Prezentare CEE

Calitatea Energiei Electrice

Radu Porumb

SUMAR

Introducere Perturbaţii electromagnetice Limitarea fluctuaţiilor de tensiune Fluctuaţii de tensiune (efect de flicker) Soluţii Probleme legate de fiabilitate Consumatorul Concluzii

INTRODUCERE Energia electrică este considerată un produs, care

trebuie livrat de către furnizor la consumator, în condiţii de calitate şi eficienţă economică, cu limitarea impactului instalaţiilor energetice asupra mediului ambiant

Asigurarea calităţii energiei electrice a devenit o sarcină tot mai complexă, deoarece a crescut numărul utilizatorilor având receptoare neliniare

Problemele tipice se referă la imposibilitatea realizării distincţiei clare între cauzele şi efectele celor mai multe perturbaţii, distincţie fără de care atribuirea responsabilităţilor odată cu crearea mecanismelor stimulent/penalizare este foarte dificilă şi unele cazuri impracticabilă

PERTURBAŢII ELECTROMAGNETICE

Tipul perturbaţieiModul de

transmisiePerturbaţia

De joasă frecvenţă

Conduse armonice; interarmonice; variaţia frecvenţei tensiunii de alimentare; fluctuaţii de tensiune (flicker); goluri şi întreruperi de tensiune; variaţii ale tensiunii de alimentare; componenta continuă în curba tensiuniiaplicate; tensiuni de semnalizare; tensiuni induse de joasă frecvenţă.

Radiate câmp magnetic; câmp electric.

De înaltă frecvenţă Conduse tensiuni sau curenţi induşi; tensiuni tranzitorii unidirecţionale; tensiuni tranzitorii oscilante.

Radiate câmp magnetic; câmp electromagnetic: - unde întreţinute; - unde tranzitorii.

Descărcări electrostatice încărcarea electrostatică a corpurilor izolate electric.

Impuls electro magnetic nuclear

explozie nucleară în atmosferă.

PERTURBAŢII ELECTROMAGNETICE

Calitatea energiei electrice

Calitatea serviciului de alimentare

Calitatea tensiunii de alimentare

Întreruperi de lungă durată Avarii

Întreruperi de scurtă durată; Goluri de tensiune; Supratensiuni; Abateri de frecvenţă.

Sarcini perturbatoare

Variaţii rapide de tensiune; Flicker; Nesimetrie; Armonici; Interarmonici;. Regimuri tranzitorii; Componentă continuă.

Componente ale calităţii energiei electrice.

Calitatea comercială

INDICATORIPentru a permite definirea clară a nivelului de calitate a energiei electrice au

fost definiţi şi sunt utilizaţi următorii indicatori principali: indicatori privind frecvenţa tensiunii de alimentare

abaterea de frecvenţă care permite estimarea variaţiilor lente de frecvenţă;

abaterea relativă de frecvenţă sau abaterea procentuală; integrala abaterilor de frecvenţă indicatori privind variaţiile de tensiune

abaterea relativă a tensiunii; nivel relativ de tensiune; valoarea medie a abaterii relative a tensiunii faţă de tensiunea

contractată (declarată) într-un interval de timp; gradul de iregularitate sau abaterea relativă medie pătratică

indicatori privind golurile de tensiune durata golului; amplitudinea relativă a golului; frecvenţa de apariţie a golurilor:

INDICATORI indicatori privind întreruperile din reţeaua electrică frecvenţa medie de întrerupere

în sistem (SAIFI – the system average interruption frequency index); durata medie a întreruperilor din sistem (SAIDI – the system average interruption duration index); frecvenţa medie de întrerupere a consumatorilor (CAIFI - the customer average interruption frequency index); durata medie de întrerupere a consumatorilor (CAIDI – the customer average interruption duration index); frecvenţa valorii medii a întreruperilor în sistem (ASIFI – the average system interruption frequency index); valoarea medie a duratei întreruperilor din sistem (ASIDI – the average system interruption duration index);frecvenţa medie a întreruperilor de scurtă durată (MAIFI – the momentary average interruption frequency index); energie nelivrată (nefurnizată) – ENS (Energy not Supplied) – , din cauza întreruperilor; timpul mediu de întrerupere” (min/an) AIT (Average Interruption Time);

indicatori privind flickerul nivel flicker pe termen scurt Pst ;

nivel flicker pe termen lung Plt ;

INDICATORI indicatori privind regimul nesinusoidal din reţeaua electrică

valoarea efectivă Y a mărimii nesinusoidale; reziduul deformant al unei funcţii nesinusoidale ; factorul de formă ; factorul de vârf ; factorul de influenţă telefonică TIF; indicatorul IT ; factorul de distorsiune normal (THD);factorul de distorsiune ponderat adaptat pentru elemente inductive; factorul de distorsiune ponderat adaptat pentru condensatoare; nivelul armonicii ; faza armonicilor;impedanţa armonică;

indicatori privind interarmonicile:

frecvenţa f a interarmonicilor ;

amplitudinea relativă a interamonicilor;

indicatori privind nesimetria în reţelele electrice:

factorul de nesimetrie negativă

factorul de nesimetrie zero

factorul de nesimetrie IEEE

indicatori privind supratensiunile în reţelele electrice

amplitudinea relativă;

durata.

FLUCTUAŢII DE TENSIUNE (EFECT DE FLICKER)

Variaţiile aleatorii ale sarcinii, ca de exemplu la cuptoarele cu arc electric, determină la barele de alimentare variaţii aleatorii de tensiune care pot afecta calitatea energiei electrice furnizată celorlalţi utilizatori, conectaţi la aceleaşi bare

U/U [%] 8

6 5 4

3 2

1

0,8

0,6 0,5 0,4

0,3 0,2

0,1 0,1 0,2 0,4 0,8 1 2 3 4 6 8 10 20 40 60 100 300 1000 10000 Număr de variaţii pe minut

Curba de iritabilitate (Pst = 1).

FLUCTUAŢII DE TENSIUNE (EFECT DE FLICKER)

Pentru determinarea nivelului flickerului de lungă durată Plt , sunt utilizate valorile Pst ale flickerului de scurtă durată, determinate pe intervale succesive timp de două ore

3

12

1

3

12

i

sti

lt

P

P

în care Psti (i = 1, 2, 3....) reprezintă citiri succesive ale valorilor Pst corespunzătoare flickerului de scurtă durată

LIMITAREA FLUCTUAŢIILOR DE TENSIUNE

Identificarea surselor de perturbatie şi cunoaşterea caracteristicilor acestora este o condiţie esenţială pentru adoptarea unor solutii eficiente de limitare a nivelului de flicker.

În prezent există soluţii tehnice eficiente pentru limitarea nivelului perturbaţiilor la valoarea dorită;

Înainte de a adopta decizia utilizării de echipamente specializate pentru reducerea perturbaţiilor este necesar a adopta măsuri pentru limitarea nivelului acestora prin acţiuni la nivelul tehnologic.


Solutii de limitareAlegerea soluţiei depinde în mare măsură de tipul receptoarelor consumatorului:

clasa 1 echipamente foarte sensibile la perturbaţii ale sistemului de alimentare cu energie electrică; conectarea acestor echipamente se face la o reţea specială, protejată faţă de perturbaţiile din reţeaua electrică;

clasa 2 echipamente care pot fi conectate la reţeaua publică şi care au o sensibilitate corespunzătoare condiţiilor din această reţea;

clasa 3 echipamente conectate în reţeaua industrială şi care pot suporta perturbaţii specifice mediului industrial, superioare celor din clasa 2.


Soluţii de limitare la nivel tehnologic

Înlocuirea sistemului de iluminat; Creşterea momentului de inerţie la

motoarele electrice; Agregarea surselor de perturbaţii; Conectarea de circuite de limitare a

perturbaţiilor; Modificări tehnologice


Sursa de fluctuatii de

tensiune

Receptoaresensibile

B

a)


tensiune

Receptoaresensibile

C

b)

T T


tensiune

Receptoaresensibile

c)

T


tensiune

Receptoaresensibile

B

d)

T

Ta

B


tensiune

Receptoaresensibile

e)

T

~

G

Solutii pentru limitarea fluctuatiilor de tensiune la bornele

receptoarelor sensibile.


tensiune

Receptoaresensibile

B

a)


tensiune

Receptoaresensibile

C

b)

T T


tensiune

Receptoaresensibile

c)

T


tensiune

Receptoaresensibile

B

d)

T

Ta

B


tensiune

Receptoaresensibile

e)

T

~

G

Solutii pentru limitarea fluctuatiilor de tensiune la bornele

receptoarelor sensibile.

SOLUŢII

Utilizarea compensatoarelor statice SVC (Static VAr Compensator)

scN S

Q

U

U

Δ

•Eficienţa deosebită a compensatoarelor statice a determinat ca în cele mai multe cazuri, în instalatiile moderne, această soluţie să fie preponderentă pentru limitarea perturbaţiilor sub formă de fluctuaţii de tensiune

SOLUŢIIQ

Qmin

QmaxQmed

ta)

Cf (Qmin) Cv (Qmax – Qmin)

b)

Cf (Qmax) Lv (Qmax – Qmin)

c)

Lv (Qmed – Qmin)Cf (Qmed) Cv (Qmax – Qmed)

d) Controlul curbei de sarcină a puterii reactive.

PROBLEME LEGATE DE FIABILITATE

Tendinţa actuală în domeniul fiabilităţii este către implementarea indicilor de fiabilitate în algoritme de calcul al managementului riscului

Deoarece ambele activităţi, ale furnizorilor şi consumatorilor sunt orientate pe profit, este important pentru furnizor să includă în metodele de analiză ale managementului riscului incertitudinea referitoare la opţiunile consumatorului

Cele mai multe tehnici ce sunt folosite , consideră rata de defectare (intensitatea de defectare, λ) constantă pentru componentele sistemului

Riscul actual este de înrăutăţire a fiabilităţii din cauza intenţiei de a economisi bani pe termen scurt


0

ALIMENTARE

Strat 1

Strat 2

Strat 3

Strat 4

Strat 5

Legenda: Sarcina

Separator tele-comandat

Separator comandat manual

Intreruptor

Ramura (fider)

7

13

3

8

1

4

12 11

10 9

16 15

14

17 18 19

6 5

2

1 2

3 4 5 6

7 8 9 10 11 12

13 14 15 16

17 18 19

Numerotarea de mai sus conduce la o reprezentare convenabilă a sistemului, în care ambele matrice: de incidenţă noduri-ramuri LNn,n (nodul-rădăcină ne-inclus) şi inversa ei Γ = LNn,n sunt triunghiulare


class class 0 5 10 15 20 25 300

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2Power Not Served (PNS)

0 5 10 15 20 25 300

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4Number of Interruptions

class class

class 0 5 10 15 20 25 30

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4Interruption Time

0 5 10 15 20 25 300

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4Energy Not Served (ENS)

class class

Histograma PNS Numărul întreruperilor

Timpul de întrerupere Histograma ENS

class class 0 5 10 15 20 25 300

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1Power Not Served (PNS)

0 5 10 15 20 25 300

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25Number of Interruptions

class class

class 0 5 10 15 20 25 300

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35Interruption Time

0 5 10 15 20 25 300

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45Energy Not Served (ENS)

class class

Histograma PNS Numărul întreruperilor

Timpul de întrerupere Histograma ENS

Partea stângă a reţelei-test Partea dreaptă a reţelei-test

CONSUMATORUL Un cadru general de reguli orientat către consumator poate fi

dezvoltat prin crearea unei structuri în care consumatorii pot alege între mai multe alternative, pornind de la o opţiune de bază relativ ieftină pentru accesarea sistemului şi apoi alegerea diverselor servicii de calitate a energiei , fiecare având un preţ suplimentar

Opţiunile oferite ar trebui să fie acompaniate de o cuantificare a penalizărilor pe care furnizorul trebuie să se plătească consumatorului în cazul în care calitatea serviciului este la un nivel de calitate mai mic decât cel standardizat

Penalizările pot fi definite prin reglementări naţionale sau pot fi parte a unui contract prevăzut între consumator şi operatorul de piaţă

O componentă-cheie o reprezintă dezvoltarea metodelor probabilistice capabile să sintetizeze cantităţile tehnice în costuri

CONSUMATORUL

Ţara Deregularizare Particularităţi Standarde de performanţă garantate Reguli generale Cuantumul penalizărilor

Continuity of supply references

Urban [ore]

Semi-urban [ore]

Rural [ore]

Spania 1997 SAIDI = TIEPI SAIFI = NIEPI

6 10 15÷20

(5*P(3)) [$/kWh]

Standarde de performanţă Respond to failure of distributors fuse Timp de răspuns: 3÷4 ore

20£

Consumator domestic 50£ Consumator non-domestic 100£ Restabilirea alimentării după un defect Alimentarea restabilită în 18 ore

Fiecare 12 ore 25£ Întreruperi multiple (≥4) întreruperi (≥ 3 ore fiecare) într-un an 50£

Estimarea plăţii pentru conecare 5 zile lucrătoare (conectarea) 15 zile lucrătoare (celelalte) 40£

Domestic 20£ Notificarea întreruperilor planificate ale alimentării Consumatorii trebuie să fie anunţaţi cu 2 zile înainte

Non-domestic 40£

Investigarea reclamaţiilor despre tensiune Vizită în 7 zile lucrătoare sau lucrări substanţiale în 5 20£ Întâlniri cu clienţii Trebuie oferită o întâlnire dacă este cerută de consummator 20£

Anglia 1990

Notificarea clienţilor cu privire la plata efectuată sub standarde

Plata trebuie făcută în 10 zile lucrătoare

10£

Indicator standardizat EDF

Calitatea Energiei Calitatea

serviciilor Franţa

8/10 7.8/10

Casnici [$/kWh] Consumatori Comerciali [$/kWh]

0.18 (1) 3.22 (1) Norvegia

1. Compensaţii maxime pentru consumatori 25% din totalul tarifului plătit; 2. Compensaţii maxime pentru distribuitor: 2% din venituri; 3. ENS estimată din profilele de sarcină 0.26 (2) 4.59 (2)

Brazilia 1998 ÷ Prezent

ICIDI = Indexul duratei individuale de întrerupere a consumatorului ICIFI = Indexul frecvenţei individuale medii de întrerupere a consumatorului AATI = Indexul Timpului Mediu de Răspuns

Penalizare R=(F/730)* (Vv/Vp)*100 F= media pe ultimele 3 luni a facturii consumatorului VV= valoarea verificată pentru index Vp= valoarea maximă pentru index

Referinţe ale continuităţii în alimentare

Faza Intermediară (1991÷1999 )

Final (199? ÷ Prezent)

Defecte de distribuţie Defecte T&D Întreruperi/ semestru

Total Întreruperi [ore/an]

HV 3 2

MV 4 3

Argentina 1991

FMIT = Numărul mediu de întreruperi în fiecare transformator TTIT =Timpul total de indisponibilitate al transformatoarelor FMIK = Media numărului de întreruperi ponderată de capacitatea instalată afectată TTIK = Timpul total de indisponibilitate pentru capacitatea instalată

FMIT = 2.2 TTIT = 7.8 FMIT = 1.4 TTIK = 4.6

FMIT = 2 TTIT = 6 FMIT = 2 TTIK = 6

LV 6 6÷10

1. Compensarea ENS realizată de către furnizor 2. Estimarea ENS la consumator;

2 [$/kWh]

Africa de Sud

Referinţe ale continuităţii în alimentare

Arii Total Întreruperi

[ore/an]

Dacă un furnizor nu respectă codurile

100000A$

Rurală 4.17 Australia 1993 ÷ 1997

-Regulile VicPool -Cod de Sistem -Cod de Măsură Totală -Cod de Distribuţie -Cod de Vânzare - Cod de tarif de retail

Urbană 8.34

Fiecare 24h în plus de defect

10000A$

CONCLUZII

Dezvoltarea pieţelor competitive de energie, evolutia tehnologică, precum

şi continua creştere a nevoii de calitate din partea consumatorilor

accentuează progresiv nevoia unui tratament economic corespunzător

pentru problemele calităţii energiei electrice

În diferite ţări se află în dezvoltare reguli specifice, dedicate aspectelor

variate ale calităţii energiei, cu un număr de soluţii diferite care variază în

conformitate cu standardele tehnice şi cu modelele economice adoptate

Succesul acestui fixării unei structuri economice corecte, precum şi

implementarea graduală a unui sistem coerent de reguli depinde în mare

măsură de dorinţa consumatorului de a accepta diferite niveluri de calitate

situate la diferite preţuri, precum şi posibilitatea asigurării de contribuţii

economice pentru îmbunătăţirea calităţii serviciilor

Documents

Prezentare CEE