Embed Size (px)
Citation preview
CONSILIUL DE ADMINISTRAŢIE
H O T Ă R Î R E nr. 190
din 30 august 2005
mun. Chişinău
Cu privire la aprobarea „Instrucţiunii pentru calcularea consumului tehnologic de energie electrică în reţelele electrice”
În scopul aplicării de către titularii de licenţe pentru transportul şi distribuţia energiei electrice la tarife reglementate a unei metodici unice de calculare a valorilor anuale a consumului tehnologic de energie electrică în reţelele de transport şi de distribuţie, având ca temei prevederile art. 6 al Legii cu privire la energia electrică nr. 137-XIV din 17.09.98 (Monitorul Oficial nr. 111-113/681 din 17.12.98), Consiliul de administraţie al ANRE HOTĂRĂŞTE:
1. Se aprobă „Instrucţiunea pentru calcularea consumului tehnologic de energie electrică în reţelele electrice”, anexă la prezenta Hotărâre.
2. Titularii de licenţe pentru transportul şi distribuţia de energie electrică la tarife reglementate vor prezenta Agenţiei concomitent cu Sistemul anual de rapoarte calculele consumului tehnologic în reţelele electrice de transport şi de distribuţie, efectuat conform Instrucţiunii aprobate.
3. Monitorizarea executării prezentei Hotărâri se pune în sarcina Direcţiei reglementări şi licenţiere şi Direcţiei politică tarifară şi analiză economică.
4. Instrucţiunea aprobată va fi plasată pe pagina web (www.anre.md) şi va fi publicată în revista Agenţiei „ENERGIA”
Director Director
Nicolae Triboi Anatol Burlacov
APROBATĂ
prin Hotărârea Consiliului de Administraţie al ANRE
nr. 190 din 30 august 2005“____”_______________ 2001
INSTRUCŢIUNE PENTRU CALCULAREA CONSUMULUI
TEHNOLOGIC DE ENERGIE ELECTRICĂ ÎN REŢELELE ELECTRICE
Chişinău 2005
CUPRINSI. GENERALITĂŢI.................................................................................................................................................... 3
1.1. Scopul................................................................................................................................................................... 3
2
1.2. Domeniul de utilizare............................................................................................................................................ 31.3. Prevederi generale privind efectuarea calculelor şi prezentarea rapoartelor............................................................31.4. Structura consumului tehnologic de energie electrică pe elementele reţelei electrice..............................................3
II. DEFINIŢII ŞI NOTAŢII.................................................................................................................................. 42.1. Definiţii......................................................................................................................................................... 42.2. Notaţii............................................................................................................................................................ 5
III. DETERMINAREA CONSUMULUI TEHNOLOGIC DE ENERGIE ELECTRICĂ....................................73.1. Metodele de determinare a consumului tehnologic de energie electrică..........................................................73.2. Organizarea calculelor consumului tehnologic de energie electrică...............................................................103.3. Consumul tehnologic de energie electrică în reţelele de joasă tensiune (0,4 kV)...........................................103.4. Consumul tehnologic de energie electrică în reţelele de medie tensiune 6, 10, 35 kV...................................133.5. Consumul tehnologic de energie electrică în reţelele complex buclate..........................................................15
3.5.1. Noţiuni şi date de bază.................................................................................................................................. 153.5.2. Parametrii impuşi în nodurile reţelei electrice..............................................................................................173.5.3. Determinarea consumului tehnologic în liniile de foarte înaltă tensiune prin descărcarea corona...........173.5.4. Modelarea elementelor componente ale reţelei electrice...............................................................................18
3.6. Determinarea erorilor admisibile de înregistrare a energiei electrice.............................................................263.7. Consum tehnologic suplimentar.................................................................................................................... 27
3.7.1. Consum tehnologic în bateriile de condensatoare..........................................................................................273.7.2. Consum tehnologic în bobinele de reactanţă.................................................................................................273.7.3. Serviciile proprii ale staţiilor de transformare...............................................................................................283.7.4. Consum tehnologic în branşamentele consumatorilor casnici, prin care se alimentează casele individuale. . .283.7.5. Consum tehnologic în reţelele interne ale blocurilor de locuit.......................................................................29
3.8. Determinarea consumului tehnologic de energie electrică în echipamentele de măsurare..............................293.8.1. Consum tehnologic în transformatoarele de tensiune.....................................................................................293.8.2. Consum tehnologic în transformatoarele de curent........................................................................................293.8.3. Consum tehnologic de energie electrică în contoarele electrice cu conectare directă....................................30
Anexa 1......................................................................................................................................................................... 30Determinarea intervalului de nedeterminare a consumului tehnologic de energie electrică..........................................30
Anexa 2......................................................................................................................................................................... 33A2.1. Exemplu de calcul a consumului tehnologic de energie electrică în reţelele 0,4 kV..........................................33A2.2. Exemplu de calcul a consumului tehnologic de energie electrică în reţelele 10 kV...........................................35
Anexa 3......................................................................................................................................................................... 40Exemple de calcul al normei anuale de consum tehnologic de energie electrică pentru serviciile proprii ale staţiilor electrice...................................................................................................................................................................... 40
Anexa 4......................................................................................................................................................................... 41Consumul tehnologic lunar de energie electrică în transformatoarele de 10/0,4 kV.....................................................41
Bibliografie................................................................................................................................................................... 42
I. GENERALITĂŢI
3
1.1. Scopul
1. Prezenta Instrucţiune este elaborată în corespundere cu Legea Republicii Moldova cu privire la energia electrică şi se aplică de unităţile de distribuţie şi de unitatea de transport la determinarea consumului tehnologic de energie electrică în reţelele de distribuţie şi reţeaua de transport, care se ia în consideraţie la calcularea tarifelor pentru transportul şi dispecerizarea, distribuţia şi furnizarea energiei electrice consumatorilor.
1.2. Domeniul de utilizare2. Unităţile de distribuţie şi unitatea de transport utilizează prezenta Instrucţiune pentru
determinarea valorii anuale a consumului tehnologic de energie electrică în reţelele de distribuţie şi reţeaua de transport.
1.3. Prevederi generale privind efectuarea calculelor şi prezentarea rapoartelor
3. Valorile anuale ale consumului tehnologic de energie electrică se calculează de către unităţile de distribuţie şi unitatea de transport pentru fiecare an, utilizând datele înregistrate în anul precedent.
4. Rezultatele calculelor consumului tehnologic efectuate de către unitatea de transport şi unităţile de distribuţie se prezintă Agenţiei Naţionale pentru Reglementare în Energetică, în formă de raport. În raport se includ toate datele iniţiale utilizate la efectuarea calculelor şi explicaţiile de rigoare pentru a avea posibilitatea aprecierii rezultatelor calculelor efectuate.
5. Valoarea procentuală a consumului tehnologic de energie electrică care va fi luată în consideraţie la determinarea tarifelor la energie electrică se stabileşte de către Agenţie în urma analizei rezultatelor calculelor efectuate.
1.4. Structura consumului tehnologic de energie electrică pe elementele reţelei electrice6. Consumul tehnologic de energie electrică se apare ca suma consumurilor tehnologice
de energie electrică în elementele reţelei electrice:a) Consum tehnologic în linii aeriene şi linii în cablu :– în conductoarele liniilor electrice datorită trecerii curentului electric, prin efect
termic (Joule) ;– în liniile de foarte înaltă tensiune datorită prezenţei câmpului electric, prin
descărcarea corona;– prin conducţie transversală pe liniile aeriene din cauza imperfecţiunii izolaţiei;– în dielectricul izolaţiei liniilor în cablu, ca urmare a variaţiei câmpului electric.b) Consum tehnologic în transformatoare:
4
– în înfăşurările transformatoarelor şi autotransformatoarelor datorită trecerii curentului electric, prin efect termic (Joule);
– în miezul magnetic al transformatoarelor şi autotransformatoarelor, datorită prezenţei câmpului magnetic, prin curenţi turbionari şi prin fenomenul de histerezis.
c) Consum tehnologic suplimentar, pot fi acceptate următoarele consumuri de energie electrică:
– consum tehnologic de energie electrică în bateriile de condensatoare;– consum tehnologic de energie electrică în bobinele de reactanţă;– servicii proprii ale staţiilor de transformare;– consum tehnologic de energie electrică în branşamentele consumatorilor casnici
care posedă case individuale;– consum tehnologic de energie electrică în reţelele interne ale blocurilor de locuit.d) Consum tehnologic în echipamentele de măsurare (contoare, transformatoare de
tensiune şi curent).
II. DEFINIŢII ŞI NOTAŢII
2.1. Definiţii7. Reţea electrică – reţea de transport sau de distribuţie.8. Consum tehnologic – cantitatea de energie electrică care se consumă irecuperabil şi
inevitabil în reţeaua electrică, pentru transformarea şi transportarea energiei electrice, exprimată în procente faţă de cantitatea totală de energie electrică întrată în reţeaua electrică pe parcursul unui an.
9. Consumator casnic - consumatorul care dispune de casă individuală, apartament în blocul locativ sau încăpere locativă în cămin şi utilizează energia electrică în exclusivitate pentru necesităţi casnice.
10. Echipament de măsurare - ansamblul aparatelor sau sistemelor care servesc la măsurarea puterii şi evidenţa cantităţii de energie electrică furnizată consumatorului în scopul facturării.
11. Reţea de transport - sistem format din linii electrice de înaltă tensiune, cu echipament si utilaj de transformare si de comutare, precum si cu instalaţii auxiliare, care asigura in ansamblu transportul energiei electrice.
12. Reţea de distribuţie - sistem format din linii electrice de tensiune medie si joasa, cu echipament si utilaj de transformare si de comutare, precum si cu instalatii auxiliare, care asigura in ansamblu distribuţia si furnizarea energiei electrice până la punctul de delimitare.
13. Servicii proprii ale staţiilor electrice – dispozitive şi instalaţii care asigură funcţionarea normală a echipamentelor din staţiile electrice.
14. Unitate de distribuţie - persoană juridică deţinătoare de licentă pentru distribuţie de energie electrică.
5
15. Unitate transportatoare - persoană juridică deţinătoare de licenţă pentru transportul de energie electrică.
16. Conturul este linia imaginară care închide un ansamblu de instalaţii şi prin care se asigură schimbul de energie cu instalaţiile vecine (primire sau livrare).
17. Conturul reţelei de transport delimitează instalaţiile de transport cu nivelul de tensiune de 35-110-330 kV şi mai sus, de instalaţiile centralelor electrice şi reţeua de distribuţie. De regulă, delimitarea se face la întrerupătoarele de 10 kV ale fiderelor de plecare din staţiile de transformare 110/35/10 kV, 110/10 kV, 35/10 kV.
18. Conturul reţelei de distribuţie delimitează reţeaua de distribuţie de medie şi joasă tensiune de reţeaua de transport.
19. Contururile instalaţiilor reprezintă linia imaginară care uneşte între ele toate punctele de măsurare prin care energia intră, respectiv iese din ansamblul considerat. Se consideră instalaţii:
a) liniile electrice de 400, 330 şi 110 kV, autotransformatoarele 400/110, 330/110 kV şi transformatoarele 110/35/10, 110/35, 110/10 kV, considerate ca un tot unitar pentru întreg sistemul electroenergetic;b) reţelele electrice de medie şi joasă tensiune, inclusiv transformatoarele MT/JT, toate acestea considerate împreună ca un tot unitar pentru fiecare unitate economică;c) categoriile de instalaţii funcţionale pe subunităţi şi ansamblul unităţii economice.
20. Consum tehnologic de putere activă (P) este consumul de putere electrică aferent procesului de transport şi distribuţie a energiei şi puterii electrice.
2.2. Notaţii - energia electrică activă intrată în contur;- energia electrică activă ieşită din contur;- energia electrică activă;- energia electrică reactivă;- perioada de analiză;- valoarea procentuală a consumului tehnologic de energie electrică realizat,
determinat din diferenţa energiilor electrice măsurate:
; (2.1)
- rezistenţa liniei pe unitate de lungime, în /km;- reactanţa liniei pe unitate de lungime, în /km;- conductanţa transversală pe unitate de lungime, în S/km;- susceptanţa transversală pe unitate de lungime, în S/km;
ΔP - pierderi de putere activă;- pierderea de putere activă în regim de mers în gol al transformatorului;- pierderea de putere activă în regim de scurtcircuit al transformatorului;- pierderea de putere activă în dielectric (W/km);
6
- puterea aparentă medie: ; (2.2)
- puterea aparentă medie pătratică:
(2.3)
- puterea aparentă maximă;P max - puterea activă maximă;
- puterea aparentă nominală;- durata de utilizare a puterii aparente maxime sau a puterii active maxime:
; (2.4)
= ; (2.5)
- factorul (coeficientul) de formă al curbei de sarcină:
; (2.6)
- factorul (coeficientul) de umplere al curbei de sarcină:
; (2.7)
- durata pierderilor maxime (timpul de pierderi);
- factorul de pierderi al curbei de sarcină: . (2.8)
cos φ - factorul de putere.
III. DETERMINAREA CONSUMULUI TEHNOLOGIC DE ENERGIE ELECTRICĂ
3.1. Metodele de determinare a consumului tehnologic de energie electrică21. În funcţie de volumul informaţiilor de intrare care se deţin despre sarcinile
elementelor reţelei electrice, pentru determinarea consumului tehnologic de energie electrică, dependent de sarcină, pot fi utilizate următoarele metode de calcul /1,2/1:
metoda de calcul pe elemente de reţea; metoda regimurilor caracteristice; metoda zilelor caracteristice; metoda sarcinilor medii; metoda duratei pierderilor maxime; metode statistico-probabilistice.
22. Consumul tehnologic de energie electrică utilizând metoda de calcul pentru fiecare element de reţea electrică se determină cu relaţia:
, (3.1)
1 O tendinţă relativ recentă în domeniul evaluării consumului tehnologic de energie electrică constă în utilizarea reţelelor neuronale artificiale
7
unde: – numărul elementelor componente ale reţelei electrice;– intervalul de timp între două culegeri ale datelor din proces (prin sisteme
telemăsură), h;– intensitatea curentului în elementul i cu rezistenţa în momentul j;
23. Consumul tehnologic de energie electrică utilizând metoda regimurilor caracteristice se determină cu relaţia:
, (3.2)
în care: – consumul tehnologic de putere activă în regimul caracteristic i cu durata de ore;
– numărul de regimuri caracteristice.Sarcinile în noduri se obţin în baza măsurătorilor de control. Înainte de a efectua
calculul consumului tehnologic este necesar de a echilibra sarcinile din noduri cu sarcina sumară a reţelei electrice. Pentru intervalele de timp, în care nu s-au efectuat măsurări de control, sarcinile se obţin în baza calcului de regim, luând în consideraţie sarcina sumară cunoscută a reţelei electrice. În calculele operative sarcinile nodurilor se obţin în baza măsurătorilor (prin sisteme teleinformatice).24. Calculul consumului tehnologic de energie electrică utilizând metoda zilelor
caracteristice cuprinde următorii paşi: se determină consumul tehnologic zilnic de energie electrică prin relaţia:
, (3.3)
cunoscând numărul de zile caracteristice corespunzătoare fiecărui regim (iarnă / vară, zi lucrătoare / zi repaus) consumul tehnologic anual de energie electrică se determină cu relaţia de forma:
, (3.4)
unde: – numărul de zile din an pentru regimul caracteristic k;– consumul tehnologic de energie electrică asociat unei zile din regimul
caracteristic k;– consumul tehnologic de putere activă corespunzător palierului t din
regimul caracteristic k.25. Consumul tehnologic de energie electrică utilizând metoda sarcinilor medii se
calculează cu formula:(3.5)
în care: – consumul tehnologic mediu de putere activă.Ca urmare pentru elementul i component al reţelei electrice relaţia 3.5 mai poate
fi scrisă şi sub forma:
, (3.6)
unde: – sunt respectiv puterea activă medie, puterea reactivă medie şi tensiunea medie.
8
26. Sarcinile medii din noduri se calculează în baza indicaţiilor echipamentelor de măsurare a energiei electrice. Coeficientul de formă al curbei de sarcină se determină în baza curbei de sarcină. În cazurile când curbele de sarcină nu sunt cunoscute se admite utilizarea relaţiilor emperice pentru determinarea lui . În literatura de specialitate este prezentată o mare varietate de relaţii emperice, însă în baza unei analize detailate /2/ s-a demonstrat că cea mai acceptabilă în calculele practice este următoarea:
. (3.7)
27. Consumul tehnologic de energie electrică utilizând metoda duratei pierderilor maxime se calculează după relaţia:
(3.8)unde: – consumul tehnologic de putere determinat în baza sarcinii maxime.28. Kf şi pot fi determinaţi atât în baza curbelor de sarcină clasate anuale, cât şi
utilizând relaţii empirice. Cea mai acceptabilă relaţie în calculele practice se consideră /2/:
. (3.9)2
29. Metode statistico-probabilistice. Calculul se efectuează utilizând dependenţa dintre valoarea consumului tehnologic de energie electrică şi parametrii reprezentativi, activi şi pasivi, ai reţelelor electrice.
a) Metoda modelării printr-o funcţie liniară. În cadrul acestei metode se consideră o dependenţă liniară a consumului tehnologic de energie electrică în reţele în funcţie de parametrii aleşi ca reprezentativi. Corelaţia este de forma:
(3.10)
în care: – coeficienţii regresiei; – variabile independente; – numărul variabilelor independente.
b) Metoda modelării printr-o funcţie de gradul doi. În cadrul acestei metode se consideră o dependenţă pătratică a consumului tehnologic de energie electrică în reţele:
. (3.11)
c) Metoda modelării printr-o funcţie exponenţială. În cadrul acestei metode dependenţa consumului tehnologic de energie electrică este de forma:
. (3.12)3
2 Relaţia (3.9) se utilizează pentru determinarea timpului pierderilor maxime pentru corespunzător curbei de sarcină anuală.3 Metodele statistico-probabilistice indicate se pot utiliza numai în cazul corespunderii sarcinii şi structurii consumului curent sarcinii şi consumului de proiect şi respectarea strictă a curbei de sarcină stabilite.
9
30. Pentru toate metodele determinarea coeficienţilor de corelare se efectuează pe baza rezultatelor calculelor, obţinute în prealabil, privind consumul tehnologic de energie electrică pentru un set de fidere alese din zona analizată, utilizând metoda celor mai mici pătrate.
3.2. Organizarea calculelor consumului tehnologic de energie electrică31. La efectuarea calculelor consumului tehnologic de energie electrică în exploatare
se recomandă ca:a) Metoda de calcul pe elemente de reţea să se aplice pentru unele linii şi
transformatoare, consumul tehnologic în care este considerat influenţat de schimburile de energie între sistemele electroenergetice interconectate şi pentru unele elemente ale reţelei la necesitatea concretizării pierderilor în ele, în reţelele de 6-10, 35 kV cu un număr limitat de elemente (linii şi transformatoare).
b) Metoda regimurilor caracteristice să se aplice pentru determinarea consumului tehnologic de energie electrică în reţeaua de transport atunci când se dispune de măsurătorii de putere activă şi reactivă injectate în nodurile reţelei.
c) Metoda zilelor caracteristice să se aplice pentru calculul consumului tehnologic de energie electrică în reţelele electrice complex buclate de 110 kV şi mai sus, care nu participă în schimburile de energie. Se admite şi utilizarea metodei duratei pierderilor maxime.
d) Metoda sarcinii medii să se va aplice în reţelele radiale de 6-10 kV atunci când se dispune de energia electrică vehiculată în reţea. Se admite şi utilizarea metodei duratei pierderilor maxime.
e) Metodele statistico-probabilistice să se aplice ca preferabile pentru estimarea consumului tehnologic de energie electrică în reţelele electrice de 0,4 kV cu un număr voluminos de fidere, pentru relevarea dependenţei dintre consumul tehnologic de energie electrică şi parametrii reprezentativi în reţelele electrice de diverse tensiuni nominale, precum şi pentru determinarea rezistenţelor echivalente în reţelele electrice radiale de 6-10-35 kV.
3.3. Consumul tehnologic de energie electrică în reţelele de joasă tensiune (0,4 kV).
32. Consumului tehnologic de energie electrică se determină pe baza unui set de fidere alese, caracteristice, ale reţelei electrice şi generalizarea rezultatelor obţinute. La începutul calculului, pentru a obţine precizia corespunzătoare în determinarea consumului tehnologic, ca eroarea calculului să nu depăşească 10 % cu o probabilitate de 95%, este necesar ca numărul de fidere alese No să alcătuiască circa 30% din numărul total al fiderelor reţelei (zonei) analizate.
33. Valoarea procentuală a consumului tehnologic de energie electrică în fiderul i se calculează cu relaţia:
, (3.13)
10
unde: – coeficientul de legătură dintre valorile procentuale ale
consumului tehnologic de putere şi respectiv pierderii de tensiune;
– valoarea procentuală a pierderii de tensiune;
– coeficient de neuniformitate a sarcinilor pe
faze;34. La rândul său:
;
– rezistenţa echivalentă a fiderului;
– reactanţa inductivă echivalentă a fiderului;
– rezistenţa şi respectiv reactanţa porţiunii i a fiderului; – intensitatea curentului pe prima porţiune a fiderului şi respectiv pe
porţiunea i; – numărul porţiunilor de fider;
– tensiunea de fază pe bara punctului de transformare; – cea mai scăzută tensiune de fază la capătul fiderului (mono sau trifazat);
– intensităţile curenţilor care parcurg fazele primei porţiuni a fiderului; – rezistenţa conductorului neutru şi a celui de fază.
35. Valoarea procentuală a consumului tehnologic de energie electrică pentru setul de fidere alese, care se va generaliza pentru toată mulţimea de fidere ale reţelei date, se determină prin relaţia:
, (3.14)
unde: – valoarea procentuală a consumul tehnologic de energie electrică în fiderul i, care se determină utilizând relaţia (3.13);
– valoarea medie a curentului pentru fiderul i;
– suma valorilor medii ale curenţilor pentru numărul No de fidere
alese pentru calcul.
11
36. După efectuarea calculelor pentru fiderele alese se poate estima eroarea calculului. În acest scop se determină valorile pentru speranţa matematică şi abaterea medie pătratică prin relaţiile:
, (3.15)
. (3.16)
37. În continuare se determină coeficientul de variaţie:
, (3.17)
38. Apoi se calculează numărul N de fidere care asigură precizia dorită la determinarea consumului tehnologic de energie electrică prin formula:
, (3.18)
în care: este eroarea maximă admisibilă de calcul a consumului tehnologic de energie electrică.
39. Se verifică dacă . (3.19)40. Dacă condiţia (3.19) se îndeplineşte, înseamnă că speranţa matematică determinată
prin (3.15) corespunde preciziei dorite şi se trece la etapa următoare a calculului. În caz contrar, se majorează numărul de fidere alese, , şi se revine la calculul consumului tehnologic.
41. După efectuarea calculelor pentru numărul corespunzător de fidere se poate evalua consumul tehnologic de energie electrică pentru întreaga reţea de 0,4 kV pe parcursul anului.
, (3.20)
unde: – volumul de energie electrică intrată în reţeaua electrică de 0,4 kV pe parcursul anului.42. Determinarea intervalului de incertitudine a consumului tehnologic de energie
electrică în reţeaua electrică de 0,4 kV se efectuează utilizând formulele din Anexa 1.
43. În Anexa 2 este prezentat exemplu de calcul a consumului tehnologic de energie electrică într-un fider 0,4 kV.
12
3.4. Consumul tehnologic de energie electrică în reţelele de medie tensiune 6, 10, 35 kV
44. Consumul tehnologic de energie electrică în reţelele de medie tensiune 6-10, 35 kV se determină prin metoda directă pentru fiecare element, ca suma consumurilor tehnologice în fiecare fider al reţelei, utilizând relaţia:
, (3.21)
unde: – consumul tehnologic de energie electrică în fiderul i; – numărul total de fidere în reţeaua electrică analizată.
45. Determinarea consumului tehnologic de energie electrică în fiderul i se utilizează cu relaţia:
, (3.22)în care: – pierderile de energie în înfăşurările (în sarcină) transformatoarelor
unităţii de distribuţie sau de transport şi respectiv porţiunile din fiderul i;
– pierderile în miezurile (în fier) transformatoarelor ce aparţin unităţii de transport sau de distribuţie.
46. Pierderile de energie în sarcină se calculează cu relaţiile:
; (3.23)
, (3.24)
în care: – energiile electrice activă şi respectiv reactivă vehiculate prin fiderul i;
– rezistenţele echivalente ale transformatoarelor ce aparţin unităţii de distribuţie şi de transport şi respectiv a fiderului i;
47. Pierderile de energie în miezurile transformatoarelor fiderului i se calculează cu relaţia:
, (3.25)
– tensiunea echivalentă a fiderului i, pentru reţeaua de medie tensiune 6-10 kV se consideră şi respectiv pentru reţeaua de 35 kV /2/;
– tensiunile în orele de încărcare maximă şi respectiv minimă a fiderului i ;
– pierderile în fier pentru transformatorul j din fiderul i;– pierderile de energie electrică în miezul transformatorului j;
– numărul transformatoarelor din fiderul i;– tensiunea pe barele transformatorului j.
13
48. În cazul în care nu sunt cunoscute Uj sau Umax şi Umin, sau unitatea de distribuţie nu poate demonstra care a fost tensiunea pe parcurs, atunci valorile Uech, i şi Uj vor fi considerate ca egale cu tensiunea nominală.
49. Rezistenţele echivalente se determină cu relaţiile:
(3.26)
(3.27)
unde: – rezistenţa transformatorului j, în ;
– rezistenţa tronsonului j; – puterea nominală, în MVA, şi tensiunea nominală, în kV, a
transformatorului j; – coeficientul de încărcare al transformatorului j; – numărul de linii în fiderul i;
– puterea aparentă vehiculată prin primul tronson al fiderului i,
– pierderile de putere activă nominală în înfăşurările transformatorului; – durata de funcţionare a transformatorului j.
50. Pentru reţelele electrice în care permanent are loc modificarea configuraţiei se recomandă pe baza relaţiei (3.22) de determinat consumul tehnologic privind setul de scheme reprezentative (No). După efectuarea calculului se determină numărul N de scheme cu relaţia (3.18) şi se verifică restricţia (3.19). Dacă (3.19) se îndeplineşte atunci rezultatele obţinute se generalizează pentru toată zona analizată utilizând relaţia:
(3.28)
în care: – energia electrică activă livrată în fiderul i; – energia electrică activă livrată în reţeaua analizată.
51. Dacă condiţia (3.19) nu se îndeplineşte, No trebuie mărit.52. Determinarea intervalului de incertitudine a consumului tehnologic în reţeaua
electrică de medie tensiune 6, 10, 35 kV se efectuează utilizând relaţiile din Anexa 1.
53. În Anexa 2 este prezentat exemplu de calcul a consumului tehnologic într-un fider 10 kV.
3.5. Consumul tehnologic de energie electrică în reţelele complex buclate3.5.1. Noţiuni şi date de bază.54. Determinarea consumului tehnologic de energie electrică pentru reţelele buclate se
efectuează prin calcule de regim pentru fiecare element al reţelei (linie,
14
transformator, instalaţie de compensare etc.) în baza metodei sarcinii medii. Ca date iniţiale se utilizează parametrii schemelor echivalente ale elementelor componente, indicaţiile şi clasele de precizie ale contoarelor, clasele de precizie ale transformatoarelor de curent şi tensiune. În baza parametrilor impuşi se efectuează calculul regimului permanent al reţelei analizate pentru zile de lucru şi repaus, iarnă şi vară, pe paliere de gol noapte, vârf dimineaţa, gol zi şi vârf seara, luându-se în consideraţie factorul de formă al curbelor de sarcină ale consumatorilor. Ca rezultat se obţine consumul tehnologic de putere pe tipuri de elemente şi pe ansamblul reţelei, diferenţiat pe: consum tehnologic în sarcină, consum tehnologic la mers în gol (inclusiv corona). Ţinând seama de numărul de ore de realizare a fiecărui palier, se determină consumul tehnologic de energie electrică pe paliere în decursul perioadei de timp analizate.
55. Modelul matematic care stă la baza calculului regimului permanent al unei reţele complex buclate conduce la rezolvarea unui sistem de 2(n-1) ecuaţii algebrice neliniare de forma:
, (3.29)unde: sunt nodurile independente ale reţelei electrice;
– puterea complex conjugată injectată în nodul k; – elementele matricei admitanţelor nodale corespunzătoare reţelei
analizate; – fazorii tensiunilor în nodurile k şi j.
56. Rezolvarea sistemului de ecuaţii (3.29) se efectuează pe cale iterativă. Există mai multe metode numerice de rezolvare a unui asemenea sistem, una din cele mai eficiente şi frecvent utilizată fiind metoda Newton-Raphson /8,10,21/.
57. În urma calculelor de regim se obţin tensiunile nodurilor. Fiind cunoscute tensiunile nodale se determină circulaţiile de puteri şi curenţi, precum şi consumul tehnologic de putere în toate elementele reţelei electrice utilizând relaţiile (3.53, 3.54, 3.55, 3.63, 3.64, 3.65).
58. Consumul tehnologic de energie electrică în elementele componente ale reţelei electrice în intervalul analizat T se determină cu relaţiile:
; (3.30), (3.31)
unde: este consumul tehnologic datorat descărcării corona în linia i; – consumul tehnologic condiţionat de magnetizarea miezului de fier al
transformatorului j.59. Pentru determinarea consumurilor proprii tehnologice de energie electrică activă
şi se utilizează relaţiile:; (3.32)
, (3.33)unde: este consumul tehnologic de putere mediu anual prin descărcarea corona
în linia i.
15
60. Consumul tehnologic de energie electrică în intervalul T pentru reţeaua electrică analizată se calculează cu relaţia:
, (3.34)
unde: ; (3.35)
; (3.36)
. (3.37)
Determinarea intervalului de incertitudine a consumului tehnologic în reţeaua complex buclată se efectuează utilizând formulele din Anexa 1.
3.5.2. Parametrii impuşi în nodurile reţelei electrice.
61. Pentru calculul regimului permanent în nodurile reţelei electrice sunt impuşi următorii parametri:
– energia electrică activă şi respectiv reactivă intrată (generată sau importată) prin nodul k în reţea;
– energia electrică activă şi respectiv reactivă ieşită (consumată) prin nodul k din reţea;
– energia electrică activă şi respectiv reactivă pentru serviciile proprii ale staţiilor de transformare din nodul k.
62. Injecţiile de puteri în nodul k se determină utilizând relaţiile:
(3.40, 3.41)
63. În cazul nodurilor în care energia electrică poate fi atât injectată, cât şi absorbită din reţea injecţiile de putere pot fi determinate cu relaţiile de forma /18/:
, (3.42)
. (3.43)
3.5.3. Determinarea consumului tehnologic în liniile de foarte înaltă tensiune prin descărcarea corona64. Calcularea consumului tehnologic în liniile de foarte înaltă tensiune prin
descărcarea corona se efectuează împărţind condiţiile climaterice în patru categorii /1/: timp frumos (fără precipitaţii), zăpadă uscată, ploaie, îngheţ (chiciură, polei).
65. Consumul tehnologic de putere mediu anual prin descărcarea corona se determină prin adunarea consumurilor tehnologice pe categorii de condiţii climaterice, considerând durata medie anuală a unei categorii de timp
16
(3.44)
unde: este durata relativă a categoriei de timp pe parcursul anului; consumul tehnologic mediu anual prin descărcarea corona pentru categoria
k de timp.66. Duratele relative ale categoriilor de timp pentru zona centrală a părţii europene,
în care este situată Republica Moldova, sunt indicate în tabelul 3.1.Tabelul 3.1
Duratele categoriilor de timp
Nr. Categoria de timp Durata medie într-un an Durata relativă
1. Timp frumos 7120 0,8132. Zăpadă uscată 800 0,0913. Ploaie 500 0,0574. Îngheţ (depuneri de gheaţă) 340 0,039
67. În tab.3.2 sunt prezentate rezultatele calculelor consumurilor tehnologice anuale de energie electrică pentru liniile 330-400 kV condiţionate de descărcarea corona. Calculele au fost efectuate pentru liniile sistemului electroenergetic al Republicii Moldova.
Tabelul 3.2Determinarea consumului tehnologic de energie electrică prin descărcarea corona în
liniile 330-400 kV
Nr.Tensiunea nominală,
kV
Condiţii de echipare
Lungimea liniei, km
CPT mediu anual pentru unitate de
lungime, mii kWh/km
CPT total, mii kWh
1. 300 2xACO-240 - 38,0 -2xACO-300 271,5 34,0 9231,02xACO-400 88,0 23,0 2024,02xACO-500 99,5 17,0 1691,5
2. 400 3xACO-400 54,7 44,0 2406,83xACO-500 159,3 30,0 4779,0
20132,3
3.5.4. Modelarea elementelor componente ale reţelei electrice68. Modelarea elementelor componente ale reţelelor electrice se efectuează
considerând-se că reţeaua electrică este simetrică şi echilibrat încărcată. Elementele trifazate statice se reprezintă printr-o singură fază a reţelei de secvenţă pozitivă /20/.
69. Modelarea liniilor electrice Liniile electrice, caracterizate de:
17
- impedanţa longitudinală a liniei , în /km;- admitanţa transversală a liniei , în S/km,
se reprezintă printr-o schemă echivalentă în cu parametrii concentraţi (fig.3.1).Valorile parametrilor schemei echivalente se calculează cu relaţiile:
; (3.45)
, (3.46)
unde: este constanta complexă de propagare a undelor de curent şi tensiune de-a lungul liniei.
Dacă se limitează descompunerea seriei lui şi la primii termeni se obţin coeficienţii de corecţie:
; ;
; ; (3.47)
; .
Fig.3.1. Schema echivalentă a unei linii electrice
În cazul liniilor electrice aeriene cu lungimea de până la 250 km şi al liniilor în cablu de până la 50 km, coeficienţii de corecţie şi sunt foarte apropiaţi de unitate. Din acest motiv în practica sistemelor electroenergetice pentru calculul parametrilor schemelor echivalente în П se folosesc următoarele relaţii aproximative:
; (3.48)
. (3.49)
Parametrii pe unitate de lungime pot fi determinaţi pe baza datelor constructive ale liniilor utilizând următoarele relaţii:
, [/km];
, [/km]; (3.50)
18
ijS ijS jiYj
0,jiS
jiSijS i
iUjU0jiY0ijY0,ijS
, [S/km];
în care: - este rezistivitatea electrică a materialului, în ;
F - este secţiunea transversală a conductoarelor, în mm2;- distanţa medie geometrică dintre faze;
– reprezintă raza echivalentă a fasciculului de conductoare ale unei faze;
– raza conductoarelor componente ale unei faze; – numărul de conductoare pe fază; – distanţa dintre conductoarele unei faze.
Rezistivitatea materialelor conductoare variază în funcţie de temperatură, de aceia rezistenţa la o anumită temperatură se calculează:
(3.51)în care: reprezintă rezistenţa conductorului la temperatura de 20C (valoare indicată
de regulă în standarde sau calculată conform relaţiei 3.50);coeficient de variaţie a rezistivităţii materialului cu temperatura.
Conductanţa pe unitate de lungime se determină prin relaţia:
, S/km (3.52)
unde: este consumul tehnologic de energie electrică în linie prin descărcarea corona, care se determină conform relaţiei 3.44.
Din punct de vedere al funcţionării unei linii în cadrul sistemului electroenergetic, regimul acestea este caracterizat de următoarele mărimi:
tensiunile fazoriale şi la cele două capete; circulaţia de puteri pe linie , respectiv .Având în vedere schema echivalentă, consumul tehnologic de puteri se obţine din
relaţiile de legătură între puterile , şi tensiunile nodale şi :; (3.53)
, (3.54)şi se determină cu relaţia:
(3.55)Utilizând relaţiile 3.53 şi 3.54 se determină componentele consumului
tehnologic prin: efectul corona:
, (3.56)
efectul Joule:. (3.57)
70. Modelarea transformatorului cu două înfăşurări
19
Transformatoarele cu două înfăşurări se modelează printr-o schemă echivalentă constituită dintr-un cuadripol în Г şi un transformator ideal conectat la bornele corespunzătoare înfăşurării raportate ale cuadripolului. Raportul de transformare asociat transformatorului ideal din schema echivalentă este un număr real sau complex, în funcţie de tipul reglajului şi de grupa de conexiune (fig.3.2) /21/. De exemplu, în cazul transformatorului cu conexiunile , întâlnit cel mai des în reţele, tensiunea între două borne de fază ale înfăşurării primare este defazată cu înainte, sau cu în urmă, faţă de tensiunea între bornele analoage ale înfăşurării secundare.
Fig.3.2. Schema echivalentă a transformatorului cu două înfăşurări şi raport complex de transformare
Parametrii transformatorului cu două înfăşurări se calculează pe baza următoarelor date caracteristice: puterea nominală a transformatorului , tensiunea nominală între faze , pierderea de putere activă în regimul de scurtcircuit , pierderea de putere activă în regim de mers în gol , tensiunea de scurtcircuit , curentul de mers în gol .
Impedanţa longitudinală se calculează în baza datelor corespunzătoare încercării de scurtcircuit a transformatorului utilizând următoarele relaţii de calcul:
, [] (3.58)
, []
. [] (3.59)
Pentru a obţine rezistenţa şi reactanţa în Ohm, mărimile se exprimă în următoarele unităţi: în kW, în MVA, în kV.
Admitanţa transversală se calculează în baza datelor corespunzătoare încercării de mers în gol a transformatorului cu ajutorul relaţiilor:
, (3.60)
.
20
ijSijS ijK
j
0TS
jiSijS i
iUjU0TY
TT jXR
În practică , deci şi susceptanţa se poate calcula cu relaţia:
. (3.61)
Fig.3.3. Schema echivalentă galvanică a transformatorului cu două înfăşurări şi raport complex de transformare.
Transformatoarele cu raport complex de transformare pot fi reprezentate în calculele de regim permanent printr-o schema echivalentă galvanică în П, prezentată în fig.3.3, ai cărei parametri se determină cu relaţiile /21/:
;
; (3.62)
.
Pentru calculul circulaţiilor de puteri, ţinând cont de schema din fig.3.3, se folosesc relaţiile:
; (3.63)
, (3.64)
unde: – puterea complexă suplimentară injectată în nodul j, în scopul simetrizării matricei admitanţelor nodale.
Din relaţiile 3.63 şi 3.64 se determină consumul tehnologic total de puteri:. (3.65)
Transformatoarele cu conexiuni diferite de 12, constituind, de regulă, ramuri radiale ale reţelei, se vor considera în calcule prin raporturi de transformare reale, fără a lua în considerare defazajul, deoarece circulaţiile de puteri, modulele tensiunilor şi consumul tehnologic de puteri nu depind de defazajul constant, determinat de grupa de conexiune. Dacă se doreşte, acest defazaj se poate introduce ulterior calculului de regim.
În Anexa 4 sunt date valorile medii lunare ale consumului tehnologic de energie electrică în transformatoarele de 10/0.4 kV pentru variaţia sarcinii între şi valorile procentuale ale acestora la diferite valori ale lui şi .71. Modelarea transformatorului cu trei înfăşurări
Transformatoarele cu trei înfăşurări se modelează printr-o schemă echivalentă constituită din cuadripoli cu transformatoare ideale, reprezentate prin rapoarte complexe de transformare şi (fig.3.4).
21
ijS ijS Tij YK
j
0,jiS
jiSijS i
iUjU0jiY0ijY 0,ijS
Parametrii transformatorului cu trei înfăşurări se calculează pe baza următoarelor date caracteristice: puterile nominale ale transformatorului , , , tensiunile nominale între faze , , , pierderile de putere activă nominale în regimul de scurtcircuit , , , pierderea de putere activă în regim de mers în gol
, tensiunile procentuale de scurtcircuit între înfăşurări , , şi curentul de mers în gol .
Rezistenţele înfăşurărilor se determină cu următoarele expresii:
, , . (3.66)
Pierderile de scurtcircuit ale celor trei înfăşurări, considerate separat, se determină cu relaţiile:
;; (3.67).
Fig.3.4. Schema echivalentă a transformatorului cu trei înfăşurări
În ipoteza că căderile de tensiune pe reactanţele înfăşurărilor transformatorului sunt egale cu tensiunile de scurtcircuit , prin analogie cu transformatoarele
cu două înfăşurări, reactanţele înfăşurărilor pot fi exprimate astfel:
,
, , (3.68)
unde: ;;.
Conductanţele şi susceptanţele transformatoarelor cu trei înfăşurări se determină cu aceleaşi relaţii indicate la transformatoarelor cu două înfăşurări (3.60, 3.61).
Atunci când transformatoare cu trei înfăşurări se încadrează în configuraţii radiale de reţea, la analiza regimurilor permanente ale SEE, ambele rapoarte de
22
mjK
mkK
kUkmS
1Z
j
0TS
jmS
imS i
iUjU
0TY
2Z
3Zk
m
transformare se pot considera reale. Schemei echivalente cu rapoarte reale de transformare îi corespunde schema echivalentă galvanică prezentată în fig.3.5.
Fig.3.5. Schema echivalentă galvanică a transformatorului cu trei înfăşurări72. Modelarea instalaţiilor de compensare
Bateriile de condensatoare şi bobinele de reactanţă montate în derivaţie în diferite noduri ale reţelelor electrice sunt caracterizate de:
conductanţa laterală , în S; susceptanţa capacitivă (inductivă ), în S,
şi se reprezintă prin dipoli conectaţi transversal între nodurile respective şi pământ (fig.3.6).
La rândul său bateriile de condensatoare şi bobinele de reactanţă montate în serie în liniile reţelelor electrice sunt caracterizate de:
rezistenţă , în ; reactanţă capacitivă (reactanţă inductivă ), în ,
şi se reprezintă prin dipoli (fig.3.7).
Fig.3.6. Reprezentarea instalaţiilor de compensare în derivaţie a) baterii de condensatoare, b) bobine de reactanţă
23
kUkmS
imY
j
0TS
jmS
imS i
iUjU
0TY
mjY
mkYk
m
'imS "
imS
'mjS "
mjS
'mkS "
mkS
0kkY 0jjY
Gb Bb Gc Bc
Rc Xc Rb Xb
Fig.3.7. Reprezentarea instalaţiilor de compensare serie
a) baterii de condensatoare, b) bobine de reactanţăValorile parametrilor schemelor echivalente se calculează cu relaţiile: pentru condensatoare în derivaţie:
, (3.69)
pentru bobine de reactanţă în derivaţie:
, , (3.70)
pentru condensatoare serie:
, , (3.71)
pentru bobine de reactanţă serie:
, , (3.72)
unde: sunt pierderile de puteri active în dielectric şi respectiv în bobina de reactanţă, în MW;
– puterile nominale ale bateriilor de condensatoare şi respectiv bobinelor de reactanţă;
– valoarea procentuală a tensiunii de scurtcircuit.
3.6. Determinarea erorilor admisibile de înregistrare a energiei electrice73. Determinarea erorilor admisibile de înregistrare a energiei electrice într-un contur
(staţie electrică, reţea electrică etc.) în sensul pozitiv şi respectiv în sensul negativ se poate efectua utilizând relaţiile:
(3.73)
(3.74)
unde: este eroarea totală a grupului de măsurări; – eroarea transformatorului de tensiune;
– ponderea energiei înregistrate de fiecare contor la intrare şi respectiv la ieşire cu eroarea în totalul energiei intrate;
– reprezintă numărul grupurilor de măsurări prin care energia electrică intră, respectiv iese din contur .
74. Eroarea totală a grupului de măsurări format din transformatoare de curent, transformatoare de tensiune şi contor electric de energie activă este:
(3.75)
24
unde: sunt clasele de precizie ale transformatoarelor de tensiune, transformatoarelor de curent şi contorului de energie activă.
3.7. Consum tehnologic suplimentar
3.7.1. Consum tehnologic în bateriile de condensatoare75. Consumul tehnologic (pierderile) în condensatoare se produce în armăturile şi în
dielectricul acestora şi poate fi luat proporţional cu puterea lor nominală :(3.76)
unde : – consumul tehnologic de energie activă în condensatoare, în kWh; – consumul tehnologic (pierderile) specific al condensatorului, în
kW/kvar;– puterea nominală a bateriei de condensatoare, în kvar.
76. Valorile pentru consumul tehnologic specific, dacă nu există indicaţii de fabrică, se pot lua 0,004 kW/kvar pentru condensatoarele cu tensiunea nominală până la 1000 V şi 0,003 kW/kvar pentru condensatoarele cu tensiunea nominală 6-10 kV.
3.7.2. Consum tehnologic în bobinele de reactanţă
77. Bobinele utilizate pentru compensarea sarcinii capacitive a liniilor lungi, constructiv şi ca principiu de funcţionare, se aseamănă mult cu transformatoarele. De aceea consumul tehnologic în aceste instalaţii se poate calcula cu formulele utilizate pentru transformatoarele cu două înfăşurări. Totuşi, în practică, este mai răspândită metoda bazată pe indici specifici :
, (3.77)unde : – consumul tehnologic de energie activă în bobina de compensare, în
kWh; – consumul tehnologic (pierderile) specific al bobinei de compensare
pentru o fază, în kW/kvar ;– puterea nominală a bobinei de compensare, în kvar.
78. Valoarea acestor indici, în cazul unor bobine de compensare nereglabile de fabricaţie sovietică este în jur de (0,0120,005) kW/kvar pentru bobine cu tensiuni între 35-110 kV şi (0,005-0,0035) kW/kvar pentru bobine cu tensiuni între 220-750 kV. Aceste consumuri tehnologice au o valoare practic constantă pe toată perioada cuplării lor.
3.7.3. Serviciile proprii ale staţiilor de transformare79. Consumatorii de servicii proprii ale staţiilor de transformare se alimentează în
parte în curent alternativ la tensiunea 380/220 V (cu excepţia unor consumatori, la care din considerente de tehnica securităţii muncii se impune folosirea unor tensiuni mai mici) şi în parte în curent continuu, tensiunile posibile fiind 24, 48, 220 V.
25
80. Serviciile proprii ale staţiilor electrice care se alimentează în curent alternativ sunt: instalaţiile de răcire ale transformatoarelor şi autotransformatoarelor; instalaţiile de reglaj ale transformatoarelor şi autotransformatoarelor; instalaţiile de încărcare ale bateriei de acumulatoare; instalaţiile de ventilaţie ale bateriei de acumulatoare; dispozitive de acţionare ale întrerupătoarelor şi separatoarelor; instalaţiile de aer comprimat; instalaţiile de stingere a incendiilor; echipamentul de telecomunicaţii; instalaţiile de iluminat; instalaţiile de încălzire pentru asigurarea microclimatului necesar; prize pentru iluminat şi forţă; circuite secundare de curent alternativ (măsurare, protecţie, automatizări etc.).
81. Serviciile proprii ale staţiilor electrice în curent continuu sunt: anumite dispozitive de acţionare ale întrerupătoarelor, separatoarelor, contactoarelor; iluminatul de siguranţă; circuite secundare de curent continuu (protecţii, automatizări, blocaje, semnalizări, telecomandă, telecomunicaţii etc.).
82. Determinarea normei anuale de consum tehnologic de energie electrică pentru serviciile proprii ale staţiilor de transformare se efectuează în conformitate cu /29/.
83. În Anexa 3, conform /29/ sunt prezentate exemple de determinare a normei de consum tehnologic de energie electrică pentru serviciile proprii ale staţiilor electrice în funcţie de echipamentul acestora.
3.7.4. Consum tehnologic în branşamentele consumatorilor casnici, prin care se alimentează casele individuale84. Consumul tehnologic de energie electrică în branşamentele consumatorilor casnici,
prin care se alimentează casele individuale, se calculează cu relaţia:, (3.78)
unde: N este numărul de consumatori care utilizează energia electrică în case individuale;
- este consumul tehnologic de energie în branşamentul unui consumator casnic, care utilizează energia electrică în casă individuală, Wh.85. Consumul tehnologic în branşamentul unui abonat se determină analogic
consumului tehnologic al unei linii electrice, prin metoda sarcinii medii, luându-se în consideraţie, că branşamentul standard este realizat cu conductor 1016 mm2 şi lungimea de 15 m, consumul anual de energie electrică de către diferite grupuri de consumatori casnici (<=250 kWh, <= 500 kWh, <=1000 kWh, <=1500 kWh ....), numărul consumatorilor cu consumul respectiv de energie electrică, factorul de formă al curbei de sarcină funcţie de consumul energiei electrice.
86. Consumul tehnologic lunar de energie electrică variază de la 20 Wh până la 40 Wh, în funcţie de durata de funcţionare a reţelei în luna respectivă (depinde de întreruperile furnizării energiei electrice prin fidere) şi de consumul lunar de energie electrică.
.
26
3.7.5. Consum tehnologic în reţelele interne ale blocurilor de locuit87. Consumul tehnologic de energie electrică în reţelele interne ale blocurilor de locuit
se determină analogic consumului tehnologic în reţelele de joasă tensiune.
3.8. Determinarea consumului tehnologic de energie electrică în echipamentele de măsurare
3.8.1. Consum tehnologic în transformatoarele de tensiune88. Consumul tehnologic de energie electrică în transformatoarele de tensiune (TT)
care sunt conectate la reţeaua electrică se determină cu ajutorul următoarei relaţii:
, (3.79)
unde: – numărul TT;PTT – consumul de putere activă a unui TT, în kW;T – durata de funcţionare, în ore.
89. Luând în considerare că valoarea medie a consumului de putere PTT =0.1 kW se obţine:
. (3.80)
3.8.2. Consum tehnologic în transformatoarele de curent
90. Consumul tehnologic de energie electrică în transformatoarele de curent (TC) se determină cu ajutorul următoarei relaţii:
, (3.81)
unde: – este numărul TC;PTC – consumul de putere activă a unui TC, în kW;T – durata de funcţionare, în ore.
91. Ţinând cont de faptul că valoarea medie a consumului de putere este PTC =0.025 kW se obţine:
(3.82)
3.8.3. Consum tehnologic de energie electrică în contoarele electrice cu conectare directă
92. Consumul tehnologic de energie electrică în contoarele electrice conectate direct la reţeaua electrică se determină cu ajutorul următoarei relaţii:
27
, (3.83)
unde: – este numărul contoarelor;Pcont – consumul de putere activă a unui contor electric, în kW;T – durata de funcţionare, în ore.
93. În calcule valoarea medie a consumului de putere activă a unui contor monofazat este stabilită în valoare de 1,5 W, iar pentru un contor trifazat – 3 W. Ţinând cont de acestea se obţine:
, (3.84)
unde: – numărul contoarelor monofazate;– numărul contoarelor trifazate.
94. Consumul tehnologic de energie electrică în contoarele electrice conectate la reţea prin transformatoare de tensiune şi curent nu trebuie de determinat deoarece pierderile în contoare sunt considerate ca sarcină a înfăşurărilor secundare ale transformatoarelor de tensiune şi curent şi ele condiţionează consum tehnologic în transformatoarele respective.
Anexa 1Determinarea intervalului de nedeterminare a consumului
tehnologic de energie electrică
A1.1. Limitele intervalului în care se află valoarea reală a consumului tehnologic de energie, cu un nivel de încredere ales de 0,95 se determină prin /1,2/:
(A1.1)
(A1.2)
unde reprezintă consumul tehnologic determinat prin calcul în conformitate cu cap.3 al prezentei instrucţiuni.
– valoarea medie pătratică procentuală a erorii de calcul.
A1.2. Valoarea medie pătratică procentuală a erorii consumului tehnologic total în No linii de 0,4 kV va fi:
(A1.3)
A1.3. Valoarea medie pătratică procentuală a erorii consumului tehnologic total în reţelele de medie tensiune 6,10,35 kV se poate calcula cu relaţia:
(A1.4)
28
unde: – valoarea medie pătratică procentuală a erorii condiţionată de erorile metodice şi informaţionale de calcul al regimului pentru primul tronson de alimentare al reţelei electrice.
– valoarea medie pătratică a erorii condiţionată de echivalarea reţelei, numeric egală cu eroarea datorită nedeterminării repartiţiei sarcinii primului tronson de alimentare între transformatoarele de distribuţie.
Se consideră că . Valoarea lui se determină utilizând relaţiile: pentru liniile electrice
; (A1.5)
pentru transformatoare
, (A1.6)
unde: – numărul tronsoanelor pe magistrală şi respectiv a transformatoarelor; – valoarea medie pătratică procentuală a erorii sarcinilor
transformatoarelor de distribuţie.A1.4. Valoarea medie pătratică procentuală a erorii consumului tehnologic total
de energie în No transformatoare la mers în gol se determină cu expresia:
. (A1.7)
A1.5. Erorile medii pătratice a consumului tehnologic de energie în transformatoarele de tensiune şi curent precum şi în contoarele de energie electrică vor fi:
, (A1.8)
unde: No este numărul de elemente de fiecare tip.A1.6. Erorile medii pătratice procentuale ale consumurilor tehnologice de
energie în instalaţiile de compensare a puterii reactive: în bateriile de condensatoare, 8%, în compensatoarele sincrone, 10%.A1.7. Valoarea medie pătratică procentuală a erorii consumului tehnologic,
dependent de sarcină, în reţeaua electrică de 35 kV şi mai mult se determină prin relaţia:
, (A1.9)
unde: ; ; ;
– speranţa matematică a sarcinii nodului i; – elementul matricei impedanţelor nodale; – valoarea medie pătratică procentuală a erorii sarcinii din nodul l.
A1.8. Erorile medii pătratice a consumului tehnologic de energie condiţionat de descărcarea corona se calculează cu expresia:
29
, (A1.10)
unde: – cota consumului tehnologic în linia i în totalul consumului tehnologic condiţionat de efectul corona în No linii.
A1.9. La însumarea componentelor consumului tehnologic de energie valoarea medie pătratică procentuală a erorii consumului total se va evalua cu o relaţie de forma:
(A1.11)
unde: este valoarea totală calculată a consumului tehnologic de energie.
Anexa 2A2.1. Exemplu de calcul a consumului tehnologic de energie
electrică în reţelele 0,4 kVSe cere: de determinat consumul tehnologic de energie electrică într-un fider 0,4
kV, schema monofilară a căruia este prezentată în fig. A2.1.
Fig.A2.1. Schema monofilară a fiderului analizat.
Datele nominale şi caracteristicile tehnice ale porţiunilor fiderului sunt prezentate în tabelul A2.1, iar informaţia de intrare privind sarcina fiderului respectiv în tabelul A2.2.
Tabelul A2.1Date de reţea
Nr.crt.
Tronsoanele
fiderului
Lungimea tronsonulu
i km
Secţiunea transversală
Rezistenţa, /km Reactanţa, /km
conductor de fază
conductor nul
Conductor de fază
conductor nul
conductor de fază
Conductor nul
1 0-1 0,078 95 50 0,326 0,62 0,0606 0,06252 1-2 0,065 95 50 0,326 0,62 0,0606 0,06253 2-3 0,070 70 35 0,443 0,89 0,0612 0,06374 3-4 0,075 70 35 0,443 0,89 0,0612 0,0637
Tabelul A2.2Date privind sarcina fiderului
30
0,4 kV
01 2 4
CC1 CC2 CC3 CC4
3
Curenţii în tronsonul 0-1 în orele de vârf a curbei
de sarcină
Tensiunea de fază pe barele 0,4 kV ale PT
Tensiunea de fază pe barele celui mai
îndepărtat consumator
Durata de utilizare a puterii
maxime
Factorul de putere
IA IB IC IN U0, kV U4, kV Tmax, h/an cos80 170 150 25 0,220 4300 0,92
Valorile curenţilor şi respectiv a tensiunilor se obţin pe baza măsurătorilor de control, iar Tmax şi respectiv cos se determină în funcţie de caracterul consumatorilor alimentaţi.
Calculul consumului tehnologic de energie electrică în fiderul de 0,4 kV cuprinde următorii paşi:
1. Se determină valoarea medie a intensităţii curentului în primul tronson al fiderului utilizând relaţia:
2. Se calculează rezistenţele şi reactanţele specifice raportate la secţiunea unică utilizând relaţiile:
rezistenţa conductorului de fază:
reactanţa conductorului de fază:
rezistenţa conductorului de nul:
3. Se determină coeficientul de legătură dintre valorile procentuale ale consumului tehnologic de putere şi pierderea de tensiune cu relaţia:
,
deoarece nu se cunoaşte repartiţia curentului din tronsonul de alimentare se consideră
că: ,
31
şi obţinem: .
4. Se estimează coeficientul de neuniformitate a sarcinilor pe faze cu relaţia:
5. Se evaluează factorul de pierderi al curbei de sarcină:
6. Se determină valoarea procentuală a pierderii de tensiune de la barele punctului de transformare până la barele consumatorului 4:
7. În final, utilizând relaţia 3.13 se calculează valoarea procentuală a consumului tehnologic în fiderul analizat:
A2.2. Exemplu de calcul a consumului tehnologic de energie electrică în reţelele 10 kV
Se cere: de determinat consumul tehnologic de energie electrică în fiderul de 10 kV, schema monofilară a căruia este prezentată în fig. A2.2. Datele nominale şi caracteristicile tehnice ale liniilor şi transformatoarelor sunt prezentate în tabelul A2.3 şi A2.4.
32
2
4
3
5
6 8
9
10
01
1 2 37
4
5
Fig.A2.2. Schema monofilară a fiderului de 10 kV.
Tabelul A2.3Date de reţea
Nr. crt.
Tronsoanele fiderului
Marca cablului
Secţiunea transversală
Lungimea tronsonului, km
Rezistenţa tronsonului,
1 0-1 АСБ 240 1,85 0,2392 1-2 ААШВ 120 0,45 0,1163 2-3 ААШВУ 120 0,21 0,0544 1-4 ААШВ 120 0,52 0,1345 4-5 ААШВУ 120 0,1 0,0258
Tabelul A2.4Datele transformatoarelor
Nr.crt.
Punctul de transformar
eTronsonul
Numărul transformatoarelor
Puterea nominală,
kVARezistenţa,
1 PT-1 1-6 1 630 1,912 PT-2 2-7 2 400 3,44/23 PT-3 3-8 2 630 1,91/24 PT-4 4-9 2 630 1,91/25 PT-5 5-10 2 630 1,91/2
Se consideră că: în perioada de calcul T=168 h în reţea s-a injectat 96000 kWh; tensiunea pe barele staţiei de distribuţie în regim de sarcină maximă este
egală cu 10,5 kV, iar în regim de sarcină minimă cu 10 kV; factorul de putere cos=0,92.Calculul consumului tehnologic cuprinde următorii paşi:1. În baza măsurătorilor de curenţi în primul tronson al fiderului se determină
factorul de formă a curbei de sarcină utilizând relaţia:
,
unde: este curentul mediu pătratic, – curentul mediu.
2. Se evaluează fluxul de puteri activă şi aparentă în tronsonul 0-1 prin relaţiile:
; .
3. În ipoteza că sarcinile transformatoarelor sunt proporţionale cu puterile nominale ale acestora se estimează sarcinile transformatoarelor utilizând relaţiile:
;
;
33
;
;
,
unde :
4. Se determină fluxurile de puteri aparente în linii:;
;;
;
.
5. Se estimează coeficienţii de încărcare a transformatoarelor. Deoarece s-a constatat că sarcinile transformatoarelor sunt proporţionale cu puterile nominale ale acestora, coeficienţii de încărcare primesc valori egale şi se evaluează cu relaţia:
6. Utilizând relaţia 3.25 se calculează rezistenţa echivalentă pentru transformatoare:
7. Utilizând relaţia 3.26 se evaluează rezistenţa echivalentă a liniilor:
8. În baza relaţiilor 3.23 şi 3.24 se calculează consumurile tehnologice dependente de sarcină:
în transformatoare:
unde: ; în linii:
9. În baza relaţiei 3.25 se determină consumul tehnologic în transformatoare la mers în gol:
34
10. Consumul tehnologic total în fiderul analizat se exprimă prin relaţia (3.22):.
11. Valoarea procentuală a consumului tehnologic:
.
Tabelul A2.5Erorile admisibile ale grupurilor de măsurări
Nr.crt.
Clasele de precizieTransformatoare de
curentTransformatoare de
tensiune Contor electricErorile grupului de
măsurări, , %1 0,2 0,5 0,5 0,512 0,5 0,5 0,5 0,673 0,5 0,5 1,0 0,884 0,5 0,5 2,0 1,465 0,5 1,0 1,0 1,066 0,5 1,0 2,0 1,577 0,5 2,0 2,0 1,958 1,0 1,0 1,0 1,389 1,0 1,0 2,0 1,60
10 1,0 2,0 2,0 2,1511 2,0 2,0 2,0 2,7612 1,0 - 2,0 1,6813 2,0 - 2,0 2,40
35
Anexa 3Exemple de calcul al normei anuale de consum tehnologic de
energie electrică pentru serviciile proprii ale staţiilor electrice
Exemplu 1: Staţie de transformare 35 kV.Echipament:
Transformatoare 1xTDN-10000/352xTDNS-16000/35
Întreruptoare 6xMKP-35Calcul:
Ventilare transformatoare 11,0x2= 22,08,0x1= 8,0
Încălzire OPU 12,6Ventilare şi iluminare OPU 1,7Încălzire instalaţie de distribuţie de interior 4,0Iluminat exterior 0,4Instalaţie de încărcare, reîncărcare
baterii de acumulatoare 3,3Ventilare încăpere acumulatoare 1,5Încălzire întreruptoare 0,8x6= 4,8Sistem de telecomunicaţii şi telemecanică 1,9Altele 2,2
Total 62,4Consumul normat de energie electrică pentru serviciile proprii ale staţiei de transformare 35
kV = 62,4 mii kWh pe an.
Exemplu 2: Staţie de transformare 110/10 kV.Echipament:
Transformatoare TMT-5600/110TMT-6300/110
Întreruptoare 1xMKP-110Deservire brigada de intervenţie operativă (BIO)
Calcul:Încălzire încăpere BIO 11,0 Încălzire instalaţie de distribuţie de interior 4,0Iluminat exterior 1,5Instalaţie de încărcare, reîncărcare
baterii de acumulatoare 6,0Ventilare încăpere acumulatoare 2,8Încălzire întreruptoare 19,5x1= 19,5Sistem de telecomunicaţii şi telemecanică 4,8Altele 2,2
Total 51,8Consumul normat de energie electrică pentru serviciile proprii ale staţiei de transformare 110
kV = 51,8 mii kWh pe an.
Exemplu 3: Staţie de transformare 110/35/10 kV.Echipament:
Transformatoare 2xTDT-40000/1101xTDT-20000/110
Întreruptoare 7xVVN-110
36
8xVMD-35Calcul:
Ventilare transformatoare 17,3x2= 34,614,0x1= 8,0
Încălzire OPU 38,2Ventilare şi iluminare OPU 2,9Încălzire instalaţie de distribuţie de interior 4,0Iluminat exterior 3,0Instalaţie de încărcare, reîncărcare
baterii de acumulatoare 16,5Ventilare încăpere acumulatoare 4,2Încălzire întreruptoare 9,9x7= 60,3
0,5x8= 4,0Motoare electrice compresoare 11,0x7=77,0Încălzire compresoare 12,0 Ventilare încăpere compresoare 3,0Încălzire 1,3Sistem de telecomunicaţii şi telemecanică 8,7Altele 3,3
Total 281,0Consumul normat de energie electrică pentru serviciile proprii ale staţiei de transformare 110
kV = 281,0 mii kWh pe an.
Anexa 4Consumul tehnologic lunar de energie electrică în
transformatoarele de 10/0,4 kV
Bibliografie
37
1. Инструкция по расчету и анализу технологического расхода электрической энергии на передачу по электрическим сетям энергосистем и объединений. И 34-70-030-87. -М.: СПО, “Союзтехэнерго“, 1987, 34 с.
2. Железко Ю.С. Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях. М.: Энергоатомиздат, 1989, 175 с.
3. Инструкция по снижению технологического расхода электрической энергии на передачу по электрическим сетям энергосистем и объединений. И 34-70-29-86. -М.: СПО, “Союзтехэнерго“, 1987.
4. Типовая инструкция по учету электроэнергии при ее производстве, передаче и распределении. РД 34.09.101-94. –М.: СПО ОРГРЭС, 1995, 45 с.
5. Методические указания по определению погрешности измерения активной электроэнергии при ее производстве и распределении. РД 34.11.325-90. –М.: СПО ОРГРЭС, 1991.
6. Руководящие указания по учету потерь на корону и помех от короны при выборе проводов воздушных линий электропередачи переменного тока 330-750 кВ и постоянного тока 800-1500 кВ. –М.: ОРГРЭС, 1975.
7. Instrucţiune privind determinarea consumului propriu tehnologic în reţelele electrice. PE 139/97. –Bucureşti: RENEL, 1997, 105 p.
8. Albert H., Mihăilescu A. Pierderi de putere şi energie în reţelele electrice. Bucureşti, Editura tehnică. 1997. 314 p.
9. Адонц Г.М., Арутюнян А.А. Методы расчета и способы снижения расхода энергии в электрических сетях энергосистем. –Ереван: Луйс, 1986, 185 с.
10. Арзамасцев Д.А., Липес А.В. Снижение технологического расхода энергии в электрических сетях. –М.: Высшая школа, 1989, 125 с.
11. Поспелов Г.Е., Сыч Н.М. Потери мощности и энергии в электрических сетях. –М.: Энергоатомиздат, 1981, 216 с.
12. Шербина Ю.В., Бойко Н.Д., Бутенко А.Н. Снижение технологического расхода энергии в электрических сетях. –Киев: Техника, 1981, 102 с.
13. Потери электроэнергии в электрических сетях энергосистем. /В.Э. Воротницкий, Ю.С. Железко, В.Н. Казанцев и др.: под ред. В.Н. Казанцева. –М.: Энергоатомиздат, 1983, 386 с.
14. Снижение технологического расхода электроэнергии в трансформаторных подстанциях / В.М.Синьков, И.П.Притака, А.А. Омельчук и др. –Киев: Техника, 1987, 127 с.
15. Клебанов Л.Д. Вопросы методики определения и снижения потерь электроэнергии в сетях. –Ленинград: ЛГУ, 1973, 73 с.
16. Хамидов Л.Х., Ганиходжаев Н.Г. Потери электроэнергии в низковольтных сетях. –Ташкент: Узбекистан, 1981, 160 с.
17. Методика расчета нормативных потерь электроэнергии в электрических сетях / В.Г. и др. –Минск, 1990.
18. Железко Ю.С., Савченко О.В. Расчет потерь электроэнергии в энергосистемах с реверсивными межсистемными связями. Электричество 1995, №3, с. 37-40.
19. Будовский В.П., Афанасьев Л.И. Методика оценки комерческих потерь электроэнергии. Электрические станции. 1997, №8, с. 47-52.
20. Воротницкий В.Э., Идельчик Б.В., Идельчик В.И., Кононов Ю.Г. Комплекс программ интегрированной автоматизированной системы диспетчерского управления, контроля и учета электропотребления в электрических сетях. Электрические станции, 1994, №9, с.27-32.
21. Стратан И.П., Неретин В.И., Спивак В.Л. Расчет и анализ режимов электроэнергетических систем. -Кишинев: Штиинца, 1990, 100 с.
22. Веников В.А., Рыжов Ю.П. Дальние электропередачи переменного и постоянного тока. –М.: Энергоатомиздат, 1985. 272 с.
23. Расчет потерь электроэнергии в сетях класса 0,4 кВ. –Отчет НИР Института энергетики АН Молдовы. 1997.
38
24. Расчет потерь электроэнергии в сетях класса 6,10,20 кВ. –Отчет НИР Института энергетики АН Молдовы. 1997.
25. Расчет потерь электроэнергии в сетях класса 35 кВ и выше. –Отчет НИР Института энергетики АН Молдовы. 1997.
26. Расчет коммерческих потерь в электрических сетях. –Отчет НИР Института энергетики АН Молдовы. 1997.
27. Воротницкий В.Э., Загорский Я.Т., Апряткин В.Н., Западнов В.А. Расчет, нормирование и снижение электроэнергии в городских электрических сетях. Электрические станции, 2000, №5, с. 9-13.
28. Потребич А.А. Погрешности нормирования потерь энергии в распределительных электрических сетях. Электрические станции, 1999, №12, с. 33-38.
29. Инструкция по нормироварию расхода электроэнергии на собстввеные нужды подстанций 35-500 кВ. УДК 021.311.4(083.96). –М.: СПО Союзтехэнерго, 1981, 21 с.
39
