1. INSTALAII ELECTRICE LA CONSUMATORIDefiniii, clasificriInstalaia electricdefinete un ansamblu de echipamente electrice interconectate ntr-un spaiu dat, formnd un singur tot i avnd un scop funcional bine determinat.Prinechipament electricsenelege, ngeneral, oricedispozitivntrebuinat pentruproducerea, transformarea, distribuia, transportul sau utilizarea energiei electrice. Aceast ultim destinaie, reprezentnd scopul final al ntregului procesdeproducere, transport i distribuie, defineteocategoriedistinctde echipamente, denumite receptoare. Receptoarele electrice sunt dispozitive care transform energia electric n alt form de energie util.Receptoarele electrice se mpart n:- receptoare de iluminat, cuprinznd corpurile de iluminat prevzute cu surse electrice de lumin;- receptoare de for, care pot fi electromecanice (motoare electrice, electromagnei, electroventile), electrotermice (cuptoare electrice, agregate de sudur) sau electrochimice (bi de electroliz).Instalaiile elctrice se clasific dup diferite criterii, ca: rolul funcional, poziia n raport cu procesul energetic, locul de amplasare, nivelul tensiunii, frecvena i modul de protecie.a. Dup rolul funcional, instalaiile electrice pot fi:-deproducereaenergieielectrice, aferentediferitelortipuridecentraleelectricesauunorgrupuri electrogene;- de transport a energiei electrice, incluznd linii electrice (racord, distribuitor, coloan i circuit);- de distribuie a energiei electrice - staii electrice, posturi de transformare i tablouri de distribuie;- de utilizarea energiei electrice, care la rndul lor se difereniaz n raport cu tipul receptoarelor, n instalaii de for i instalaii de iluminat;- auxiliare, din care fac parte instalaiile cu funcie de meninere a calitii energiei electrice (reducerea efectului deformant, compensarea regimului dezechilibrat, reglajul tensiunii), de asigurare a unei distribuii economice a acesteia (compensarea puterii reactive), pentru protecia personalului mpotriva electrocutrilor (legarea la pmnt, legarea la nul etc.), pentru protecia cldirilor i a bunurilor (instalaiile de paratrsnet, de avertizare de incendiu), precum i instalaiile de telecomunicaii. b. Dup poziia ocupat n raport cu procesul energetic la care concur se deosebesc:-instalaii decureni tari, carecuprindelementeleprimareimplicatenprocesul deproducere, transport, distribuie i utilizare a energiei electrice;- instalaii de cureni slabi, care dei nu sunt nseriate n circuitul fluxului energetic principal, concur la realizarea n condiii corespunztoare a proceselor energetice. Din aceast categorie fac parte instalaiile de automatizare, msur i control (AMC), de avertizare de incendii, de telecomunicaii etc. nmodasemntor, instalaiilecomplexesecompundincircuiteprimaresaudefori circuite secundaresaudecomand, celedoupri difereniindu-sefuncional cai instalaiiledecureni tari, respectiv slabi. c. n raport cu locul de amplasare, se deosebesc urmtoarele categorii de instalaii:- pe utilaj, un caz deosebit reprezentndu-l amplasarea pe vehicule;- n interiorul cldirilor, n diferite categorii de ncperi;- n exterior, n diferite condiii de mediu.d. Dup nivelul tensiunii, instalaiile se clasific n:- instalaii de joas tensiune (JT), a cror tensiune de lucru este sub 1 kV;- instalaii de medie tensiune (MT), cu tensiuni de lucru n intervalul 1...20 kV;- instalaii de nalt tensiune (IT), cu tensiuni de lucru ntre 35...110 kV;- instalaii de foarte nalt tensiune, funcionnd la tensiuni mai mari sau egale cu 220 kV.e. Dup frecvena tensiunii, se deosebesc instalaii:- de curent continuu;- de curent alternativ.f. Din punct de vedere al modului de protecie, instalaiile pot fi:- de tip deschis, fa de care persoanele sunt protejate numai mpotriva atingerilor accidentale a prilor aflate sub tensiune;1- de tip nchis, la care elementele componente sunt protejate contra atingerilor, ptrunderii corpurilor strine peste 1 mm, a picturilor de ap i a deteriorrilor mecanice;- de tip capsulat, la care elementele componente sunt protejate contra atingerilor, ptrunderii corpurilor strine de orice dimensiuni, a stropilor de ap din toate direciile i contra deteriorrilor mecanice.2.COMPUNEREA INSTALATIILOR ELECTRICE LA CONSUMATORConsumatorul de energie electric este alctuit din totalitatea receptoarelor dintr-un anumit spaiu sau dintr-o ntreprindere. Avnd n vedere corelaiile de natur tehnologic dintre diversele laturi ale procesului deproducie, lacareconcuri instalaiileelectrice, sepoateafirmacreceptoareleelectrice, caren ansamblu formeaz consumatorul, sunt legate printr-un scop funcional.Instalaiile electrice la consumator se compun din:- receptoare electrice;- reele electrice i puncte de alimentare (distribuie);-echipamentede conectare, protecie, AMC etc., adic restul echipamentelor electrice, n afar de receptoare.Racordarea consumatorilor la sistemul electroenergetic naional se face, de regul, printr-o singur linie electric de alimentare. Aceasta va fi prevzut cu numrul minim de circuite necesare tranzitului energiei electrice n condiii economice i la parametri de calitate i siguran cerui de consumator.Punctuldeseparaientrefurnizori consumatorsenumetepunctdedelimitare. Doupunctede delimitare se consider distincte dac prin fiecare din ele se poate asigura puterea necesar la consumator, n cazuldispariiei tensiuniincellaltpunct, laparametrii decalitatei desiguranstabilii prinproiect. Asigurarea continuitii n alimentarea consumatorului din puncte de delimitare distincte presupune funcionarea reuit a automaticii de sistem i a sistemului de alimentare extern n ansamblu.Nodul electric din amonte de punctul de delimitare constituie sursa n raport cu consumatorul considerat.Din punctul de alimentare, reprezentat de barele staiei ST (sau SD), se alimenteaz diferitele posturi de transformarePT, precumi receptoarele de medie tensiunemi, prin intermediul liniilor 2, numite distribuitoare; n practic se folosete denumirea de fider pentru distribuitoarele care alimenteaz posturi de transformare sau puncte de alimentare intermediare.Delabareledejoastensiunealeposturilordetransformaresealimenteazreceptoareledejoas tensiunemj, aleconsumatorului.Receptoarelemaiimportantesauceledeputerimaimariseracordeaz adeseori direct la tabloul general TG. n general, se realizeaz puncte de distribuie intermediare, reprezentate de tablourile de distribuie TD. Liniile care alimenteaz tablourile de distribuie se numesc coloane. O parte din receptoarele de joas tensiune sunt grupate pe utilaje care avnd o instalaie electric proprie, au i un tablou de distribuie TU al utilajului. Linia 4, care leag tabloul de utilaj la tabloul de distribuie constituie un circuit de utilaj. Liniile de alimentare 5 ale receptoarelor se numesc circuite.Instalaia electric nseriat ntre surs i un punct de consum considerat se numete cale de alimentare, aceasta putnd cuprinde linii aeriene i n cabluri, ntreruptoare, separatoare, transformatoare, reactoare etc. Indisponibilitateaoricruielementnerezervatalcii dealimentareconducelantrerupereaalimentriin punctul de consum respectiv.3. CONDIIILE DE CALITATEN ALIMENTAREA CU ENERGIE ELECTRICA CONSUMATORILORPentrubuna funcionareareceptoarelor,alimentareacuenergieelectrictrebuiesndeplineasc o seriedecondiii referitoarelatensiune, frecven, puterei continuitate. Prezentareadetaliataacestor condiii se sistematizeaz n cele ce urmeaz.a. Tensiunea constant, ca valoare i form, constituie o prim condiie pentru orice tip de receptoare. Este recomandabil ca tensiunea la bornele receptoarelor s fie constant i egal cu cea nominal sau variaiileposibilessencadrezenlimiteleprecizatepentrufiecarereceptor nparte.nexploatarea 2instalaiilorelectriceaparvariaii detensiune, cauzatedeconsumator, datoritvariaiilordesarcinsau scurtcircuitelor. Aceste variaii pot fi lente, cauzate de modificarea n timp a ncrcrii receptoarelor, sau rapide - cauzate de scurtcircuite sau de modificri rapide ale sarcinii (de exemplu cuptoare cu arc, utilaje de sudare, laminoare, compresoare, maini cucuplupulsatoriu.a), inclusivcele datorate conectrilor - deconectrilor de receptoare. Se folosete denumirea de gol de tensiune pentru orice scdere a valorii eficace a tensiunii unei reele electrice cu o amplitudine cuprins ntre o valoare minim sesizabil (circa 0,2 Un) i Un pe o durat de cel mult 3 s. Dintre receptoarele i instalaiile sensibile la goluri de tensiune fac parte urmtoarele:- motoarele i compensatoarele sincrone;- motoarele asincrone (n funcie de caracteristica cuplului rezistent);- echipamentele electronice, inclusiv redresoarele comandate;- contactoarele de 0,4 kV i cele din circuitele secundare;- automatica, protecia, blocajele i reglajele din circuitele tehnologice.O diminuare cu caracter permanent a valorii tensiunii poate fi consecina subdimensionrii seciunii conductoarelor, situaie cu urmri negative ca: distrugerea izolaiei electrice, nefuncionarea echipamentului i suprasolicitarea termic a receptoarelor i conductelor.Tensiunile de alimentare mai mari dect cele nominale determin funcionarea n suprasarcin a unor receptoare de for i reducerea duratei de via a receptoarelor de iluminat.Scderea tensiunii sub valoarea nominal atrage dup sine solicitarea termic (la motoarele electrice), funcionarealaparametri inferiori (lacuptoareleelectrice)sauchiarnefuncionareaunorreceptoaresau instalaii (desprinderea electromagneilor, a motoarelor asincrone s.a). Problema formei tensiunii se pune att n cazul receptoarelor alimentate de curent continuu, ct i n cazul celor alimentate n curent alternativ.Tensiunea continu la bornele receptoarelor de curent continuu poate avea o serie de armonici, mai ales dac sursa de tensiune este un redresor semicomandat sau comandat. Coninutul de armonici este limitat n funcie de efectele acestora asupra receptoarelor, prin precizarea coeficientului de distorsiune admis. Abaterea de la forma sinusoidal a undei de tensiune determin funcionarea receptoarelor de curent alternativnregimdeformant.ntimpcelaunelereceptoare,cumsuntcuptoarelecuinducie, prezena armonicilornundadetensiunenuderanjeaz, laaltele-printrecarei motoareleelectrice-prezena armonicilor de tensiune trebuie limitat tot prin precizarea coeficientului de distorsiune admis. Coeficientul de distorsiune kdal undei de tensiune se definete ca raportul dintre valoarea eficace a reziduului deformant Ud i valoarea eficace U a undei de tensiune, kUUdd, (1.1)n care reziduul deformant are expresianii dU U22, (1.2)unde Ui este valoarea eficace a armonicii i, iar n poate fi limitat la n = 13 pentru calculele practice. Coeficientul de distorsiune total, rezultat din funcionarea receptoarelor consumatorului i din condiiile din sistemul electroenergetic, se limiteaz la valoarea:05 , 0 dk, (1.3)adic la 5%.Cauzele distorsiunii undei sinusoidale de tensiune se gsesc n cea mai mare parte la consumator.n timpce o seriedeechipamente,cumsunt bobinelecumiez feromagnetic, receptoarelecuarcelectrici mutatoarele reprezint surse de armonici de tensiune i curent, elementele reactive de circuit ca bobinele i condensatoarele constituie amplificatoare de armonici de tensiune, respectiv de curent. n cadrul instalaiilor electricelaconsumator,trebuieluatemsuripentrureducerea efectelordeformanteiainflueneiasupra reelei de alimentare. b. Frecvenaconstant a tensiunii de alimentareconstituie undeziderat major att pentrubuna funcionareareceptoarelor, meninereapreciziei aparatelor demsur, ct i pentrumainiledelucru antrenateprinmotoaredecurentalternativ. Variaiilefrecveneipot fi cauzatedevariaii importantede sarcin sau de avarii grave n sistem, originea unor asemenea cauze putnd fi i consumatorii de energie electric.3Meninerea constant a frecvenei industriale (50 Hz) este o problem la nivel de sistem energetic, fiind legatdeputereanrezervdincentraleleelectricealesistemuluii deoperativitateadispeceratului.n anumitesituaii, cndposibilitiledeproducereaenergiei electricencentralesunt limitate, sedecide ntrerupereaalimentriiunorconsumatori(sacrificareadistribuitorilor), nscopulmenineriifrecvenein sistem.Abaterile maxim admise ale frecvenei sunt de t 0,5 Hz.c. Simetria tensiunilor este condiia n baza creia sistemului tensiunilor de faz trebuie s-i corespund trei fazori egali i defazai cu 1200.Cauzele nesimetriei sunt pe de o parte instalaiile de producere i transport, independente de consumator, iar pe de alt parte sarcinile dezechilibrate ale consumatorilor.Consecinele nesimetriei tensiunilor se studiaz prin metoda componentelor simetrice, cnd se determin pe lng componentele directe i componentele inverse i homopolare. Ultimele sunt cauzele unor cupluri de frnare, respectiv nclzire i vibraii la motoarele de curent alternativ.Nesimetria tensiunilor se exprim printr-un coeficient de nesimetrie UN , dat de relaia:( ) [%]31002nC B A UNUaU U a U + + , (1.4)n care UA, UB, UC reprezint fazorii tensiunilor de faze, n V, Un - tensiunea nominal a reelei, n V, a ej23 - operatorul de rotaie.Nesimetria tensiunii este admis n limitele de pn la 2%UN 2%(1.5)pe o durat ndelungat, la bornele oricrui receptor electric simetric, trifazat.d. Putereanecesaresteocondiieglobalaconsumatorilor i unul dintrecriteriileesenialen proiectare.nacelai tabel, seindictreaptadetensiuneminimcaretrebuiesexistenstaiaderacord, posibilitile de alimentare din aceast staie i momentul sarcinii.Consumatorii cu puteri absorbite maxime de 50 kVA se alimenteaz din reeaua de joas tensiune.Sarcina maxim de durat se stabilete pentru un interval de cerere de 15, 30 sau 60 min, stnd la baza calculelor de dimensionare a elementelor reelei din condiii termice i de determinare a pierderilor de putere. Exist i sarcini maxime de scurt durat (de vrf), care pot dura 1...10 si care se iau n considerare la calculul fluctuaiilor de tensiune din reea, la reglajul proteciilor maximale .a.Modul n care necesitile de consum de energie electric sunt asigurate n timp consumatorului de ctre furnizor este caracterizat pringradul de satisfacere a alimentrii consumatorului n punctul de delimitare. Aceast mrime, notat cu C, se definete ca raportul dintre durata probabil de alimentare i durata de alimentare cerut[%] 100cn cT T TC, (1.6)n care Tceste intervalul de timp din cadrul unui an calendaristic n care consumatorul solicit criteriul de siguran, Tn - durata probabil de nealimentare n perioada considerat.Gradul de satisfacere n alimentare poate fi determinat pentru diferite nivele de puteri cerute.Alimentareacuenergieelectricaconsumatoriloraparinnddiverselorclasesepoaterealizadin sistemul electromagnetic la urmtoarele niveluri de siguran:-nivelul 1, prin dou ci de alimentare independente, dimensionate fiecare pentru puterea cerut la consumator (rezerv de 100% n ci de alimentare) i prin dou puncte distincte de racord (rezerv de 100% n surse). Realimentarea consumatorilor, n caz de avarie a unei ci, se prevede a se realiza prin comutarea automat a consumului pe calea neavariat, cu o discontinuitate de maximum 3 s;- nivelul 2, prin dou ci de alimentare care nu sunt n mod obligatoriu independente (rezerv de 100% nliniielectrice)i deregul, printr-unsingurpunctderacord. Realimentareaconsumatoruluincazde ntrerupere simpl (avaria a unei ci) se poate face numai dup identificarea defectului i efectuarea unor manevre manuale de izolare a acestuia, dup o ntrerupere de 0,5...8 h, n funcie de clasa consumatorului, structura reelei de alimentare i poziia centrului de intervenie n raport cu locul manevrelor;- nivelul 3, printr-o singur cale de alimentare. Realimentarea consumatorului n caz de avarie se poate face numai dup repararea sau nlocuirea elementelor defecte.4n situaii justificate, consumul asigurat n caz de ntrerupere simpl poate fi mai mic dect sarcina maxim de durat, iar calea de alimentare se dimensioneaz n consecin. Exist un nivel de siguran optim pentru alimentarea unui consumator.e. Continuitatea alimentrii cu energie electric a consumatorilor reprezint cea mai important condiie calitativ. n funcie de natura efectelor produse de ntreruperea alimentrii cu energie electric, receptoarele se ncadreaz n urmtoarele categorii:- categoria 0, la care ntreruperea n alimentarea cu energie electric poate duce la explozii, incendii, distrugeri grave de utilaje sau pierderi de viei omeneti.ncadrareareceptoarelor n aceast categorie se admite n cazul n care nu se dispune de alte forme de energie, n cazul n care acestea nu sunt justificate tehnic sau sunt prohibitive economic n comparaie cu acionarea electric, precum i n situaiile n care msurile de prevenire de natur tehnologic nu sunt eficiente.Sencadreazncategoria0instalaii i echipamenteca: iluminatul desiguran, instalaiilede ventilaie i evacuarea a gazelor nocive sau a amestecurilor explozive, pompele de rcire ale furnalelor i cuptoarelor de oelrii, calculatoarele de proces .a.- categoria I, la care ntreruperea alimentrii duce la dereglarea proceselor tehnologice n flux continuu, necesitnd perioade lungi pentru reluarea activitii la parametrii cantitativi i calitativi existeni n momentul ntreruperii, la rebuturi importante de materii prime, materiale auxiliare, scule, semifabricate .a., la pierderi materiale importante prin nerealizarea produciei planificate i imposibilitatea recuperrii acesteia, la repercursiuni asupra altor uniti importante sau la dezorganizarea vieii sociale n centrele urbane.Receptoarele de categoria Isunt incluse n instalaii tehnologice organizate pentru producia n serie mare, n flux continuu, n instalaii de ventilaie, de cazane, de transport al clincherului etc.- categoria a II-a, la care ntreruperea alimentrii determin nerealizri de producie, practic numai pe durata ntreruperii, care pot fi, de regul, recuperate.n aceast categorie se ncadreaz majoritatea receptoarelor din seciile, prelucrtoare.- categoria a III-a, cuprinde receptoarele care nu se ncadreaz n categoriile precedente (ex. magazii, depozite).La stabilirea categoriei receptoarelor se ine seama de:- cerinele de continuitate n alimentarea receptoarelor;- cerinele speciale n ceea ce privete calitatea tensiunii i a frecvenei;- indicatorii valorici ai daunelor provocate de ntreruperile n alimentarea cu energie electric.Clasificarea receptoarelor pe categorii, cu stabilirea duratei de realimentare, adic a duratei ntreruperilor admisibile n alimentare, se efectueaz de ctre proiectantul general, dup consultarea furnizorilor de echipamente, a beneficiarului investiiei i a proiectantului de specialitate. Durata de realimentare se situeaz deasupra unei valori minime de 3 secunde (la receptoarele de categoria 0sau I), corespunznd duratei de acionare a automaticii de sistem, putnd atinge chiar cteva ore (la receptoare din categoriile II i III), fr a depi ns 24 ore.Astfel, clasa consumatorului i categoriile receptoarelor din compunerea sa determin n primul rnd durata de realimentarei consumul asigurat, ceeace conducelastabilireacelorlaltecaracteristici ale nivelurilor de siguran, ca modalitile de rezervare n ci i surse i gradul de satisfacere minim.n caz de ntrerupere dubl la consumatorii cu dou ci de alimentare, realimentarea se asigur numai dup timpul necesar reparrii unei ci. La fel, n cazul unor defeciuni provocate de fenomene imprevizibile, durata de realimentare este determinat de posibilitile de reparare a instalaiilor avariate.Cunoaterea structurii unui consumator pe categorii de receptoare are o importan deosebit pentru proiectantul de instalaii electrice, aceasta influennd unele din etapele de baz ale proiectrii cum sunt:- stabilirea schemei de racordare i distribuie n nalt tensiune,- organizarea posturilor de transformare,- alegerea schemei de distribuie n joas tensiune etc.4. SARCINI ELECTRICE DE CALCUL5n cadrul instalaiilor electrice, sarcina electric reprezint o mrime care caracterizeaz consumul de energie electric. Mrimile utilizate frecvent n acest scop sunt puterea activ P, reactiv Q, aparent Si curentul I.n proiectarea instalaiilor electrice la consumatori este necesar s se cunoasc n primul rnd puterea activ absorbit de ctre:- receptoare, pentru dimensionarea circuitelor de receptor;- utilaje, pentru dimensionarea circuitelor de utilaj;-grupuri de receptoare i utilaje, pentru dimensionarea tablourilor de distribuie i a coloanelor de alimentare a acestora;-secii ale ntreprinderiii apoi dentreagantreprindere, pentrudimensionareaposturilor de transformare, a liniilor de medie i nalt tensiune i a staiilor de distribuie sau transformare.Caracteristicile tehnice nominale ale receptoarelor sunt urmtoarele:- puterea activ Pn, sau aparent Sn;- tensiunea Un;- conexiunea fazelor;- curentul In;- randamentul n;- factorul de putere cos n;- relaia dintre curentul de pornire Ip (conectare) i curentul nominal In, sub forma raportului Ip/In.ncazul receptoarelorrealizatepentruunregimdefuncionareintermitent (motoareelectrice), se specific i durata relativ de acionare nominal DAn.Puterea instalat Pi a unui receptor reprezint puterea sa nominal raportat la durata de acionare de referin DA=1,n n iDA P P , (1.7)n care DAn este o mrime relativ subunitar care poate lua una din urmtoarele valori DAn = 0,15; 0,25; 0,4; 0,6i 1. Prinurmare,putereainstalatPiaunui receptorestemai mic, cel mult egalcuputerea nominal Pn a acestuia.n cazul receptoarelor caracterizate prin puterea aparent nominal Sn, puterea instalat este dat de relaian n n iDA S P cos , (1.8)Pentru un grup de nreceptoare, puterea instalat total se determin ca sum a puterilor instalate a receptoarelor componentenjij iP P1, (1.9)n care puterile instalate individuale Pij rezult din relaiile (1.7) sau (1.8).Puterea activ absorbit, care se ia n considerare n calcul pentru grupuri cuprinznd cel puin patru receptoare se numeteputere cerutsaude calcul.Puterea cerutPcreprezint o putere activ convenional, de valoare constant, care produce n elementele instalaiei electrice (conducte i echipamente) acelai efect termic ca i puterea variabil real, ntr-un interval de timp determinat (ex. 30 min.), n perioada de ncrcare maxim.Determinarea prin calcul a puterilor cerute se face prin diferite metode, utilizate n funcie de stadiul proiectrii i nivelul la care se efectueaz calculele. Deoarece calculele trebuie efectuate la toate nivelele instalaiei electricelaconsumator, ncepnddelaceleinferioare(receptoare)i pnlacelesuperioare (racordul de nalt tensiune), att pentru tensiunile joase, sub 1000 V, ct i pentru cele mai mari de 1000 V, sunt preferabile acele metode care se aplic acoperitor n toate situaiile. n continuare, se indic principalele metode de determinare a puterilor cerute n faza de proiectare i anume:-metodacoeficienilor decerere, aplicabillaoricenivel i nspecial pentrugrupuri mari de receptoare, reprezentnd o secie sau o ntreprindere;- metoda formulei binome, care d rezultate acoperitoare pentru un grup restrns de receptoare de for avnd puteri mult diferite ntre ele, fiind recomandat pentru calculul puterilor cerute n special la nivelul tablourilor de distribuie;6-metoda analizei directe, aplicabil pentru un numr mic de receptoare, la nivelul unor tablouri de distribuiecuplecri puine,inclusivatablourilor de utilaj,cndsecunoscdiagrameledefuncionarei ncrcare ale tuturor receptoarelor;- metodele bazate pe consumuri specifice cu raportare la unitatea de produs sau la unitatea de suprafa productiv, utilizabile, datorit preciziei reduse, numai n faza notei de fundamentare;-metodele bazate pe putereamedie i indicatori ai curbelor de sarcin, recomandate pentru determinarea puterii cerute la nivelele superioare, de la barele de joas tensiune ale posturilor de transformare, la liniile de racord n nalt tensiune.La instalaii existente, puterea cerut se determin pe baza curbelor de sarcin.5. METODA COEFICIENILOR DE CEREREPutereaactivcerutsedeterminprinnmulireaputerii instalatecuuncoeficient subunitarkc, denumit coeficient de cererei c cP k P, (1.10)iar puterea reactiv cerut QC - cu ajutorul factorului de putere cerut cos cc ccc ctg P P Q 1cos12. (1.11)Coeficientul de cerere kc ine cont de randamentul al receptoarelor, de gradul de ncrcare al acestora - prin coeficientul de ncrcare ki, de simultaneitatea funcionrii lor - prin coeficientul de simultaneitate ks i de randamentul r al poriunii de reea dintre receptoare i nivelul la care se calculeaz puterea cerut. Ca urmare, coeficientul de cerere este exprimat prin relaiars ick kk. (1.12)Randamentulal receptoarelor se ia n considerare numai la acele receptoare pentru care puterea instalat Pi sau cea nominal Pn, semnific puteri utile, cum este cazul motoarelor electrice, la care puterea nominal reprezint puterea mecanic la arbore.Factorulde putere cerutcoscexprim consumul de putere reactiv al receptoarelor care absorb puterea activ Pc, n condiiile reflectate global prin coeficientul de cerere.Coeficienii de cerere i factorii de putere cerui sunt determinai experimental pe baze statistice, pentru diferite receptoare. Toate receptoarele crora le corespund aceleai valori pentru perechea de mrimi (kc, cos c), sencadreazntr-osingurgrupare, numitcategoriedereceptoare. Datoritdiversitii mari a receptoarelor i a condiiilor de lucru, exist un mare numr de categorii de receptoare.Pentru explicitarea modului de aplicare a metodei coeficienilor de cerere, se consider un consumator de calcul, adic un ansamblu de nreceptoare, ncadrate n mcategorii; consumatorul de calcul poate fi reprezentat de totalitatea receptoarelor, care aparin unui tablou de distribuie, unei secii sau unei ntreprinderi. O categoriekcuprindenkreceptoare, astfel nctputereainstalataacestoraPikeste conform relaiei (1.9)knjij ikP P1, (1.13)iar puterea instalat total este: mknjij ik iP P P1 1. (1.14)Puterea cerut de receptoarele care fac parte dintr-o aceeai categorie k, este dat de relaiaik ck ckP k P/, (1.15)n care k/ck este coeficientul de cerere corectat al categoriei respective de receptoare.Corecia ine seama de numrul total de receptoaremkkn n1(1.16)7i serealizeazprinintermediulcoeficientuluikadeinfluenanumrului dereceptoare, conform relaiei ackck ckkkk k+ 1/, (1.17)n care kck este coeficientul de cerere pentru categoria de receptoare considerat. De remarcat c, determinarea coeficientului ka de influen a numrului de receptoare este corect s se fac n raport cu numrul total n de receptoare al consumatorului de calcul considerat, fiind acelai pentru toate categoriile de receptoare din compunerea acestuia. Acest lucru este firesc avnd n vedere c ansamblul receptoarelor, indiferentdecategoriilecroraleaparin,determinnmodstatisticconsumuldeenergie electric, datorit nesimultaneitilor n funcionare i n gradele de ncrcare.Peaceastbaz, dintredoi consumatoridecalcul cuaceleai puteri instalatetotalei curepartiii identice ale puterilor instalate pe categorii de receptoare, cel care cuprinde un numr mai mare de receptoare (cu puteri instalate mai mici) va absorbi o putere mai mic.Orice modificare ale numrului de receptoare a consumatorului de calcul atrage dup sine necesitatea actualizriivaloriicoeficientului de influenkai a determinrii coeficienilor de cerere corectaik/ckcu relaia (1.17).n cazul n care receptoarele au puteri mult diferite, se recomand ca determinarea coeficientului de influen s se fac n raport cu numrul de receptoare.5 , 0/2n n , (1.18)n care s-a notat cu n0,5 - numrul receptoarelor celor mai mari, a cror putere instalat nsumat este egal cu jumtate din puterea tuturor receptoarelor. Cazurile limit ale coreciei sunt urmtoarele:a. n < 4, cnd ka=1 i prin urmare k/c = 1, adic pentru un numr de receptoare mai mic dect patru, puterea cerut este egal cu suma puterilor instalate ale receptoarelor. Un astfel de consumator de calcul se poate ntlni la nivelul tablourilor de utilaj sau al celor de distribuie care alimenteaz cel mult trei receptoare.b.n>>50, ka>>10 iconform relaiei(1.11)seobinek kc c/,ceeacenseamncpentruun consumator de calcul cu un numr foarte mare de receptoare, corecia coeficientului de cerere este nul, astfel nct relaia (1.9) devine:ik ck ckP k P . (1.19)Astfel desituaii sentlnesclanivelul tablourilor generaledinposturiledetransformaresaual tablourilor de distribuie care alimenteaz un numr relativ mare de receptoare.Avnd determinate puterile cerute de receptoarele din fiecare categorie, puterea cerut total la nivelul consumatorului de calcul estemkck cP P1. (1.20)Dac ntr-osecie alimentareareceptoarelor i utilajelor s-a organizat pe cteva(q) tablouri de distribuie i s-au calculat conform celor de mai sus puterile cerute la nivelurile seciei Pcs i a tablourilor Pct este evident c Pcs1600kVA), se grupeaz receptoarele pe dou sau mai multe transformatoare de puteri corespunztoare, urmnd ca la puterile cerute alefiecruigrupdereceptoaresseaplicecoeficieniidereduceremenionai.Esteindicatcagruparea receptoarelor s se fac dup criterii de amplasament i tehnologice.Pentru determinarea puterilor cerute PctiQctdin reeaua de medie tensiune, la totalul obinut dup aplicarea reducerilor se adaug pierderile active Pr, respectiv reactive Qrdin transformatoare, conform relaiilor:r c ctP P P + /, (1.27)//bcr c ctQ Q Q Q + , (1.28)n care Qbc reprezint puterea surselor instalate pentru compensarea puterii reactive.n lipsa unor date de catalog, pierderile de putere din transformatoare se pot calcula cu relaiiler rS P1002 ,r rS Q10010 , (1.29)n care cu Sr s-a notat suma puterilor nominale ale transformatoarelor.ncazul consumatorilordecalcul alimentai prinnrtransformatoare, serecomandcavalorilor determinate cu relaiile (1.27) i (1.28), s li se aplice coeficienii de simultaneitate ksa- pentru puterea activ i ksr - pentru puterea reactiv, rezultnd puterile cerute pe partea de medie tensiune:ct sa ctP k P /,ct sr ctQ k Q /. (1.30)Coeficientul mediu de cerere al consumatorului este:ictcPPk/. (1.31)Puterea aparent cerut total:2 / 2 / /ct ct ctQ P S + , (1.32)permite determinarea factorului de putere mediu://cosctctSP , (1.33)care n situaia c puterea reactiv total Q/ct a fost calculat fr a se ine cont de reducerea datorat puterii reactive a surselor de compensare, se numete factor de putere natural.6. METODA FORMULEI BINOMESe utilizeaz pentru consumatori de calcul la nivelul unor tablouri de distribuie, conducnd la rezultate acoperitoare n ceea ce privete puterea cerut.9Conform acestei metode, receptoarele se consider repartizate pe grupe de receptoare, puterea cerut determinndu-se la nivelul grupelor, pe baza puterii instalate Pika tuturor receptoarelor din grupa ki a puterii instalate Pix a primelor x receptoare din aceeai grup, luate n ordinea descresctoare a puterilor lor instalate.Puterea activ cerut de cele nk receptoare din grupa k este:( )ik k k ix ckP b aP P + , (1.34)n care a i b sunt coeficienii formulei binome, iar x numrul de receptoare pentru care se calculeaz Pix; aceste date sunt specifice metodei de calcul dup formula binom.Puterea cerut de cele m grupe de receptoare ale consumatorului de calcul este:( )+ mkik k M ix cP b aP P1, (1.35)n care (aPix)M este termenul cu valoarea cea mai mare dintre termenii (aPix)k; b Px ikkm1- suma tuturor termenilor de forma bkPik, corespunztori celor m grupe de receptoare.Puterea reactiv absorbit la nivelul consumatorului de calcul este:mkk ck ctg P Q1, (1.36)n care tg k reprezint tangenta corespunztoare factorului de putere introdus de receptoarele din grupa k. Puterea aparent cerut i valoarea medie a factorului de putere se calculeaz cu relaiile: 2 2c c cQ P S + i ctctSP cos.7. METODA ANALIZEI DIRECTEAceast metoda este recomandat pentru calculul puterii cerute de consumatori de calcul cu un numr redus de receptoare, ale cror diagrame de sarcin sunt cunoscute. Astfel de consumatori sunt:- tablourile de utilaj;- tablourile de distribuie cu plecri puine;- tablourile generale cu un numr redus de plecri la subconsumatori mici sau neindustriali, cu puteri mici,cndsecunosccaracteristiciledefuncionarealeacestoraicndputereainstalatpentruiluminat reprezint mai mult de 60...75% din ntreaga putere instalat.Metoda const n determinarea direct a coeficientului de cerere, deoarece n astfel de situaii, valorile factorilor care intervin pot fi calculate sau apreciate cu o bun aproximaie.Coeficientul de ncrcare ki este dat de relaia: sriPPk , (1.37)n care Pr este puterea real cu care sunt ncrcate receptoarele, iar Ps - puterea n funcie simultan; n mod obinuit ki = 0,9 ... 0,95.Coeficientul de simultaneitate este: issPPk , (1.38)n care Ps are semnificaia de mai sus, iar Pi este puterea instalat.Randamentul mediu al receptoarelor se determin ca medie ponderat a randamentelor nominale njalereceptoarelor, nraport cuputerileinstalate. Dacputerile instalatePijsunt puteri electrice (absorbite), relaia de calcul este:njijnjij njPP11, (1.39)iar dac acesta se refer la puteri utile (mecanice - cazul motoarelor electrice), se utilizeaz relaia:10nj njijnjijPP11, (1.40)n care n este numrul de receptoare. Randamentul reeleirsecalculeaz inndseamadepierderilede putere; n mod obinuit r = 0,98 ... 1.Avnd determinai toi factorii, se calculeaz coeficientul de cerere cu relaia: rs ick kk. Puterea activ cerut se obine, n acest caz, din puterea instalat cu ajutorul coeficientului de cerere:i c cP k P. (1.41)Pentru calculul puterii reactive cerute, este necesar determinarea factorului de putere mediu cos m al receptoarelor, din condiia de egalitate a puterii aparente de cele n receptoare cu puterea aparent a unui receptorechivalent.Aceastaconducelarelaia:nj njijnjijmPP11coscos(1.42)saunj nj njijnj njijmPP11coscos (1.43) dac Pij reprezint putere electric absorbit, sau dac Pij reprezint putere util.Puterea reactiv cerut este: 1cos12 mc cP Q, (1.44)iar puterea aparent:mccPS cos. (1.45)10. TIPURI DE POSTURI DE TRANSFORMAREPosturile de transformare sunt staii electrice de transformare, cobortoare, cu o putere cerut maxim de 1600 kVA, n care tensiunea energiei electrice este cobort de la o tensiune medie la joas tensiune, n scopul alimentrii reelelor electrice de utilizare. Posturile de transformare fac astfel legturantre reelele electrice de medie tensiune i cele de joas tensiune.n cadrul instalaiilor electrice la consumator, posturile de transformare reprezintpuncte de alimentare cu energie electric la tensiunea de utilizare, corespunztoare receptoarelor i utilajelor.Principalelecriterii declasificareaposturilordetransformareserefer la soluia constructiv, amplasarea, structura proceselor tehnologice deservite i numrul de transformatoare. Alte criterii de clasificare pot fi: nivelul tensiunii nalte (medii), nevelul tensiunii joase, puterea instalat total .a.Din punct de vedere constructiv, posturile de transformare se realizeaz n urmtoarele variante:- posturi de transformare n cabin de zidrie;- posturi de transformare n dulapuri metalice;-posturidetransformaremontatepeunulsaudoistlpi,SnT=(20 ...350)kVA;acesteposturide transformare pot fi pe platform sau agate pe stlp.Amplasarea se refer att la poziia posturi de transformare n raport cu cldirile consumatorilor, ct i la cota de situare n raport cu solul.Dup poziia posturilor de transformare n raport cu cldirile consumatorilor, se difereniaz dou tipuri de posturi de transformare:- independente de cldirile consumatorilor, exterior i interior;-integratencldirileseciilor productive, ct mai aproapede centrul de greutateal sarcinilor (interioare).Cota de situare a posturilor de transformare n raport cu solul, determin urmtoarele tipuri de posturi de transformare:- posturi de transformare subterane;- posturi de transformare supraterane (terestre);11- posturi de transformare aeriene.nraport custructuraproceselortehnologicedeservite, sentlnescurmtoareledoutipuri de posturi de transformare:-posturide transformare bloc proces tehnologic, adic posturi de transformare care alimenteaz utilaje grupate pe procese tehnologice, n cadrul unei singure secii sau a ctorva secii apropiate. Aceast situaie conduce la o exploatare economic a posturilor de transformare, n condiiile unei sigurane sporite n funcionare;- posturi de transformare cu consumator eterogen, destinat alimentrii unei diversiti de utilaje, aparinnd unor procese tehnologice diferite i prezentnd caracteristici electroenergetice diferite.Astfel de cazuri creeaz probleme n asigurarea selectivitii proteciei i conduc la o frecven mai mare a deranjamentelor.Numrul de unitide transformator, care poate fi 1, 2 sau 3, este n strns legtur cu categoriile receptoarelor din punctul de vedere al continuitii n alimentarea cu energie electric i determin nemijlocit configuraia schemei electrice a posturilor de transformare i o serie de aspecte funcionale.8. CURBE DE SARCINDefiniii, clasificriDatorit imposibilitii de a stoca energie electric, satisfacerea necesarului de energie la consumatori impunecunoatereanunumai aputerilor cerute, ci i amodului devariaieaconsumului, subforma curbelor de sarcin.Curbele de sarcin prezint variaia n timp a sarcinilor electrice, pe o perioad determinat.Laconsumatori, cai lacelelaltepri componentealesistemului energetic(centrale, reele), se deosebesc diferite curbe de sarcin, dup felul sarcinii, durata tc a ciclului la care se refer i provenien.Dup felulsarcinii, se evideniaz curbe de sarciniactivei curbe de sarcinireactive, acestea fiind practiccelmaidesntrebuinate.Setraseazcurbedesarcini pentruputereaaparent, cai pentru curent.Dup durata tc a ciclului, pentru care redau variaiile sarcinii, curbele de sarcin pot fi:- zilnice, la care durata ciclului este de 24 h i dintre care dou sunt mai importante, cea caracteristic pentru var (n intervalul 18 ... 25 iunie) i cea pentru iarn (18 ... 25 decembrie);- anuale, la care durata ciclului este de 8 760 h (12 luni sau 365 zile).Dup provenien se deosebesc urmtoarele curbe de sarcin:-experimentale, obinute prin citirea aparatelor indicatoare la intervale egale de timp (din 10 n 10 minute sau din 30 n 30 minute) sau trasate de ctre aparatele nregistratoare;- tip, care sunt obinute prin generalizarea curbelor experimentale, specifice unor ramuri sau subramuri industriale. Aceste curbe prezint o importan deosebit pentru proiectare.Sarcinile electrice pot fi prezentate pe curbele de sarcin fie n valori absolute, fie n valori raportate la valoarea maxim.9.INDICATORII CURBELOR DE SARCINAConsumul de energie electric conform curbelor de sarcin poate fi caracterizat printr-o serie de mrimi - puteri, durate, coeficieni adimensionali - numite indicatori ai curbelor de sarcin.12Pe parcursul ciclului, avnd durata tc, se nregistreaz un consum maxim PM cu o durat mai mare de 15 minute; dac tc = 24 h i curba este trasat pentru anotimpul rece (iarna), deci este vorba de curba de sarcin zilnic - iarna, atunci PM reprezint consumul maxim posibil, adic tocmai puterea cerut PMi = Pc. (1.48)Prin planimetrarea curbelor de sarcin se obine consumul de energie activ: ctjj j at P Pdt E0, (1.49)respectiv reactiv: ctjj j rt Q Qdt E0, (1.50)n care j este indicele de nsumare pentru energiile corespunztoare diferitelor segmente orizontale din curba de sarcin, avnd ordonatele Pj, respectiv Qji lungimile (duratele) - tj. Aceste calcule se fac, n general, numai pentru curba de sarcin anual. a.Puterea medieeste indicatorul cu semnificaia unei puteri constante n timp, care ar determina un consum de energie echivalent cu cel real. Puterea activ medie este:camedtEP , (1.51)iar cea reactiv medie:camedtEQ . (1.52)ntre valorile caracteristice ale puterii active - instalat, maxim i medie - exist relaiile de inegalitate:Pmed < PM < Pi (1.53)b. Duratele de utilizare indic n ct timp s-ar produce ntreg consumul de energie, dac s-ar funciona constant la una din puterile caracteristice. Acestea sunt:-durateledeutilizarealeputerilormaximeabsorbite, corespunztoareunui consumconstant, la puterile maxime, avnd expresiile:MapMPEt (1.54)pentru puterea activ i MrQMQEt (1.55)pentru puterea reactiv- duratele de utilizare a puterilor instalate, corespunztoare consumului constant la o putere egal cu cea instalat. Pentru puterea activ instalat se obine durata de utilizare cu relaia:iapiPEt , (1.56)iar pentru puterea reactiv instalat:irQiQEt . (1.57)Din definiiile de mai sus, rezult c pentru energia activ se poate scrie relaia de echivalen:Ea = Pmed tc = PM tPM = Pi tpi (1.58)i similar - pentru cea reactivEr = Qmed tc = QM tQM = Qi tQi. (1.59)c. Coeficienii de utilizare se obin prin raportarea puterilor medii la celelalte dou valori caracteristice puterii - maxim i instalat, dup cum urmeaz:- coeficienii de utilizare a puterii maxime sunt:MmedQMMmedPMQQKPPK ,. (1.60)Dac tc = 24 h, coeficientul de utilizare a puterii active maxime corespunztoare curbei de sarcin zilnic, se mai numete icoeficient de umpleresau aplatisare a curbei, fiind folosit n calculele de determinare a puterilor transformatoarelor.- coeficienii de utilizare a puterii instalate active i reactive: imedpiPPK (1.61)imedQiQQK .(1.62)13Dacpentruunconsumatordecalcul, reprezentat deoseciesauntreprindere, secunoscputerea instalat, durata de utilizare a acesteia i durata de utilizare a puterii maxime, determinarea puterii maxime se poate face cu relaia: ipMpiMPttP . (1.63)Se deduce coeficientul mediu de cerere al consumatorului: pMpicttk , (1.64)egal cu raportul dintre durata de utilizare a puterii instalate i cea a puterii maxime.n afara indicatorilor menionai, la dimensionarea puterii transformatoarelor pe baza suprasarcinilor admisibile, este necesar s se cunoasc raportulPMv/ PMi,dintre puterea activ maxim vara PMvi cea maxim iarna PMi. Se recomand, ca determinarea acestui raport s se fac din curba de sarcin anual, dar se ajunge la rezultate apropiate dac se raporteaz valorile maxime din curbele de sarcin zilnic, trasate pentru cele dou perioade caracteristice - vara i iarna. n lipsa unor date concrete, pot fi utilizate orientativ, urmtoarele valori pentru raportul PMv / PMi:- 0,75 ... 0,85, pentru ntreprinderi lucrnd ntr-unul sau dou schimburi;- 0,85 ... 0,9, pentru ntreprinderi lucrnd n trei schimburi.11. STRUCTURA POSTURILOR DE TRANSFORMAREInstalaia electric a posturilor de transformare, indiferent de varianta constructiv a acestora, cuprinde dou feluri de circuite:- circuite primare, incluznd toate elementele care concur la transmiterea i transformarea energiei electrice;- circuite secundare, cu rol de protecie, comand, semnalizare, msur, control .a.n schemele circuitelor primare, elementele pot fi grupate pe celule funcionale, concretizate adesea n uniticonstructiv-funcionale.Astfel,nMTsuntcelulesosirelinii,celulecupl,msurieventual celule ale mijloacelor de compensare a puterii reactive. Celulele transformator leag prile MT i JT ale posturilor de transformare, iar celulele de JT, mai numeroase, pot fi:- celule plecri;- celula mijloacelor de compensare a puterii reactive;- celule cupl.n figura 2.2 sunt prezentate variante ale celulelor sosire linii.a b cdFig. 2.2. Configuraii ale celulelor sosire linii MT: a - cu separator( Q1A) de rupere n sarcin;b - cu separator simplu (Q1B); c - pentru sistem dublu de bare; d - cu siguran i separator.Variantele cu un singur dispozitiv de separare a cilor de curent, fie acesta separator cu rupere sub sarcin (Q1A), fie separator simplu (Q1B), sunt destinate unor sisteme simple de bare WI (figura 2.2, a i b). Cnd sistemul de bare este dublu, introducerea separatorului de bare Q2C devine necesar.Separatoarele de pmntare (Q2A,Q2BiQ3C) permit punerea captului linieiLEla pmnt, atunci cnd sunt prevzute lucrri de reparaii, ntreinere sau revizii. Schema cu siguran-separator, avnd eventual idescrctorcurezistenvariabil(F2Dnfig.2.2,d), sentlnetelaposturiledetransformarecuo singur unitate, de puteri relativ mici (sub 250 kVA), montate pe stlp sau n construcie metalic.Celulele debazale posturilorde transformare sunt cele care conintransformatoarele de putere i aparatura de protecie, comutaie i msur aferent. n figura 2.3, este indicat o structur general a celulei 14transformator, cuprezentareaunoralternativepentruuneledintreaparateledinschemadedistribuie. Aceasta evideniaz faptul c aparatul de protecie pe partea de MT, marcat prin Q2 (figura 2.3), poate fi de unul din urmtoarele tipuri:- ntreruptor automat;- separator cu rupere sub sarcin;- siguran de MT.Pe parteadeJT,protecia seasigurprin ntreruptor automat(Q3-figura2.3)sau,la posturilede transformare de puteri mai mici, prin siguran fuzibil. Separatorul Q4 este reprezentat n schema de baz ca pentru un sistem dublu de bare pe partea de JT, existnd i alternativa (fig. 2.4, b), ca sistemul de bare s fie simplu. Cu linie ntrerupt s-a redat n figur conductorul de nul, prezent sistemul de bare WJi legat la pmnt prin rezistena Ro a prizei de pmnt. Transformatoarele de msur de curent TC1 i TC2 furnizeaz aparatelor de msur ca ampermetre, woltmetre, contoare etc., semnale proporionale cu curenii din prile de MT, respectiv JT.Fig. 2.3 Structura general a celulei transformator:a - schema monofilar; b - variante de echipare.Celula msur(MT), prezent n figura 2.4, cuprinde transformatoareledemsurdetensiuneTU; deobicei, se utilizeaz dou transformatoare, legate n V. Acestea furnizeaz aparatelor de msur ca voltmetre, wattmetre, cosfimetre etc., semnale proporionale cu tensiunea de serviciu, de MT.Fig. 2.4. Celula msur (MT)Celulele de MT sunt interconectate prin intermediul barelor de MT, iar celulele de JT- prin barele de JT. Barele deMTpot lipsi la posturile de transformarecuosingurlinieMTi unsingur transformator. Sistemele de bare pot fi simple, secionatesauduble, aacumseprezintnfig. 2.5. ab cFig. 2.5. Sisteme de bare: a - simpl; b - dublu; c - secionate.n cazul unui sistem de bare secionate (figura 2.5, c), o celul poate fi conectat numai la una dintre seciuni, n timp ce n cazul unui sistem dublu de bare, majoritatea celulelor pot fi racordate la oricare dintre sistemele de bare componente (figura 2.5, b).Existena sistemelor de bare secionate i duble face necesar prevederea unor celul de cupl, care s fac legtura ntre cele dou sisteme de bare, componente. Schemele celulelor de cupl, prezentate n figura 2.6, sunt valabile att n MT ct i n JT; W1 i W2 reprezint dou sisteme de bare distincte, rezultate prin secionare sau dublare.15abFig. 2.6. Schemele celulelor de cupl: a - simpl; b - automat.Cuplasimpl (figura2.6,a), cuprindeunsingur separator,Q1A, fr posibilitateadecomutare sub sarcin. Cupla automat (figura 2.6, b) este mai dezvoltat, cuprinznd n afara ntreruptorului automat Q2B i separatoarele de bare Q1B i Q3B. Cuplalongitudinalleagseciuniledistinctealeunuisistemdebare secionate; cupla transversal leag sistemul dublu de bare.Cele mai dezvoltate, ca numr, sunt celulele plecrilor JT, datorit rolului de distribuie pe care l joac posturile de transformare, pe lng cel de transformare a energiei electrice. Acestea sunt destul de diverse, aa cum se poate observa n fig. 2.7, n raport cu puterile transportate de liniile JT i cu aparatura folosit. La curenii mai mari, liniile JT se protejeaz prin ntreruptor automat (Q2A), ceea ce face necesar prevederea i a unui separator de bare (Q1A). a b c dFig. 2.7. Configuraii ale celulelor plecri JT: a - cu ntreruptor automat; b - cu separator i siguran fuzibil; c - cu separator unic pentru mai multe linii JT; d - numai cu siguran fuzibil.Varianta separator-siguran, prevzut i cu msur (fig. 2.7, b), acoper o gam larg de plecri JT; din economie, exist soluia montrii unui singur separator (Q1C) pentru cteva linii JT (figura 2.7, c). Cea mai simpl i frecvent utilizat schem este cea cu protecia asigurat prin sigurane fuzibile (figura 2.7, d); linia de JT, dup ce s-a decuplat sarcina de la captul acesteia, poate fi separat de la sistemul de bare (WJ), prin extragerea patroanelor fuzibile, astfel c siguranele F1Djoac i rol de separator, n caz de separaii-revizii.Compensarea centralizat, la posturile de transformare, a puterii reactive se realizeaz prin prevederea unor celule de compensare, n JT sau MT. O configuraie posibil pentru aceste celule este prezentat n fig. 2.8, n opiunea JT. Circuitul comun (coloana) se prevede cu protecie, comutaie i msur, iar circuitele individuale ale treptelor bateriei de condensatoare se prevd cu protecie i comutaie. De obicei, o treapt (ex, C0) este fix, iar celelalte sunt comutabile, manual sau automat.16Fig. 2.8. Celul compensatoare a puterii reactive.12. DIMENSIONAREA POSTURILOR DE TRANSFORMAREProblema dimensionrii PT este relativ complex, deoarece presupune parcurgerea urmtoarelor etape mai importante:- stabilirea numrului de PT i a puterilor cerute pe fiecare PT;- determinarea locurilor de amplasare a PT;- determinarea puterilor activ i aparent pe fiecare PT;- stabilirea numrului i a puterilor transformatoarelor dintr-un PT;- organizarea regimului de funcionare n paralel a transformatoarelor din fiecare PT.A. Stabilirea numrului de PTModalitateadegrupareareceptoarelori utilajelorpepunctedealimentarenjoastensiuneeste subordonat unor criterii ca:- amplasarea nvecinat;- apartenena la acelai proces tehnologic;- puterile aparente cerute s se ncadreze n domeniul (16 1600) kVA;- puterile cerutepe fiecare PT s aib valori apropiate.Organizareaenergeticaconsumatorilor, nceeaceprivetenumruldePT, sefacepeplanulde situaieal acestuia, culuareanconsiderareaputerilorcerutedereceptoarei utilaje.Seprocedeazla grupareasarcinilor plasatenvecintate, astfel nct unansambludesarcini snudepeascputerea aparent cerut de 1600 kVA i s se obin puteri aparente apropiate pe posturi, pentru ca numrul de tipuri de PT s fie ct mai mic.Numrul de ansambluri de sarcini astfel delimitat reprezint numrul de PT, notat n continuare - nPT. Pentru fiecare PT, se calculeaz apoi puterile cerute, pe baza metodelor de estimare cunoscute.B. Determinarea locurilor de amplasare a PTSe consider toate utilajele i receptoarele, aferente unui PT, reprezentate pe planul de amplasamente, aa cum se prezint n figura 2.9; n plus, s-a asociat arealului dreptunghiular, n care sunt situate utilajele i receptoarele, un sistem de axe de coordonate xOy, pentru a se putea referi n acest plan fiecare punct de consum. Puterile cerute de utilaje i receptoare se consider determinate corespunztor numrului echivalent de receptoare, pentru PT n discuie.17Fig. 2.9. Centrul de sarcin i definitivarea amplasrii PTCoordonatele centrului de sarcin echivalent se calculeaz cu relaiile:xjxjnjcxnjj cxCSx Sx11, (2.1)ykyknkcynkk cyCSy Sy11, (2.2)n care xj i yk reprezint coordonatele caracteristice curente, nelegnd prin coordonate caracteristice acele abscise sau ordonate, la care este situat cel puin un receptor sau utilaj;Scxj, Scyk - suma puterilor aparente cerute, la coordonatele caracteristice respective, incluse n indice.Evident sumele de la numitorii relaiilor (2.1) i (2.2) sunt identice, reprezentndsarcina "echivalent", adic suma aritmetic a puterilor aparente cerute. Dupcalculareacoordonatelor(xC,yC)ale centrului desarcinechivalenti reprezentareaacestuiapeplanul deamplasamente, setrecelaluarea deciziei privitoare la poziia final a PT, n funcie de tipul constructiv al acestuia i de spaiul disponibil din interiorul sauexteriorul cldirii (halei). Dac, deexemplu, sedecidecamplasareaPTsefacenafara spaiului ocupat deutilajei receptoare, centrul desarcinvafi deplasat dinpunctul C(fig.2.9), de coordonate (xC, yC), pe distana cea mai scurt.C. Definitivarea puterilor aparente pe fiecare PTLund ca punct de referin determinarea puterilor cerute PctiQct, din reeaua de medie tensiune, se pune problema determinrii puterii aparente, pe baza creia s se aleag puterea nominal a transformatoarelor din PT. Mai nti, se impune remarca referitoare la calculul puterii reactive, totale - Qct: la estimarea acestei mrimi, puterea reactiv a mijloacelor de compensare ar trebui neglijat, Qbc= 0, pentru a conferi un nivel sporit de fiabilitate postului de transformare.Deoarece echipamentele electrice, cumsunt i transformatoarele, admit anumite regimuri de suprasarcin, raionamentul care se aplic la determinarea puterii de calcul, pentru alegerea puterii nominale SnTatransformatoareloresteurmtorul:putereaceruttotal,cusemnificaiaacesteiadeputeremaxim 18absorbit, s fie suportat de ctre transformatoarele electrice din PT in regim de suprasarcin. n acest fel, transformatoarelenusesupradimensioneazi,dinpunct de vedereeconomic,PTrevine launcostmai sczut.Notnd cu coeficientul care exprim capacitatea total de suprasarcin a transformatoarelor, condiia enunat anterior se transpune pentru puterea activ sub formact Mi PTP P P + ) 1 ( , (2.3)n care s-a notat cu PPT puterea activ, de calcul, a PT. Capacitatea de suprasarcin total a transformatoarelor rezult datorit variaiilor zilnice i anuale a sarcinii, cnd, datorit funcionrii unor intervale importante de timp la sarcini mai mici, regimul termic al transformatoarelor este mai puin solicitant i deci fenomenul mbtrnirii izolaiei este diminuat.Suprasarcina admis pe baza variaiilor zilnice ale sarcinii, conform curbei de sarcin zilnic, este definit prin regula celor trei procente, astfel: pentru fiecare 10%de reducere a coeficientului de aplatizare KPM fa de 100%, se admite o suprasarcin de 3%. Expresia analitic a suprasarcinii relative admise, notat 3, este n baza regulii enunate:( )PMK 11033. (2.4)Suprasarcina admis pe baza variaiilor anuale ale sarcinii, notat prin p, se definete pe baza regulii celor p procente, avnd urmtorul enun: pentru fiecare p% de subncrcare vara, se poate admite iarna o suprasarcin echivalent ca mrime, dar nu mai mare de 15%. Cu alte cuvinte, suprasarcina admis iarna este egal cu subncrcarea din timpul verii, ceea ce se scrie analitic sub forma:PTPT MiPTMv PTpPP PPP P ; (2.5)din ultimii doi membrii ai egalitii se poate obine relaia:2Mi MvPTP PP+, (2.6)care exprim sub alt form regula celor p%.Avnd definite cele dou componente ale suprasarcinilor admise, se determin capacitatea total de suprasarcin cu relaia:p + 3 , (2.7)care nu trebuie s depeasc valoarea maxim M = 0,2 pentru transformatoare instalate n interior i M = 0,3 pentru transformatoare montate n exterior.Puterea activ, de calcul, pentru PT se deduce din relaia (2.3), pentru condiia de egalitate, mai nti sub forma: +1MiPTPP, (2.8)n care se introduc expresiile (2.4), (2.5) i (2.7) ale suprasarcinilor admise, obinndu-serelaia final( )PMMiMvMi PTKPPP P ++110321, (2.9)unde a fost pus n eviden raportul PMv/PMi, ca indicator al curbelor de sarcin.n acelai timp, puterea activ a PT trebuie s corespund valorilor maxim admise pentru capacitatea total de suprasarcin, conform celor de mai sus, astfel c se impune condiia suplimentarMMiPTPP +1. (2.10)Dac se are n vedere faptul c, pentru consumatorul racordat la PT se cunoate factorul de putere natural cos , se calculeaz n continuare puterea aparenta de calcul a PT cu relaia: cosPTPTPS , (2.11)pe baza creia se poate trece la determinarea puterii nominale a transformatoarelor din PT.19D. Stabilirea numrului i a puterii nominale a transformatoarelorntr-un PT se monteaz, de obicei, transformatoare de aceeai putere nominal, din acelai considerent, pentru care se evit diversificarea tipurilor de PT, la acelai consumator: criteriul economic. Numrul de transformatoareidenticedintr-unPTestenfunciedecategoriilereceptoarelor, dinpunct devedereal continuitii nalimentareacuenergieelectric, recomandrilefiindexpusencontinuare, nraport cu ncadrarea pe categorii.Pentru PT alimentnd receptoare din categoria 0, se prevd dou transformatoare, fiecare dintre acestea putnd suporta ntreaga sarcin:nT=2,PT nTS S , (2.12)prin aceasta asigurndu-se o rezerv de 100% n surse.Dac consumatorul are receptoare de categoria I-a i puterea aparent, total a acestora,ScI,este mai mic dect 0,5SPT, atunci se recomand tot dou uniti de transformator, a cror putere nominal s poat acoperi cel puin puterea receptoarelor mai exigente, conform condiiei:cIPTnTSSS 2, nT=2. (2.13)Ponderea mai mare a receptoarelor de categoria I-a, evideniat prin inegalitatea:ScI> 0,5SPT,se rezolv cu recomandarea de a se utiliza, n acest caz, trei uniti de transformator, ale cror puteri nominale s satisfac condiiile:;2;3cInTPTnTSSSS(2.14)nT= 3.Pentrucazul ncareconsumatorul estealctuit dinreceptoaredecategoriaaII-a, condiiilede determinare a transformatoarelor din PT sunt dup cum urmeaz:nT=2;2PTnTSS . (2.15)n sfrit, dac n compunerea consumatorului se afl numai receptoare de categoria a III-a, se prevede o singur unitate, determinat astfel:nT=1;PT nTS S . (2.16)12. INSTALAII ELECTRICE DE JOAS TENSIUNEGeneralitiInstalaiile electrice de joas tensiune realizeaz distribuia energiei electrice la receptoare ndeplinind astfel scopul final al ntregului proces de producere, transport i distribuie a energiei electrice.n compunerea lor se regsesc aceleai pri, evideniate pentru instalaiile electrice la consumatori.Receptoarele electrice alimentate n joas tensiune sunt de o mare diversitate, ocupnd n general o pondere nsemnat n valoarea puterii instalate la consumator. Avnd n vedere rolul instalaiilor de joas tensiune, rezult c proiectarea acestora este strns legat de caracteristicile tehnico-funcionale ale receptoarelor electrice. Cerinele impuse de funcionarea corespunztoare a receptoarelor, din punct de vedere tehnic i economic, trebuie satisfcute ntre anumite limite admisibile, de ctre instalaia de distribuie n joas tensiune.20Aa cum s-a subliniat, un mare numr de receptoare electrice se afl, n mod obinuit, montate n cadrul utilajelor tehnologice, acestea cuprinznd unul sau mai multe receptoare. Prin fabricaie, aceste utilaje au o instalaie electric proprie, care cuprinde att o parte de for - circuitele primare, cu rol de distribuie i de protecie a receptoarelor, ct i o parte de comand, automatizare, msur i control - circuitele secundare. Instalaia electric a unui utilaj conine, un tablou de distribuie, numit pe scurt tablou de utilajTU, care alimenteazreceptoarelecuenergieelectricdelaunpunct dedistribuie(borneledeintrare), permite conectarea-deconectarea i realizeaz protecia receptoarelor i a conductelor electrice.Reelele electrice de joas tensiune sunt constituite din totalitatea coloanelor i circuitelor de utilaj sau receptor. Princoloansedenumeteansamblulelementelorconductoaredecurent, carealimenteazun tablou de distribuie, iar prin circuitansamblul elementelor conductoare de curent, care alimenteaz unul (circuit de receptor) sau mai multe receptoare (circuit de utilaj).n cadrul reelelor electrice de joas tensiune se pot face urmtoarele grupri:- reele de alimentare, care leag barele de joas tensiune ale posturilor de transformare la punctele de distribuie (tablouri), cuprinznd totalitatea coloanelor electrice;- reele de distribuie, care fac legtura ntre punctele de distribuie i receptoare sau utilaje, incluznd totalitatea circuitelor de receptor, respectiv utilaj.Punctele de alimentare sunt reprezentate, n cazul instalaiilor electrice de joas tensiune, de tablourile de distribuie care pot fi:- tablourigenerale, primindenergiaelectricdelapostul detransformaresaudirect dinreeaua furnizorului;- tablouriprincipale, alimentate dintr-un tablou general i care distribuie energia electric la tablouri secundare;- tablouri secundare, de la care energia electric se distribuie la receptoare i utilaje.Instalaiilorelectricedejoastensiuneleestespecificiunanumitechipamentelectric.Deobicei echipamentul electric se monteaz concentrat, n vecintatea punctelor de alimentare (n TD) putnd fi ns amplasat i pe traseul unor coloane (cazul magistralelor din bare capsulate) sau al unor circuite (aparatele de conectare).13. EXPLOATAREA ECONOMIC A TRANSFORMATOARELORPosturile de transformare, care alimenteaz receptoare mai exigente din punctul de vedere al continuitii n alimentarea cu energie electric (categoriile 0, I i II), pot fi prevzute cu dou sau chiar trei uniti identice de transformare. n raport cu sarcina variabil, tranzitat, regimul economic al posturilor de transformare se consider corespunztor pierderilor de putere minime n transformatoarele conectate, deci randamentului maxim de transformare a energiei.Conform datelor furnizate de ctre productori, pentru fiecare transformator cu puterea nominal SnT se cunosc urmtoarele mrimi:- pierderile active la mers n gol Po;- pierderile active la mersul n scurtcircuit Psc;- curentul de mers n gol io%;- tensiunea relativ de scurtcircuit sc%.Pierderile de putere activ i de putere reactiv, prezint o variaie specific la funcionarea individual nsarcinaunui tipdetransformator, prezintovariaiespecific. Curbapierderilor deputereactiv corespunde relaiei:sc T o TP k P P + 2[kW], (2.17)n care kT = ST/SnT reprezint gradul de ncrcare al transformatorului, cnd tranziteaz puterea aparent ST. Curba pierderilor de putere reactiv este descris de relaia:sc T o TQ k Q Q + 2[kvar], (2.18)n care Qo reprezint pierderile de putere reactiv la mersul n gol, iar Qsc - pierderile de putere reactiv la mersul n scurtcircuit, date respectiv de relaiile:21nTooSiQ100% , (2.19)nTscscS Q100% . (2.20)Pierderea total de putere activ se echivaleaz cu relaiaT e T eQ P P + , (2.21)n care c reprezint echivalentul energetic al puterii reactive la bara de racordare a transformatorului, adic pierderea de putere activ ca urmare a creterii cu o unitate a puterii reactive tranzitate din sistem spre nodul amonte al postului de transformare (emed = 0,03 kW/kvar, informativ).Tratarea general a funcionrii economice a transformatoarelor impune considerarea cuplrii n paralel cudoutransformatoarecuputeri nominalediferiteSnT1