STUDIU DE CAZ PRIVIND POSIBILITATILE DE TRANSFORMARE A ...

ALIMENTAREA CU ENERGIE ELCTRICĂ ANSAMBLU REZIDENŢIAL ROM
CANADA
Nedelcu I.Georgeta
nedelcu_georegta@yahoo.com
Rezumat: Această lucrare are ca scop alimentarea cu energie electrică a ansamblului rezidenţial Rom
Canada cu puterea aparentă insatlată Si = 22,14 MVA repartizată egal în cinci posturi de transformare
independente subterane. Posturile de transformare se vor racorda în LES din staţia electrică de transformare
110/20 kV Militari situată la o distanţă de 4,3 Km de consumator.Cosumatorul este un ansamblu de locuinţe, 19
blocuri dintre care:
- 16 blocuri cu un regim de înalţime de S+P+11E
- 3 blocuri cu un regim de înalţime de S+P+14E
Cuvinte cheie: alimentare; ansamblu rezidential; posturi de transformare; LES; staţie electrică ;
1.INTRODUCERE
Prin prezentul proiect se urmăreşte alimentarea cu energie electrică a ansamblului rezidenţial ROM CANADA.
Pentru alimentarea cu energie electrică a unui consumator trebuie îndeplinite următoarele condiţii:
asigurarea continuităţii în alimentarea cu energie electrică a consumatorului; realizarea unei căi de alimentare
suplimentare, de rezervă, la cererea consumatorului, asigură îmbunătăţirea indicatorilor de continuitate (siguranţă) a
alimentării de bază;
asigurarea calităţii energiei electrice – constă în respectarea parametrilor de calitate pentru marimile electrice în
punctul de racordare a consumatorului;
impact minim asupra mediului înconjurator;
Pentru ansamblu rezidenţial ROM CANADA se stabileşte soluţia de alimentare cu energie electrică, ale
cărei caracteristici electroenergetice sunt:
Caracteristicile energetice ale consumatorului sunt:
factorul de putereϕ = 0,
92 ;
timpul de utilizare a puterii maxime: max 4500 = T ore/an;
evolutia sarcinii: în urmatorii 5 ani nu se prevede modificarea puterii maxime absorbite
timpul maxim de întrerupere admins de consummator: “ până la remedierea defecţiunilor la reţeaua de
alimentare cu enrgie electrică”.
numărul căilor de alimentare solicitate: minim 1
2. STABILIREA VARIANTELOR DE ALIMENTARE CU ENERGIE ELECTRICĂ A
CONSUMATORULUI
Stabilirea variantelor de alimentare cu energie electrică a consumatorului se realizeză ţinând cont de
următoarele aspecte:
situaţia energetică existentă în zona respectivă şi perspectiva de dezvoltare pentru urmatorii 5 – 10 ani;
importanţa consumatorului, caracterizată prin clasa acestuia;
siguranţa în alimentare ce va trebuii să asigure pentru consumator o alimentare de bază corespunzătoare puterii
maxime absorbite şi o alimentare de rezervă, conform nivelului de rezervare, aleasă printr-o analiză tehnicoeconomică;
concepţia unitară şi elasticitatea în expoatare a schemei.
3. CALCULUL SECŢIUNILOR CĂILOR DE ALIMENTARE CU ENERGIE ELECTRICĂ
Calculul electric al reţelelor electrice se face în scopul dimensionării acestora, astfel încât alegerea secţiunii
căilor de curent să permită transportul, repartiţia sau distribuţia energiei electrice la parametrii de calitate nominali şi
cu pierderi minime de energie electrică.

Fig. 3.1. Schema monofilară a tronsoanelor liniilor electrice de alimentare
a posturilor de transformare
Pentru calculul secţiunilor căilor de alimentare cu energie elctrică atat pentru posturile de transformare cât
şi pentru blocurile ce sunt alimentate din aceste posturi se parcurg urmatorii pasi:
Curentul pe fiecare tronson se calculează în funcţie de putere cu formula:
Se calculează sarcina maximă echivalentă de calcul pentru fiecare tronson:
`2 `2
S Pi + Q
i
i
I1= =
A
3U 3U
n n
2
I i ⋅ I i
I max = A
L
∑
Şi se va dimensiona secţiunea economică cu ajutorul densităţii economice de curent. s
4.ALEGEREA ECHIPAMENTELOR DE PROTECŢIE
ec
I max
= mm
k ⋅ J
Liniile electrice aeriene sau în cablu de medie tensiune se echipează , luând în considerare următorele tipuri de
protecţii prin relee:
protecţia maximală de curent temporizată, acţionează temporizat, ta = (0,5...2) sec;
protecţia maximală de curent rapidă, acţionează fără temporizare, ta = 0 sec;
protecţia homopolară de tensiune;
protecţia homopolară de curent, cu sau fără temporizare, ta = (0..1)sec;
Calculul parametrilor echivalenţi ai cablului în posturile de transformare se realizează cu ajutorul secţiunii
economice.
2
Pentru tronsonul I : ;
12
2
Pentru tronsonul I :
;
23
2
Pentru tronsonul I :
;
34
2
Pentru tronsonul I :
;
45
2
Pentru tronsonul I :
;
56
S = 240mm = 20kV
; I12 = 222,
6A
; L12 = 4,
3Km
U l
S = 120mm = 20kV
; I = 174,
65A
; L 09Km
, 0
U l
23
23 =
S = 120mm = 20kV
; I = 134,
97A
; L 24Km
, 0
U l
34
34 =
S = 70mm = 20kV
; I = 89,
98A
; L 08Km
, 0
U l
45
45 =
S = 50mm = 20kV
; I = 44,
99A
; L 16Km
, 0
U l
5. ALEGEREA TRANSFORMATOARELOR DIN POSTUL DE TRANSFORMARE
Alegerea puterii nominale a transformatoarelor se realizează în două etape: se stabileşte puterea nominală
tehnică ( Snt ) şi apoi puterea economică ( S nec ) a transformatorului. Se adoptă ca putere nominală a
transformatorului ( S
) cea mai mare valoare ce rezultă între puterea nominală tehnică şi puterea nominală
nT
56
56 =
c
ec
2

economică:
S nT = max( S nt ; S nec )
Pentru alegerea transformatoarelor din postul de transformare se realizează următoarele calcule pentru
fiecare post de transformare în parte:
Pentru PT1:
P 1528,
28kW
1 =
P1
1528,
28
S1 = = = 1661,
17kVA
ϕ 0,
92
I
max
cos 1
=
S
1
3 ⋅U
l
=
1661,
17
=
3 ⋅ 20
47,
95
S = 1661,
17kVA
⇒ S nt = 2 ⋅1000kVA
⇒
max
S ec
1, 2 S max 1993,
40kVA
= ⋅ =
S nec
nt ec
S n1
= max( S ; S ) = max( 2 ⋅1000kVA;
1993,
40kVA)
= 2 ⋅1000kVA
A
În urma acestor calcule vor alege pentru cele cinci posturi de transformare câte 2 transformatoare în ulei cu
două înfăşurări din aluminiu, având puterea aparentă Sn = 1000 kVA, luând în considerare evoluţia viitoare a sarcinii
electrice în următorii 5 ani.
6. CALCULUL TENSIUNILOR ŞI BILANŢUL PUTERILOR
Pierderile de putere în posturile de transformare sunt de fapt pierderile de putere activă şi reactivă în
transformatoare. Pierderile de putere activă în circuitul magnetic, reprezintă pierderile de mers în gol, 0 P Δ , ale
transformatorului şi se poate calcula cu formula: Δ P0 = 3U1nI0 cosϕ0
Pierderile de putere reactiva în fierul transformatorului, 0 Q Δ , sunt proporţionale cu valoarea curentului de
mers în gol, fiind constante pentru acelaşi tip de transformator şi independente de sarcină.
[ % ]
i
Δ = =
100
0
Q0 Sn 3U1n I0 sinϕ0
Bilanţul puterilor active într-un transformator se poate prezenta prin diagrama din figura următoare şi se
exprimă prin relaţia:
unde:
P P + ΔP
+ ΔP
1 = 2 0
P 1 - puterea activă totală vehiculată prin transformator;
P2 - puterea activă absorbită de consumator;
RT

Fig. 6.1. Bilanţul puterilor active în transformator
Calculul pierderilor de putere în posturile de transformare se vor determina astfel:
Calculul pierderilor de putere în PT1 pentru n=2
S
α =
S
1
n1
1661,
17
= =
2 ⋅1000
0,
83
P1
1528,
28
S1 = = = 1661,
17kVA
ϕ 0,
92
cos 1
2 ΔP
ΔPtrafo1 = nΔP0
+ α 1
n
2 ΔP
ΔQtrafo1 = nΔQ0
+ α
n
[ % ]
sc
sc
= 2 ⋅1,
95 +
= 2 ⋅ 40 +
0,
83
0,
83
I 0 2
Δ Q0 = ⋅ Sn
= ⋅ 2 ⋅1000
= 40kVAr
100 100
[ % ]
U sc 6
Qsc = ⋅ Sn
= ⋅ 2 ⋅1000
= 120kVAr
100 100
2
2
12
⋅ = 8,
03kW
2
12
⋅ = 84,
13kVAr
2
Δ Trafo 1
α =
ΔP
ΔQ
0,
83
trafo1
trafo1
= 8,
03kW
= 84,
13kVAr
Tot în acest capitol s-a realizat si compensarea puterii reactive atât pentru posturile de transformare cât şi
penrtu cele două tipuri de blocuri ce sunt alimentate din aceste posturi. Compensarea puterii reactive sa realizat cu
ajutorul bateriilor de condensatoare.
7. VERIFICAREA LA ÎNCĂLZIRE A CABLURILOR
În acest capitol vom face verificarea cablurilor instalaţiei la încălzire, datorată curentului maxim admisibil:
I max adm.
[9]
Rezistenţa cablului la încălzire este verificată atunci când se îndeplineşte următoarea condiţie:

I admsarc
I adm
k
≥
max
Aceasta verificare la încalzire a cablurilor se va realiza pentru fiecare tronson ce alimentează posturile de
transformare astfel:
I max sarc
Se determină curentul de calcul: I calcul = A
k ⋅ k ⋅ k
Pentru tronsonul I12
:
⇒
I calc
1
2
I sarc = I = 222,
6A
max
=
1,
13
12
222,
6
⋅
0,
82
⋅
3
0,
88
=
272,
99
0
2
Pentru cabluri de cu izolaţie din polietilenă şi s = 240mm avem I adm = 485A
A (conform NTE
007/08/00)
I calc max adm
20
C
< I ⇔ 272,
99 < 485A
⇒ cablul rezistă din punct de vedere termic
8. ANALIZA NUMERICĂ CU PROGRAMUL EDSA
Programul EDSA orientat obiect pentru analiza funcţionării în sarcină a unui sistem trifazat
dezechilibrat este destinat să ajute inginerii energeticieni în investigarea problemelor legate de dezechilibrul fazelor.
De asemenea, calculează amplitudinea tensiunii pe fiecare fază, unghiul, tensiunea medie pe bară,
puterea activă totală şi pe bară, puterea reactivă totală şi pe bară, supratensiunile, supracurenţii şi oferă un raport
între energia totală produsă şi cea cerută.
În urma analizei cu programul EDSA s-a realizat schema monofolara a instalatiei de proiectare.
8.3. Schema monofilară a instalaţiei proiectate
A
max

9. CONCLUZII
Studiul alimentări cu energie electrică a ansamblului rezidenţial s-a realizat, atat prin algoritmi analitici de
rezolvare a ecuaţiilor de sistem electroenergetic cât şi cu instrumente numerice de specialitate. Această lucrare este
structurată în nouă capitole care răspund tuturor punctelor stabilite prin temă de proiectare.
În urma calculelor efectuate atat prin metode clasice cat si cu analiza numerică sa constatat că atât valorile
căderile de tensiune cât şi valorile puterilor active şi reactiv sunt apropiate .
Analiza clasică Analiza numerică
Ptotal [kW] 7221,56 7180.28
Qtotal [kVAr] 3454 3401
Analiza clasică Analiza numerică
U1 [kV] 19,69 1.5 19,901 0,5%
U2 [kV] 19,68 1,6 19,898 0,51%
U3 [kV] 19,66 1,7 19,892 0,54 %
U4 [kV] 19,65 1,75 19,890 0,55 %
U5 [kV] 19,64 1,8 19,888 0,56%
BIBLIOGRAFIE:
ΔU % ΔU %
[1] NTE 001/03/00 – Normativ privind alegerea izolaţiei, coordonarea izolaţiei şi protecţia instalaţiilor
electroenergetoce împotriva supratensiunilor;
1998;
[2] PE 132/2003- Normativ pentru proiectarea reţelelor electrice de distribuţie publică
[3] POPESCU, S., Instalaţii electrice pentru alimentarea consumatorilor, Editura Macarie, Târgovişte,
[4] PE 124/95 – Normativ privind alimentarea cu energie electrică a consumatorilor industriali şi
similari;
[6] BUHUŞI, P., Partea electrică a centralelor, staţiilor şi posturilor electrice de transformare, Bucureşti,
IPB, 1992;
[8] ALBERT, Hermina, Pierderi de putere şi energie în reţele electrice, Ediţia 2, Editura Tehnică,
Bucureşti, 1997;
[9] *** Îndrumar de proiectare pentru linii electrice în cablu 1-20 kV;
[10] COMĂNESCU, Gh., ş.a., Proiectarea staţiilor electrice, Editura Printech, Târgovişte, 1998;
[13] NTE 007/08/00 Normativ pentru proiectarea şi executarea reţelelor de cabluri electrice.