor înregistrate. Agregarea în timp şi spaţiu ...... 275

4.5.3.3.1. Date de intrare ........................................................... 275 4.5.3.3.2. Calculul indicilor frecvenţă de apariţie a golurilor şi întreruperilor de scurtă durată ............................... 278 4.5.3.3.3. Calculul indicilor de energie pentru golurile de tensiune ................................................................ 279 4.5.3.3.4. Raportarea rezultatelor de măsurare prin utilizarea matricilor tensiune reziduală - durată ....................... 280 4.5.3.3.5. Marcarea pe curbele CBEMA şi ITIC a datelor înregistrate ............................................................... 283

4.5.4. Bibliografie ............................................................................................. 285

Cuprins 31

4.6. Standarde internaţionale în domeniul golurilor de tensiune şi al întreruperilor de scurtă durată .............................................................................. 286 4.6.1. Standarde internaţionale ......................................................................... 286 4.6.2. Bibliografie ............................................................................................. 288

5. Supratensiuni şi fenomene tranzitorii .................................................................... 289

5.1. Supratensiuni, fenomene tranzitorii şi calitatea energiei electrice ..................... 289 5.1.1. Supratensiunile şi calitatea energiei electrice ......................................... 289 5.1.2. Clasificarea supratensiunilor .................................................................. 291 5.1.3. Descrierea perturbaţiilor ......................................................................... 294

5.1.3.1. Tensiunea de funcţionare continuă ............................................ 294 5.1.3.2. Supratensiuni temporare ........................................................... 295 5.1.3.3. Supratensiuni tranzitorii ............................................................ 297

5.1.3.3.1. Supratensiuni tranzitorii cu front lent ....................... 298 5.1.3.3.2. Supratensiuni tranzitorii cu front rapid ..................... 299 5.1.3.3.3. Supratensiuni tranzitorii cu front foarte rapid............ 299

5.1.4. Bibliografie ............................................................................................. 300 5.2. Cauzele producerii supratensiunilor................................................................... 301

5.2.1. Supratensiuni temporare de frecvenţă industrială (voltage swells) ........ 301 5.2.1.1. Supratensiuni temporare datorate defectelor la pământ ............ 301 5.2.1.2. Supratensiuni temporare datorate aruncării de sarcină .............. 305 5.2.1.3. Supratensiuni temporare datorate defectelor la pământ urmate de aruncare de sarcină .................................................. 306 5.2.1.4. Supratensiuni temporare datorate rezonanţei şi ferorezonanţei ..... 306 5.2.1.5. Supratensiuni temporare în reţelele electrice de joasă tensiune ..... 307

5.2.1.5.1. Scheme de funcţionare a reţelelor electrice de joasă şi medie tensiune ............................................. 308 5.2.1.5.2. Supratensiuni temporare în reţelele electrice de joasă tensiune datorate defectelor în reţelele de medie tensiune ..................................................... 310 5.2.1.5.3. Supratensiuni temporare în reţelele electrice de joasă tensiune datorate defectelor în instalaţiile de joasă tensiune ....................................................... 312 5.2.1.5.4. Supratensiuni temporare datorate izolării motoarelor asincrone ................................................ 313

5.2.2. Supratensiuni tranzitorii cu front lent ..................................................... 313 5.2.2.1. Supratensiuni generate de conectarea şi reconectarea liniilor electrice ......................................................................... 314 5.2.2.2. Supratensiuni generate de defecte şi de eliminarea acestora ..... 317 5.2.2.3. Supratensiuni tranzitorii cu front lent generate de aruncarea de sarcină .................................................................................. 317 5.2.2.4. Supratensiuni datorate comutării curenţilor capacitivi sau inductivi .............................................................................. 317 5.2.2.5. Supratensiuni de trăsnet cu front lent ........................................ 317 5.2.2.6. Supratensiuni cu front lent în reţelele electrice de joasă tensiune .. 317

5.2.2.6.1. Funcţionarea întreruptoarelor şi comutatoarelor ....... 318 5.2.2.6.2. Funcţionarea siguranţelor fuzibile ............................ 318 5.2.2.6.3. Comutarea bateriilor de condensatoare ..................... 320


5.2.2.6.4. Supratensiuni datorate funcţionării convertoarelor de frecvenţă .............................................................. 321

5.2.3. Supratensiuni tranzitorii cu front rapid ................................................... 321 5.2.3.1. Mecanisme de producere a supratensiunilor de trăsnet în reţelele electrice ........................................................................ 322 5.2.3.2. Supratensiuni datorate loviturilor directe de trăsnet în liniile electrice aeriene .............................................................. 323

5.2.3.2.1. Lovituri de trăsnet în conductoarele active ale liniilor electrice aeriene ............................................ 323 5.2.3.2.2. Lovituri de trăsnet în stâlpii sau în conductoarele de protecţie ale LEA ................................................. 325

5.2.3.3. Supratensiuni de trăsnet induse în liniile electrice aeriene ........ 326 5.2.3.4. Supratensiunile de trăsnet ce afectează staţiile electrice ........... 326 5.2.3.5. Supratensiunile de comutaţie cu front rapid .............................. 327 5.2.3.6. Supratensiuni de trăsnet în reţelele electrice de joasă tensiune ...... 327

5.2.3.6.1. Supratensiuni de trăsnet transferate din reţelele electrice de MT ......................................................... 327 5.2.3.6.2. Supratensiuni generate de lovituri de trăsnet în LEA de JT ................................................................ 328 5.2.3.6.3. Supratensiuni de trăsnet induse în reţelele electrice de JT ......................................................................... 329 5.2.3.6.4. Supratensiuni de trăsnet cauzate de cuplajul cu alte sisteme ............................................................... 329

5.2.4. Bibliografie ............................................................................................. 330 5.3. Măsurarea şi monitorizarea calităţii energiei electrice din punctul

de vedere al supratensiunilor ............................................................................ 332 5.3.1. Aspecte generale referitoare la posibilităţile de măsurare a supratensiunilor ...................................................................................... 332 5.3.2. Aspecte privind înregistrarea caracteristicilor supratensiunilor temporare de frecvenţă industrială ......................................................... 332 5.3.3. Metoda şi incertitudinea de măsurare a supratensiunilor temporare ....... 333 5.3.4. Raportarea rezultatelor măsurătorilor ..................................................... 335

5.3.4.1. Metode bazate pe matrici bidimensionale ................................. 335 5.3.4.2. Metode bazate pe curbe de compatibilitate a echipamentelor ..... 336

5.3.5. Prevederi contractuale privind măsurarea supratensiunilor temporare ........ 337 5.3.6. Metode de analiză ................................................................................... 337

5.3.6.1. Metode de evaluare a supratensiunilor temporare într-o rețea de alimentare cu energie electrică .................................... 337 5.3.6.2. Indicatori de calitate a energiei electrice cu referire la supratensiunile temporare ..................................................... 338

5.3.6.2.1. Indicatori pentru evenimente singulare ..................... 338 5.3.6.2.2. Indici frecvenţă de apariţie a supratensiunilor temporare .................................................................. 339 5.3.6.2.3. Indici SARFI ............................................................. 340

5.3.7. Bibliografie ............................................................................................. 342 5.4. Alegerea şi coordonarea izolaţiei ...................................................................... 344

5.4.1. Termeni şi definiţii ................................................................................. 344

Cuprins 33

5.4.2. Procedura recomandată de standardele CEI pentru coordonarea izolaţiei ... 344 5.4.2.1. Generalităţi asupra procedurii ................................................... 344 5.4.2.2. Determinarea supratensiunilor reprezentative (Urp) .................. 346 5.4.2.3. Determinarea tensiunilor de ţinere de coordonare (Ucw) ........... 347

5.4.2.3.1. Aspecte cu caracter general ....................................... 347 5.4.2.3.2. Criteriul de performanţă............................................. 347 5.4.2.3.3. Proceduri/metode de coordonare a izolaţiei .............. 347 5.4.2.3.4. Coordonarea izolaţiei la tensiunea permanentă şi la supratensiuni temporare .................................... 349 5.4.2.3.5. Coordonarea izolaţiei la supratensiuni cu front lent....... 350 5.4.2.3.6. Coordonarea izolaţiei la supratensiuni cu front rapid .... 350

5.4.2.4. Determinarea tensiunilor de ţinere specificate (Urw) ................. 351 5.4.2.5. Alegerea nivelului de izolaţie nominal ...................................... 352 5.4.2.6. Lista tensiunilor de ţinere standardizate de scurtă durată de frecvenţă industrială.............................................................. 353 5.4.2.7. Lista tensiunilor de ţinere la implusuri standardizate ................ 353 5.4.2.8. Domenii ale tensiunii celei mai ridicate pentru echipament ..... 353 5.4.2.9. Alegerea nivelurilor de izolaţie standardizate ........................... 354

5.4.3. Nivelurile de izolaţie adoptate în România pentru reţelele electrice cu tensiunea nominală mai mare de 1 kV................................................ 356 5.4.4. Alegerea izolaţiilor. Metodologii şi exemple de calcul .......................... 358

5.4.4.1. Categoriile de solicitări electrice la care trebuie să reziste izolaţiile reţelelor electrice ........................................................ 358 5.4.4.2. Alegerea izolaţiei liniilor electrice aeriene ................................ 359

5.4.4.2.1. Stabilirea numărului şi a caracteristicilor izolatoarelor liniilor electrice aeriene ........................ 359 5.4.4.2.2. Stabilirea intervalelor minime de izolare între conductoarele active şi părţile metalice ale stâlpilor ..... 360 5.4.4.2.3. Stabilirea distanţelor dintre fazele liniei ................... 365 5.4.4.2.4. Stabilirea distanţelor pe verticală între conductoarele active şi conductoarele de protecţie........................... 365 5.4.4.2.5. Stabilirea distanţelor pe verticală între conductoarele active şi pământ.................................. 365

5.4.4.3. Exemple de alegere a izolaţiei unor linii electrice aeriene ........ 366 5.4.4.3.1. Linie electrică aeriană de 20 kV ................................ 366 5.4.4.3.2. Linie electrică aeriană de 110 kV .............................. 367 5.4.4.3.3. Linie electrică aeriană de 220 kV .............................. 368 5.4.4.3.4. Linie electrică aeriană de 400 kV .............................. 370

5.4.4.4. Alegerea izolaţiei externe a instalaţiilor electrice ...................... 372 5.4.5. Prevederi privind coordonarea izolaţiei în reţelele electrice de distribuţie de joasă tensiune din România .............................................. 372

5.4.5.1. Prevederi privind coordonarea izolaţiei .................................... 372 5.4.5.2. Gradarea izolaţiei instalaţiilor de distribuţie de joasă tensiune ...... 373

5.4.6. Prevederi din standardele CEI privind coordonarea izolaţiei în reţelele electrice de distribuţie şi instalaţiile de joasă tensiune din clădiri ............................................................................................... 375

5.4.6.1. Principii de bază ........................................................................ 375


5.4.6.2. Tensiunile nominale şi selectarea tensiunilor de ţinere la impuls ... 376 5.4.6.3. Coordonarea izolaţiilor în instalaţiile electrice de joasă tensiune din clădiri .................................................................... 378

5.4.6.3.1. Aspecte generale ........................................................ 378 5.4.6.3.2. Situaţia naturală de limitare a supratensiunilor.......... 378 5.4.6.3.3. Situaţia controlată de limitare a supratensiunilor....... 379 5.4.6.3.4. Alegerea echipamentelor din instalaţiile electrice ale clădirilor............................................................... 379

5.4.7. Bibliografie ............................................................................................. 380 5.5. Teste standard pentru tensiunea de ţinere ......................................................... 381

5.5.1. Consideraţii generale .............................................................................. 381 5.5.2. Încercări la tensiune de ţinere standardizată de scurtă durată la frecvenţă industrială ................................................................................ 382 5.5.3. Încercări standardizate la tensiune de ţinere la impuls ........................... 383 5.5.4. Situaţia de încercare alternativă .............................................................. 387 5.5.5. Încercări standardizate la tensiune de ţinere a izolaţiei între faze şi a izolaţiei longitudinale pentru echipamente din domeniul I .................... 387

5.5.5.1. Încercări la frecvenţă industrială ............................................... 387 5.5.5.2. Încercări la impuls de trăsnet ale izolaţiei între faze (sau longitudinale) .................................................................... 388

5.5.6. Încercări standardizate la tensiune de ţinere a izolaţiei între faze şi a izolaţiei longitudinale pentru echipamente din domeniul II ................... 388 5.5.7. Bibliografie ............................................................................................. 388

5.6. Dispozitive de protecţie împotriva supratensiunilor ......................................... 389 5.6.1. Limitarea supratensiunilor ...................................................................... 389

5.6.1.1. Limitarea supratensiunilor temporare ........................................ 389 5.6.1.2. Limitarea supratensiunilor tranzitorii cu front lent .................... 390 5.6.1.3. Limitarea supratensiunilor tranzitorii cu front rapid .................. 390

5.6.2. Descărcătoare cu rezistenţă variabilă....................................................... 391 5.6.2.1. Consideraţii privind evoluţia descărcătoarelor cu rezistenţă variabilă ..................................................................... 391 5.6.2.2. Principalele caracteristici ale descărcătoarelor cu rezistenţă variabilă pe bază de oxizi metalici............................................. 396

5.6.3. Descărcătoare cu coarne (dischargers / horn gaps / spark gaps) ............. 399 5.6.4. Dispozitive de protecţie pentru reţele de joasă tensiune şi de telecomunicaţii ....................................................................................... 401

5.6.4.1. Componente ............................................................................... 401 5.6.4.2. Implementarea componentelor................................................... 401 5.6.4.3. Clasificarea dispozitivelor de protecţie a reţelelor electrice de joasă tensiune........................................................................ 403

5.6.5. Protecţia prin descărcătoare a instalaţiilor electrice cu tensiunea nominală mai mare de 1 kV .................................................................... 404

5.6.5.1. Metodologia de alegere a descărcătoarelor pe bază de oxizi metalici ............................................................................. 404 5.6.5.1.1. Alegerea tensiunii de funcţionare continuă a

descărcătorului .......................................................... 407 5.6.5.1.2. Alegerea tensiunii nominale a descărcătorului .......... 407

Cuprins 35

5.6.5.1.3. Alegerea curentului nominal de descărcare ............... 408 5.6.5.1.4. Nivelurile de protecţie asigurate de descărcătoare..... 408 5.6.5.1.5. Capabilitatea de a absorbi energia descărcată ............ 408 5.6.5.1.6. Clasa limitatorului de presiune (Pressure relief class).... 409

5.6.5.2. Condiţii tehnice pentru alegerea descărcătoarelor cu rezistenţă variabilă pe bază de oxizi metalici ............................ 409 5.6.5.3. Exemple de alegere a descărcătoarelor cu rezistenţă variabilă ....... 410

5.6.5.3.1. Alegerea unui descărcător pentru o reţea electrică de 400 kV .................................................................. 410 5.6.5.3.2. Alegerea unui descărcător pentru o reţea electrică de 110 kV .................................................................. 412 5.6.5.3.3. Alegerea unui descărcător pentru o reţea electrică de 20 kV .................................................................... 413

5.6.5.4. Stabilirea numărului şi a locului de montare a descărcătoarelor cu rezistenţă variabilă în staţiile electrice...................................... 414

5.6.6. Protecţia reţelelor electrice de joasă tensiune împotriva supratensiunilor..... 416 5.6.6.1. Alegerea descărcătoarelor cu rezistenţă variabilă pentru reţelele de JT.............................................................................. 416 5.6.6.2. Protecţia reţelelor electrice de distribuţie de joasă tensiune împotriva supratensiunilor de trăsnet......................................... 418

5.6.6.2.1. Protecţia părţii de joasă tensiune a posturilor de transformare .............................................................. 418 5.6.6.2.2. Protecţia liniilor electrice de distribuţie de joasă tensiune ............................................................ 421 5.6.6.2.3. Conectarea descărcătoarelor în reţelele electrice de joasă tensiune ............................................................ 422

5.6.6.3. Protecţia instalaţiilor interioare de joasă tensiune ale consumatorilor ........................................................................... 424

5.6.6.3.1. Protecţia împotriva supratensiunilor propagate din reţeaua de alimentare................................................. 425 5.6.6.3.2. Protecţia împotriva supratensiunilor transferate din Sistemul de Protecţie al construcţiei/structurii împotriva loviturilor directe de trăsnet ...................... 427 5.6.6.3.3. Alegerea şi conectarea dispozitivelor de protecţie împotriva supratensiunilor......................................... 429

5.6.7. Bibliografie ............................................................................................. 432 5.7. Protecţia instalaţiilor electrice din sistemul electroenergetic împotriva

trăsnetului ......................................................................................................... 434 5.7.1. Situaţia pe plan mondial în domeniul protecţiei împotriva loviturilor de trăsnet ................................................................................................ 434 5.7.2. Aspecte teoretice privind mecanismul de generare şi orientare a trăsnetelor ... 436

5.7.2.1. Fenomenologia producerii trăsnetelor........................................ 436 5.7.2.2. Aspecte teoretice privind mecanismul de orientare a trăsnetelor .... 444

5.7.2.2.1. Modele rezultate din experimentări ........................... 444 5.7.2.2.2. Modelul electrogeometric .......................................... 447

5.7.3. Calculul zonelor de protecţie asigurate de paratrăsnete în cazul staţiilor electrice ..................................................................................... 451


5.7.3.1. Zona de protecţie asigurată de paratrăsnetele verticale ............. 451 5.7.3.1.1. Metoda de calcul adoptată în România ...................... 451 5.7.3.1.2. Metoda de calcul adoptată în Germania..................... 455 5.7.3.1.3. Metoda de calcul adoptată de compania Westinghouse Electric din SUA................................ 457 5.7.3.1.4. Metoda de calcul conform modelului electrogeometric... 459

5.7.3.2. Zona de protecţie asigurată de paratrăsnetele orizontale ........... 460 5.7.3.2.1. Metoda de calcul adoptată în România ...................... 460 5.7.3.2.2. Metoda de calcul adoptată în Germania..................... 462 5.7.3.2.3. Metoda de calcul adoptată de compania Westinghouse Electric din SUA................................ 463 5.7.3.2.4. Metoda de calcul conform modelului electrogeometric... 463

5.7.3.3. Exemplu de realizare a protecţiei unei staţii electrice de 220 kV împotriva loviturilor directe de trăsnet ......................... 464 5.7.3.4. Analiza şi proiectarea schemei de protecţie a staţiilor electrice împotriva loviturilor directe de trăsnet prin utilizarea programelor de calcul specializate............................................. 468

5.7.4. Posibilităţi de evaluare, pe baze statistico probabilistice, a siguranţei în funcţionare a instalaţiilor electrice protejate împotriva loviturilor directe de trăsnet .................................................................................... 471

5.7.4.1. Evaluarea siguranţei în funcţionare a staţiilor electrice ............ 471 5.7.4.1.1. Metodologii de calcul .............................................. 471 5.7.4.1.2. Studii de caz ............................................................. 474

5.7.4.2. Evaluarea siguranţei în funcţionare a liniilor electrice aeriene . 475 5.7.4.2.1. Prevederi din NTE 001/03/00 .................................. 475 5.7.4.2.2. Evaluarea numărului de trăsnete care lovesc o LEA .... 476 5.7.4.2.3. Evaluarea numărului specific de declanşări a liniilor electrice ....................................................... 477 5.7.4.2.4. Studiu de caz: estimarea numărului de declanşări a LEA de 400 kV Braşov - Gutinaş ca urmare a loviturilor de trăsnet în LEA .................................... 478

5.7.5. Bibliografie ............................................................................................. 480 5.8. Protecţia construcţiilor împotriva trăsnetului .................................................... 483

5.8.1. Reglementări în domeniu ........................................................................ 483 5.8.2. Evaluarea riscului pentru alegerea măsurilor de protecţie împotriva efectelor trăsnetului ................................................................................. 483

5.8.2.1. Introducere ................................................................................. 483 5.8.2.2. Daune şi pierderi datorate loviturilor de trăsnet......................... 485 5.8.2.3. Riscul şi componentele acestuia................................................. 486 5.8.2.4. Managementul riscului............................................................... 488

5.8.2.4.1. Procedura de bază ...................................................... 488 5.8.2.4.2. Riscul tolerabil RT...................................................... 489 5.8.2.4.3. Procedura specifică de evaluare a necesităţii de protecţie ................................................................ 490 5.8.2.4.4. Selectarea măsurilor de protecţie ............................... 490

5.8.3. Criterii de bază pentru protecţia împotriva trăsnetelor a structurilor şi a utilităţilor conectate la aceste structuri ............................................. 492

Cuprins 37

5.8.3.1. Niveluri de Protecţie (LPL - lightning protection level) ............ 492 5.8.3.2. Zone de protecţie la trăsnet ........................................................ 493 5.8.3.3. Protecţia structurilor .................................................................. 494 5.8.3.4. Protecţia utilităţilor .................................................................... 495

5.8.4. Sisteme de protecţie a structurilor împotriva trăsnetelor ......................... 496 5.8.4.1. Clasa sistemelor de protecţie împotriva trăsnetelor ................... 496 5.8.4.2. Funcţiunile şi părţile componente ale sistemului exterior de protecţie ................................................................................ 497

5.8.4.2.1. Sistemul de captare a trăsnetelor ............................... 497 5.8.4.2.2. Sistemul de conductoare de coborâre......................... 500 5.8.4.2.3. Sistemul de legare la pământ (priza de pământ) ........ 501

5.8.4.3. Funcţiunile şi părţile componente ale sistemului interior de protecţie ................................................................................ 503

5.8.4.3.1. Legături de echipotenţializare ................................... 503 5.8.4.3.2. Izolarea sistemului exterior de protecţie împotriva trăsnetului .................................................................. 504

5.8.4.4. Întreţinerea şi verificarea sistemelor de protecţie împotriva trăsnetului .................................................................................. 504

5.8.4.4.1. Scopul verificărilor .................................................... 504 5.8.4.4.2. Succesiunea verificărilor............................................ 504 5.8.4.4.3. Întreţinerea................................................................. 505

5.8.5. Sisteme neconvenţionale de protecţie a structurilor împotriva trăsnetelor .... 505 5.8.5.1. Introducere ................................................................................. 505 5.8.5.2. Principiul amorsării în avans realizată de un PDA .................... 506 5.8.5.3. Tipuri de paratrăsnete neconvenţionale ..................................... 507

5.8.5.3.1. Paratrăsnete radioactive ............................................ 507 5.8.5.3.2. Paratrăsnete cu declaşare electronică ........................ 508 5.8.5.3.3. Paratrăsnete piezoelectrice......................................... 509 5.8.5.3.4. Paratrăsnete cu profil special ..................................... 509

5.8.5.4. Concluzii ale unui studiul realizat de INEIRS cu privire la paratrăsnetele cu dispozitive de amorsare ................................. 510

58.6. Bibliografie .............................................................................................. 511

6. Continuitatea şi fiabilitatea alimentării cu energie electrică ............................... 513 6.1. Continuitatea alimentării cu energie electrică .................................................... 513

6.1.1. Definirea continuităţii în alimentarea cu energie electrică ...................... 513 6.1.2. Obligaţiile operatorilor de reţele electrice din România privind continuitatea în alimentarea cu energie electrică..................................... 514

6.1.2.1. Obligaţiile pentru operatorul reţelelor electrice de transport (RET).......................................................................... 514 6.1.2.2. Obligaţiile pentru operatorii reţelelor electrice de distribuţie (RED) ....................................................................... 514

6.1.3. Indicatori de continuitate în alimentare cu energie electrică ................... 515 6.1.3.1. Indicatori de continuitate utilizaţi în Europa şi în SUA ............. 515 6.1.3.2. Indicatori de continuitate utilizaţi în România ........................... 518

6.1.3.2.1. Indicatori de continuitate la nivel de RET şi SEN .... 518 6.1.3.2.2. Indicatori de continuitate la nivel de RED ................ 519

6.1.3.3. Factori care influenţează indicatorii de continuitate în alimentare .... 520


6.1.4. Costuri produse la consumatori de întreruperile de lungă durată ............ 522 6.1.5. Soluţii pentru îmbunătăţirea continuităţii în alimentarea cu energie electrică ...................................................................................... 526 6.1.6. Bibliografie ............................................................................................. 527

6.2. Fiabilitatea şi siguranţa alimentării cu energie electricǎ ................................... 529 6.2.1. Termeni şi definiţii de bază ..................................................................... 529 6.2.2. Metode matematice folosite pentru evaluarea fiabilităţii......................... 540

6.2.2.1. Obiectivele calculelor de fiabilitate ........................................... 541 6.2.2.2. Consideraţii generale referitoare la metode de calcul ................ 542 6.2.2.3. Metoda binominală .................................................................... 547 6.2.2.4. Modelarea prin procese stocastice de tip Markov cu timp continuu............................................................................ 549 6.2.2.5. Metoda utilizării funcţiei de siguranţă ....................................... 553 6.2.2.6. Metoda arborelui de defectare.................................................... 554 6.2.2.7. Reţele Petri - scurtă prezentare .................................................. 558 6.2.2.8. Studii de caz privind determinarea indicatorilor de fiabilitate ai unei scheme de alimentare cu energie electrică ..................... 559

6.2.3. Determinarea indicatorilor de fiabilitate în nodurile reţelelor electrice de racordare a consumatorilor ................................................................. 565 6.2.4. Indicatori de fiabilitate pentru surse de intervenţie ................................. 568 6.2.5. Bibliografie.............................................................................................. 570

6.3. Comentarii privind continuitatea şi fiabilitatea alimentării cu energie electricǎ ..... 572 6.3.1. Introducere............................................................................................... 572 6.3.2. Fiabilitate şi defectare ............................................................................. 573 6.3.3. Rata de defectare .................................................................................... 574 6.3.4. Fiabilitate, mentenanţă şi mentenabilitate .............................................. 577 6.3.5. Fiabilitate şi disponibilitate ..................................................................... 580 6.3.6. Fiabilitate şi redundanţă ......................................................................... 580 6.3.7. Redundanţa activă şi MTBF.................................................................... 582 6.3.8. Care este nivelul de redundanţă care trebuie adoptat ?............................ 583 6.3.9. Sunt de preferat sisteme redundante sau folosirea unor componente cu fiabilitatea ameliorată ? ...................................................................... 584 6.3.10. Redundanţă optimă ................................................................................ 585 6.3.11. Analiza unor aplicaţii privind calculele de fiabilitate - exemple ......... 585

6.3.11.1. Fiabilitatea unui sistem cu structură serie .............................. 585 6.3.11.2. Fiabilitatea unui sistem cu structură paralel ........................... 587

6.3.12. Bibliografie............................................................................................ 589 6.4. Scheme de bază ale reţelelor electrice. Alegerea schemelor ............................. 590

6.4.1. Noţiuni privind Sistemul Electroenergetic Naţional (SEN)..................... 590 6.4.2. Aspecte generale privind racordarea consumatorilor la sistemul electroenergetic ......................................................................... 594

6.4.2.1. Principalele componente ale sistemelor de alimentare a consumatorilor ........................................................................... 594 6.4.2.2. Soluţii de racordare a consumatorilor la sistemul electroenergetic.... 595

6.4.3. Scheme de conexiuni în nodurile (staţii electrice) de alimentare cu energie electrică a consumatorilor........................................................... 597

Cuprins 39

6.4.4. Scheme de bază pentru reţelele electrice interioare ale consumatorului ....... 601 6.4.4.1. Reţea radială simplă ................................................................... 601 6.4.4.2. Reţea radială dublă..................................................................... 603 6.4.4.3. Reţele de tip magistrală.............................................................. 605 6.4.4.4. Reţele buclate............................................................................. 607 6.4.4.5. Scheme combinate/mixte ........................................................... 609

6.4.5. Criterii generale pentru studiu şi alegerea schemelor reţelelor electrice ....... 609 6.4.5.1. Elementele şi condiţiile de bază................................................. 609 6.4.5.2. Clasificarea sarcinilor din punct de vedere al continuităţii necesare în alimentarea cu energie electrică .............................. 611 6.4.5.3. Principii de bază pentru organizarea reţelelor electrice ale consumatorilor ..................................................................... 615 6.4.5.4. Caracteristicile instalaţiilor electrice.......................................... 616

6.4.5.4.1. Disponibilitatea şi continuitatea alimentării ............. 617 6.4.5.4.2. Fiabilitatea ................................................................. 618 6.4.5.4.3. Redundanţa ............................................................... 618 6.4.5.4.4. Independenţa ............................................................. 619 6.4.5.4.5. Elemente unice........................................................... 621 6.4.5.4.6. Disponibilitate uniformă şi limitarea “performanţelor” unor componente .......................... 622 6.4.5.4.7. Redundanţa protecţiilor ............................................. 622 6.4.5.4.8. Rezilienţă şi flexibilitate - capabilitate de înlocuire ...... 622 6.4.5.4.9. Puterea/dimensiunea rezervei .................................... 622 6.4.5.4.10. Funcţiunile “standard” şi “preferenţial”................... 623

6.4.6. Cerinţe pentru stabilirea soluţiilor de racordare a consumatorilor la sistemul electroenergetic ......................................................................... 624 6.4.7. Bibliografie.............................................................................................. 626

6.5. Surse de siguranţă şi de rezervă. Tehnologii de rezervă ................................... 627 6.5.1. Introducere .............................................................................................. 627 6.5.2. Alimentare de rezervă din reţeaua electrică publică ............................... 627 6.5.3. Generator de intervenţie antrenat cu motor cu combustibil .................... 628 6.5.4. Utilizarea bateriilor de acumulatoare (stocare chimică) .......................... 631 6.5.5. Acumulatoare cu flux de electrolit (REDOX) ......................................... 632 6.5.6. Utilizarea volantului pentru stocarea de energie ..................................... 634 6.5.7. Utilizarea turbinelor cu gaz pentru antrenarea generatoarelor de intervenţie........................................................................................... 636 6.5.8. Utilizarea hidrogenului pentru stocarea energiei .................................... 636 6.5.9. Stocare sub formă de aer comprimat (CAES) ......................................... 636 6.5.10. Supercondensatoare sau ultracondensatoare.......................................... 636 6.5.11. Stocarea magnetică a energiei electrice în supraconductoare (SMES) ....... 637 6.5.12. Privire de ansamblu asupra metodelor de stocare.................................. 638 6.5.13. Bibliografie............................................................................................ 639

6.6. Sisteme reziliente pentru alimentarea cu energie electrică a sarcinilor critice...... 641 6.6.1. Introducere............................................................................................... 641 6.6.2. Principiile rezilienţei sistemelor de alimentare........................................ 641

6.6.2.1. Redundanţa componentelor ....................................................... 641


6.6.2.2. Separarea fizică a căilor de alimentare şi a componentelor redundante ................................................................................ 643 6.6.2.3. Utilizarea de întreruptoare de transfer statice (STS - Static Transfer Switch) .................................................. 644 6.6.2.4. Rezilienţa circuitelor de comandă ............................................. 645 6.6.2.5. Rezilienţa sistemelor de menținere a condițiilor de mediu în spațiile critice ............................................................. 645 6.6.2.6. Rezilienţa sistemelor pentru realizarea mentenanţei curative şi preventive................................................................. 646

6.6.3. Alegerea arhitecturii de UPS în funcţie de nivelul de disponibilitate impus ............................................................................... 646 6.6.4. Bibliografie.............................................................................................. 652

6.7. Alimentarea rezilientă cu energie electrică într-o clădire de birouri - Studiu de caz ...................................................................................................... 653 6.7.1. Introducere............................................................................................... 653 6.7.2. Descrierea situaţiei iniţiale ...................................................................... 653

6.7.2.1. Schema de distribuţie ................................................................ 653 6.7.2.2. Calitatea energiei electrice ........................................................ 655 6.7.2.3. Evenimente ............................................................................... 657 6.7.2.4. Analiza situaţiei existente ......................................................... 657

6.7.3. Proiectarea noii scheme de alimentare cu energie electrică..................... 658 6.7.3.1. Clasificarea sarcinilor ............................................................... 658 6.7.3.2. Schema distribuţiei principale ................................................... 660 6.7.3.3. Dimensionarea circuitelor ......................................................... 662 6.7.3.4. Analiza de costuri ..................................................................... 663

6.7.4. Concluzii ................................................................................................. 664 6.7.5. Bibliografie.............................................................................................. 665

6.8. Elaborarea schemei unui sistem electroenergetic industrial ................................... 666 6.8.1. Introducere............................................................................................... 666 6.8.2. Criterii pentru alegerea soluţiei de alimentare cu energie electrică ......... 666 6.8.3. Scheme ale reţelelor electroenergetice industriale................................... 669

6.8.3.1. Determinarea amplasamentului nodurilor de alimentare .......... 669 6.8.3.2. Scheme de alimentare a consumatorilor industriali .................. 672

6.8.4. Bibliografie.............................................................................................. 675

PREFA - sier.ro · de electricitate, firmelor care comercializeaz ă echipamente şi furnizorilor...

Documents

Transcript of PREFA - sier.ro · de electricitate, firmelor care comercializeaz ă echipamente şi furnizorilor...