PE 143-2008 Normativ Limitarea Regimului Deformant Si Nesimetric

Consultan i Inginerie pentru Sisteme Electroenergetice

Ediia 1 Revizia 6

Aleea Lt. Av. Gh. Stlpeanu 11, sector 1 Bucureti 011481 Reg. Com. J40/4279/2003 Cod Unic de nregistrare:15327036

Tel/fax: (021)-665 73 96 Mobil: 0727 147 057 E-mail: [email protected]

Contract nr. 7/28.07.2008

NORMATIV PRIVIND LIMITAREA REGIMULUI DEFORMANT I NESIMETRIC

N REELELE ELECTRICE DE DISTRIBUIE

Faza a III-a: faza final Revizia 6

Elaborator CI_SEE: prof.dr.ing. Marilena Ungureanu

Responsabil lucrare SC Electrica SA: ing. Gheorghe Mazilu ing. Nicolae Lazr

Director programe,

prof.dr.ing. Bogdan Nicoar

Decembrie 2008


Ediia 1 Revizia 6 2

CUPRINS

Cap. Denumirea Pag. I Scop. 4 II Domeniu de aplicare... 4 III Terminologie i abrevieri.................................................... 5 IV Documente de referin... 8 V Regimul deformant............................................................. 9 V.1 Consideraii generale privind regimul deformant armonic

n reelele de distribuie.......................................................

9 V.1.1 Regimul deformant armonic............................................... 9 V.1.2 Mrimi caracteristiceale regimului armonic....................... 17 V.1.3 Rezonana armonic........................................................... 26 V.1.4 ncadrarea regimului deformant armonic n problema

perturbaiilor n reelele de distribuie.................................

32 V.2 Valori limit admise. Coordonarea nivelelor perturbatoare

armonice n reelele de distribuie. Alocarea cotei de perturbaii............................................................................. 38

V.2.1 Considerati generale privind evaluarea injeciei armonice datorat sarcinilor deformante. Coordonarea nivelurilor perturbatoare....................................................................... 38

V.2.2 Nivele de compatibilitate i de planificare n cazul reelelor de distribuie.......................................................................... 39

V.2.3 Metode de nsumare............................................................... 41 V.2.4 Limite de emisie ale sarcnilor deformante n reeele de

MT........................................................................................ 43 V.2.5 Limite de emisie recomandate ca admisibile de ctre

normele internaionale n reele publice............................... 51 V.2.6 Algoritm de aplicare a diferitelor metode de evaluare a

emisiilor poluante..................................................................

52 V.2.7 Aspecte statistice n alocarea nivelului de poluare

armonic............................................................................... 52 V.3 Comportarea echipamentelor n regim armonic.................. 54

V.3.1 Comportarea condensatoarelor ntr-un mediu bogat n armonice............................................................................... 54

V.3.2 Comportarea transformatoarelor ntr-un mediu bogat n armonice............................................................................... 55

V.3.3 Exemplu de calcul................................................................. 58 V.3.4 Dimensionarea conductorului neutru ntr-un mediu bogat n

armonici................................................................................. 59 V.4 Msurarea nivelului perturbaiilor armonice n reelele de

distributie.............................................................................

61 V.4.1 Evaluarea perturbaiilor armonice........................................ 61 V.4.2 Efectuarea msurtorilor coform CEI 61000-4-7.................. 62 V.4.3 Msurarea interarmonicilor................................................... 65

V.4.4 Acurateea msurtorilor....................................................... 67 VI Regimul nesimetric n reelele de distribuie...................... 67 VII Procesul de agregare a fenomenelor perturbatoare............. 69

VII.1 Dependena curentului armonic i a tensiunii armonice de rata de scurtcircuit................................................................ 70


Ediia 1 Revizia 6 3

VII.2 Simultaneitatea regimului nesimetric cu regimul de poluare armonic............................................................................... 71

VII.3 Apariia regimului armonic rezonant n cazul unui scurtcircuit............................................................................ 72

VII.4 Simultaneitatea regimului deformant armonic cu variaiile rapide de tensiune............................................................... 72

VIII Msuri pentru limitarea regimului deformant i nesimetric............................................................................

73 VIII.1 Mijloace pentru limitarea emisiei perturbatoare sub form

de armonici........................................................................... 74 VIII.1.1 Filtrele pasive........................................................................ 74 VIII.1.2 Filtrele active........................................................................ 75

VIII.2 Mijloace pentru limitarea emisiei perturbatoare sub form de nesimetrie.......................................................................... 81

Anexa A.V.1.1 .................................................................. 79 Anexa A.V.1.2................................................................... 82 Anexa A.V.2.1.................................................................... 85 Anexa A.V.3.1.................................................................... 95


Ediia 1 Revizia 6 4

NORMATIV PRIVIND LIMITAREA REGIMULUI DEFORMANT I NESIMETRIC N REELELE ELECTRICE DE DISTRIBUIE

I. SCOP Regimul deformant i nesimetric se refer la forma curentului i a tensiunii electrice

ntr-un nod al reelei. De aceea, analiza regimului deformant i nesimetric trebue realizat n termeni de calitate a energiei electrice.

Scopul prezentului normativ este stabilirea de ctre furnizorii de energie electric a condiiilor de racordare la reea, n nodurile reelei de distribuie (adic n punctele comune de conectare PCC), a consumatorilor cu regim deformant sau nesimetric, astfel nct, pentru ceilali consumatori racordai n acelai nod, s fie respectai parametrii de calitate a energiei electrice n conformitate cu SR EN 50160/1998.

Scopul acestui normativ este:

- de a preciza parametrii ce caracterizeaz regimul deformant i nesimetric precum i valorile limit admisibile ale acestora;

- de a preciza elementele necesare de agregare (suprapunere) a fenomenelor perturbatoare armonice i de nesimetrie n termeni de compatibilitate electromagnetic n reelele de distribuie de joas, medie i 110 kV distribuie;

- de a recomanda msurile pentru limitarea regimului deformant i nesimetric; - de a indica modul de determinare a parametrilor regimului deformant i nesimetric.

II. DOMENIU DE APLICARE Prezentul normativ prezint principiile de baz pentru determinarea cerinelor ce

trebuie respectate pentru racordarea la reeaua public de distribuie (JT, MT i IT de 110 kV) a unor sarcini deformante (ce produc armonici i/sau interarmonici) sau nesimetrice. Obiectivul principal al normativului este de a da indicaii practice pentru rezolvarea problemelor legate de asigurarea unei caliti corespunztoare a energiei electrice tuturor consumatorilor dintr-o aceeai reea.

ntruct se apeleaz uneori la ipoteze simplificatoare, acest mod de abordare ar putea sa nu dea ntotdeauna soluia optim tuturor problemelor de regim deformant sau nesimetric. Decizia final de racordare aparine furnizorului.

*

* *


Ediia 1 Revizia 6 5

n normativ se folosesc urmtoarele moduri de indicare a gradului de obligativitate a prevederilor coninute:

-trebuie, este necesar, urmeaz: indic obligativitatea strict a respectrii

prevederilor n cauz;

-de regul: indic faptul c prevederea respectiv trebuie s fie aplicat n majoritatea cazurilor; nerespectarea unei astfel de prevederi trebuie s fie temeinic justificat n proiect;

-se recomand: indic o rezolvare preferabil, care trebuie s fie avut n vedere la

soluionarea problemei; nerespectarea unei astfel de prevederi nu trebuie justificat n proiect; -se admite: indic o soluie satisfctoare, care poate fi aplicat n soluii particulare,

fiind obligatorie justificarea ei n proiect.

III. TERMINOLOGIE I ABREVIERI Reea electric de distribuie: Reea electric prin care se transmite energie electric n zonele de

consum i se distribuie la consumatori:

de joas tensiune (JT) UN 1 kV de medie tensiune (MT) 1 kV < UN < 110 kV de nalt tensiune (IT) 110 kV.

Compatibilitatea electromagnetic

(CEM): Abilitatea unui element al unui echipament sau a unui sistem de a

funciona satisfctor n mediul su electromagnetic fr a produce

perturbaii electromagnetice intolerabile pentru orice se gsete n acest mediu (CEI 61000-3-12).

Perturbaie (electromagnetic): Fenomen electromagnetic susceptibil de a determina tulburri n funcionarea unui dispozitiv, aparat sau sistem, sau de a afecta

defavorabil materia vie sau inert. Not: O perturbaie electromagnetic poate fi un zgomot electromagnetic, un semnal nedorit sau o modificare a nsui mediului de propagare.

Nivel de compatibilitate

electromagnetic (CEM): Nivelul de compatibilitate este definit ca nivelul de pertubaii care

nu trebuie depit n 95% din cazuri pentru ntrega reea (CEI 61000-3-2). Nivelul de compatibilitate este o valoare statistic care caracterizeaz starea ntregii reele el nu poate fi utilizat s

descrie situaia unui anumit nod i se refer la un anume tip de perturbaie.

Nivelurile de compatibilitate sunt valori de referin care permit s

se coordoneze emisia i imunitatea echipamentelor fcnd parte

din, sau fiind alimentate de o aceeai reea, pentru a asigura CEM n ansamblul sistemului cuprinznd reeaua nsi i instalaiile care

sunt racordate la aceasta (CEI 61000-3-6).


Ediia 1 Revizia 6 6

Niveluri de planificare: Nivelurile de planificare sunt utilizate n reelele de MT i T (110 kV) i reprezint obiective interne ale operatorului de reea. Sunt niveluri care pot fi utilizate n scopul de planificare pentru a evalua

impactul sarcinilor utilizatorilor asupra reelei. Acestea sunt

inferioare nivelurilor de compatibilitate.

Nivel de perturbare: Intensitatea dat i cuantificat, cuprins ntr-o limit (plaj) de niveluri de perturbaie corespunznd unui fenomen electromagnetic

particular ntlnit n mediul considerat. (CEI-1000-2-5). Nivel total de perturbaie: Valoarea unei perturbaii electromagnetice date, provocat de

suprapunerea emisiei tuturor prilor unui echipament ntr-un

sistem dat i msurat pe o cale specificat.

Limita de perturbaie (de emisie): Valoarea maxim permis pentru nivelul de perturbaii generat de un anumit element al echipamentului. De reinut c limita de emisie

se aplic unui singur echipament, n timp ce nivelul de compatibilitate se aplic ntregii reele.

Nivel de imunitate: Valoarea maxim a pertubaiei existent n reea care nu

nrutete (degradeaz) comportarea unui echipament sau a unui element al echipamentului, astfel nct acesta s rmn capabil de a funciona, cu performana cerut, la calitatea dorit. Aceasta

valoare este afectat de toleranele componentelor ca i de detaliile

de instalare (lungimea cablurilor i modul de legare la pmnt). Nivel de susceptibilitate al

echipamentului:

Nivelul de perturbaie care ar afecta funcia echipamentului; trebuie

s fie egal sau mai mare dect nivelul de imunitate stabilit prin teste.

Nivel de emisii a unei sarcini

perturbatoare:

Nivelul perturbaiei care se va produce n reeaua de alimentare n

lipsa oricrei alte sarcini perturbatoare.

Fond de perturbaii (background disturbance):

Emisii perturbatoare existente n PCC (punct comun de conectare), datorate unor cauze (consumatori) necunoscute, n absena consumatorilor perturbatori nominalizai.

Nivel de perturbaii maxim

alocabil (disturbance level margin):

Diferena dintre limita pentru perturbaia respectiv i nivelul

fondului de perturbaie existent, stabilit cu o anumit probabilitate

de nedepire.

Punct de cuplare (PC): Punctul n care trebuie s fie considerat compatibilitatea electromagnetic

Punct comun de conectare (PCC): Punct de racordare la reeaua public de alimentare la care sistemul studiat este sau va fi racordat. Alte sisteme (consumatori) pot fi legate n acest punct sau aproape de acest punct. n contractele de distribuie a energiei electrice este denumit punct de delimitare.

Punct de cuplare intern (PCI): Punct de cuplare n interiorul sistemului sau a instalaiei de studiat. Instalaia consumatorului: Include echipamentele care aparin consumatorului i este

alimentat din reeaua public printr-un punct de racordare (PCC)-


Ediia 1 Revizia 6 7

(CEI 61000-3-4). Putere total disponibil a reelei: Capabilitate nominal (kVA, MVA) a instalaiilor furnizorului n

PCC.

Puterea contractat de

consumator:

Valoarea puterii maxime (kVA sau kW i =cos) convenit ntre furnizor i consumator, pe baz de contract.

Puterea de scurtcircuit (Sscc): Sscc este valoarea convenional a puterii de scurtcircuit trifazat (CEI 61000 -3-4).

Sscc= 3 U Iscc U - tensiunea nominal Puterea aparent nominal a

echipamentului (Sequ): (CEI 6100034)

Puterea nominal aparent, este calculat din valoarea efectiv a

curentului nominal de faz Iech al unui echipament conform cu

relaiile:

Sech = Ufaza Iech pentru echipament monofazat;

Sech = U Iech pentru echipament ntre faze (bifazat);

Sech = 3 U Iech pentru echipament trifazat;

Sech = 3 Ufaz Iech max pentru echipament trifazat dezechilibrat,

unde:Iech max este valoarea maxim a curentului efectiv dintre cele

trei faze.

Factor de distorsiune pe curent: Raportul dintre valoarea efectiv a armonicelor (n acest context curenii armonici Ih de rang h) i valoarea efectiv a fundamentalei (CEI 61000-3-4).

=

40

2

2

1II

THD hI

(notat uzual n literatura tehnic din Romnia I) Atenie: Aparatele de msurare (distorsiometru) indic valoarea factorului de distorsiune cu raportare la valoare efectiv a curentului de sarcin.

Factor de distorsiune armonic

parial ponderat: CEI 61000-3-4 2

1

40

14

= I

IhTHD hIP

(notat uzual n literatura tehnic din Romnia IP) Not: Distorsiunea armonic parial ponderat a fost introdus pentru a lua n considerare c odat cu creterea rangului, armonicele descresc.

Putere perturbatoare ponderat: =j

jDjDWi WSS

n care:Wj - factor de ponderare;

SDj - puterea echipamentului deformant j al instalaiei i. Nivelul armonicii (%): Raportul dintre valoarea efectiv a armonicii h considerate i

valoarea efectiv a fundamentalei (n procente).

[ ] 1001

=UU% hh

u


Ediia 1 Revizia 6 8

Impedana armonic (Zh): Impedana pe faz ntr-un sistem de succesiune pozitiv (direct) de armonic de rang h.

Factor de nesimetrie negativ (%): Raportul dintre componenta de secven negativ (invers) a tensiunii (curentului) i componenta de secven pozitiv (direct) a tensiunii (curentului).

[ ] 100UU%Uk +

=

Factor de nesimetrie zero (%) : Raportul dintre componenta de secven zero (homopolar) a tensiunii (curentului) i componenta de secven pozitiv (direct) a tensiunii (curentului).

[ ] 100UU%Uk +=

0

IV.DOCUMENTE DE REFERIN 1. International Standard 61000-1-4/2005, Electromagnetic compatibility (CEM) Part 1-

4: General- Historical Rationale for the limitation of power frequency conducted harmonic current emission from equipment

2. International Standard 61000-3-4, Electromagnetic compatibility (CEM) Part 3-4/1998: Limits-Limitation of the emission of harmonic currents in low-voltage power supply systems for equipment with rated current greater than 16 A.

3. Technical report CEI 61000-3-6/1996, Electromagnetic compatibility (CEM) Part 3: Limites. Section 6: Assesment of emission limits for distorsion loads in MV and HT power systems-Basic EMC Publication.

4. International Standard 61000-4-7, Electromagnetic compatibility (CEM) Part 4-7: testing and measurement techniques- General guide on harmonics and interharmonics measurements and instrumentation, for power supply and equipment connectes thereto.

5. Standard EN50160-Power Quality Application, Guide, Voltage disturbances, July 2004


Ediia 1 Revizia 6 9

V. REGIMUL DEFORMANT V.1 Consideraii generale privind regimul deformant armonic n reele de

distribuie V.1.1 Regimul deformant armonic

Forma undelor de curent i de tensiune observat ntr-o reea electric industrial sau teriar se ndeprteaz n cele mai multe cazuri de la forma sinusoidal. Deformarea observat asupra undei de tensiune este consecina circulaiei n reea a curenilor nesinusoidali.

Dac reeaua este linear, efectul ansamblului curenilor periodici nesinusoidali asupra tensiunii este obinut prin suprapunerea efectului pe care l-ar avea fiecare curent n mod individual. n cazul curenilor nesinusoidali, dificultatea se poate rezolva prin descompunerea acestora n serie Fourier care se bazeaz pe faptul c orice semnal periodic poate fi reprezentat printr-o sum de unde sinusoidale: una de frecven fundamental de 50 Hz, iar celelalte de frecven multiplu al frecvenei fundamentale, numite armonici. Astfel, oricare ar fi curentul injectat n reea, dac aceasta are un comportament linear, efectul asupra tensiunii se va obine prin suprapunerea efectului fiecrui efect elementar (fig.V.1.1).

Fig.V.1.1 Unda sinusoidal deformat de o armonic de rang 5

Acest descompunere reprezint un artificiu matematic foarte simplu, iar termenul de armonici este utilizat ca pe un fenomen fizic de sine stttor. n realitate, n reea nu sunt observate dect semnale nesinusoidale (de curent sau de tensiune).

Pentru o und periodic deformat, spectrul va conine frecvene armonice care sunt caracteristice pentru natura distorsiunii, iar fundamentala este componenta care corespunde frecvenei reelei n care echipamentul va funciona.


Ediia 1 Revizia 6 10

V.1.1.1 Descompunerea n serie Fourier Un semnal nesinusoidal periodic de perioad T, frecven f = 1/T i pulsaie = 2pif se

decompune n:

[ ]

=

++=1h

hh0 )thsin(b)thcos(aa)t(s (V.1)

unde: =T

00 dt)t(sT

1a (V.2)

i pentru 1h , ( ) =T

0h dtthcos)t(sT

2a , ( ) =

T

0h dtthsin)t(sT

2b (V.3)

sau: ( ) ( )h2h

h0 thsincats ++=

=

, cu:hh

h ba

arctg= (V.4)

Frecvenele armonice fh sunt multiplu al frecvenei fundamentale f: fh = hf , dic: fh = h50 Hz. (V.5)

Termenul [ ])thsin(b)thcos(a hh + este armonica de rang h, iar 2h2hh bac += este amplitudinea armonicii de rang h, iar

2c

c hhef = este valoarea eficace a armonicii de rang h.

Mrimea h este faza armonicii de rang h , a0 este componenta continu, n general foarte redus . Echipamentele generatoare de armonici au, n general, un spectru de emisie inferior frecvenei de 2.500 Hz. De aceea, domeniul de studiu al armoniceor se ntinde ntre rangul 2 i 50. Valoarea eficace a unui semnal deformat ine cont de prezena tuturor componentelor armonice, interarmonice i de componenta continu, avnd expresia:

( )=T

0

2ef dttsT

1s (V.6)

Valoarea eficace a semnalului deformat difer de valoarea eficace a componentei fundamentale. O evaluare grosier a deformrii semnalului se poate face prin compararea valorii eficace a componentei fundamentale cu cea a semnalului real.

Semnalul deformat armonic poate fi reprezentat de sub form de spectru de frecvene care are n axa orizontal frecvena i n ordonat modulul (n valoare eficace sau procentual), astfel nct fiecrei frecvene armonice fh i va corespunde o valoare ch (fig.V.1.2 a i b).



a

0102030405060708090

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9Ordinul armonicii

Ampl

itudi

nea

in

%

di

n va

loar

ea

funda

men

tale

i

b Fig.V.1.2: a. Curentul absorbit de un PC ; b. Spectrul su de frecvene

V.1.1.2 Armonice de curent i de tensiune n cea mai mare parte din cazuri, armonicele prezente n reea provin de la sarcinile

nelineare, sarcina nelinear fiind acea sarcin care, supus unei tensiuni sinusoidale de 50 Hz nu absoarbe un curent sinusoidal.

Aceste sarcini se comport ca surse de cureni armonici, adic curentul armonic este fixat de sarcin i nu de impedana sau tensiunea reelei la care acestea sunt racordate. De pild, pentru curba din fig.V.1.2a a unei sarcini nelineare reprezentate de un PC, se spune, prin convenie, c acesta consum curent de 50 Hz i emite un curent armonic ctre reea.

O surs de tensiuni armonice poate fi realizat ntr-o reea puternic perturbat de o sarcin important nelinear. Racordarea unui consumator de mic putere nu modific n mod sensibil nivelul pre-existent.

Impedana pe care o reea o prezint depinde de frecvena la care aceasta este considerat. n orice punct al reelei se poate calcula impedana armonic Zh care depinde de rangul armonicii h. Impedana rezult din punerea n paralel a tuturor liniilor care converg n punctul respectiv, ntruct curentul armonic emis de o sarcina nelinear se distribuie ntre aceste linii, aa cum apare n figura 1.3.

Fig.V. 1.3 Schema reelei i schema echivalent electric

Tensiunea armonic din punctul considerat A reprezint produsul dintre armonicile de curent i impedana armonic a reelei n punctul A conform teoremei lui Ohm (fig.V1.4) :

Uh = Zh Ih (V.7)



Fig. V.1.4 Tensiunea armonic ca produs al curentului amonic i al impedanei amonice n punctul considerat

n figura V.1.4 se prezint sub form grafic acest produs. Astfel, armonicile de rang 5 i 7 au amplitudini importante (19%, respectiv11%), n timp ce armonicile de tensiune au amplitudini reduse, aproximativ egale cu 3-4%. Valoarea mare pe care impedana o are la 650Hz s-ar putea datora unui fenomen de rezonan armonic. Procentual, valorile armonicilor de tensiune sunt mai mici dect a celor de curent.

V.1.1.3 Echipamente generatoare de armonici n reelele de distribuie curenii armonici sunt generai de sarcinile nelineare. Se disting apte tipuri diferite de sarcini perturbatoare nelineare:

sarcini constituite de echipamente folosind scheme electronice, care pot fi a. sarcini monofazate: - surse de putere n comutaie (source mode power supply SMPS); - balasturi electronice pentru lmpile fluorescente - uniti mici de alimentare nentrerupt (uninteruptible power supplies UPS), b. sarcini trifazate: - acionri cu vitez variabil; - uniti mari UPS;

sarcini care nu prezint componente electronice, numite sarcini pasive: - motoare asincrone;

- surse de iluminat;



- aparate cu arc electric.

Tabelul V.1.1 prezint alura curentului i a coninutului de armonici pentru principalele sarcini nelineare.

a. Sarcini monofazate Sursa de putere n comutaie (SMPS) conine o redresare comandat care ncarc o

baterie de condensatoare, din care se obine curentul continuu printr-o metod adecvat. Filtrele care se prevd elimin componentele armonice din curentul de faz i din conductorul neutru, ns nu are niciun efect asupra curenilor armonici care se propag spre alimentare.

Unitile UPS au caracteristici asemntoare cu echipamentele SMPS.

Spectrul lor de armonici este ca cel al unui unui PC i este dat n figura V.1.1. Balasturile electronice pentru lmpi fluorescente au devenit necesare din nevoia

creterii eficienei lmpii fluorescente, nivelul de iluminare putnd fi meninut pe o durat de via mai mare prin controlul curenilor din lamp. Randamentul global este mai sczut i ansamblul genereaz armonici. Lmpile fluorescente compacte au un balast miniaturizat plasat n soclu. Lmpile fluorescente de 11 W au rolul de a nlocui lmpile cu incandescen de 60 W i au o durat de 8.000 ore. Spectrul de armonici este dat n figura V.1.5.

0102030405060708090

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ordinul armonicii

Ampl

itudi

nea

in

%

di

n val

oar

ea

fun

dam

enta

lei

Fig.V.1.5 Spectrul de armonici al unei lmpi fluorescente compacte

Variatorul de tensiune este utilizat la comanda lmpilor cu halogen, la alimentarea anumitor cuptoare de topire, la reglarea puterii la cazanele de ap cald, la demararea motoarelor electrice (tabelul V.1.1, poziia 6). Acestea pot fi comandate n tren de unde sau n unghi de faz. n cazul din urm, curentul pe partea reelei capt o form sinusoidal trunchiat cu un spectru de armonici care depinde de unghiul de comand al tiristoarelor.

Motorul asincron monofazat este mult folosit n sectorul teriar i casnic:

- motoare de puteri mici (< 2 kW) la aspiratoare i roboi casnici; - motor asincron monofazat (



La pornire aceste motoare folosesc un condensator de demaraj. Unele motoare menin acest condensator i n timpul funcionrii ceea ce are influen asupra impedanei armonice. Coninutul de armonici este dat n tabelul V.1.2.

Tabelul V.1.2 Rangul armonicii 3 5 7 11 13 Amplitudinea armonicii (%) 12 6.5 3.4 1,5 1,2

Instalaii de iluminat Se disting urmtoarele surse de lumin (lmpi) care produc armonici: lmpile

fluorescente i lmpile cu vapori de nalt presiune. Acestea reprezint cca. dou treimi din puterea consumat la iluminat n sectorul teriar. Coninutul de armonici pentru lmpi fluorescente clasice este dat n tabelul.V.1.3.

Tabelul V.1.3 Rangul armonicii 3 5 7 9 11 13 Amplitudinea armonicii (%) 11 1.4 1.2 0,3 0,2 Defazaj n raport cu tensiunea reelei de 50Hz (n grade)

132 55 6 325 235 190

Lmpile compacte prezint un coninut de armonici mai important.

b. Sarcini trifazate Variatoarele de vitez, unitile UPS i convertoarele de tensiune continu sunt

alimentate printr-o punte trifazat cu ase pulsuri (tabelul V.1.1 poziia 5). Aceast punte genereaz armonici de rang 6n 1 , a cror amplitudine variaz invers proporional cu frecvena ( h/II 1h = ).

Puntea trifazat cu tiristoare permite reglarea puterii furnizate unei sarcini prin

modificarea unghiului de comand (de deschidere a porii tiristorului). Aceasta este utilizat la:

Reglarea vitezei motoarelor de curent continuu. Motoarele de curent continuu sunt practic folosite n toate activitile ce necesit vitez variabil, reprezentnd cca 50% (n putere) din reglajul de putere din sectorul industrial:

- maini unelte de mic putere; - procedee de comand a echipamentelor de putere medie din industria

hrtiei i a textilelor;

- laminoare de mare putere.

Comanda cu vitez variabil a mainii sincrone (de ordinul MW); Instalaii de electroliz utilizate n industria chimic i a metalelor neferoase;

Instalaii cu inducie electromagnetic.



O punte trifazat cu 12 pulsuri (tabelul V.1.1 poziia 9) reduce semnificativ spectrul de frecvene ntruct dispar armonicile de rang 6n. Armonicile 12n rmn neschimbate.

Redresorul trifazat cu diode i filtru capacitiv (tabelul V.1.1 poziia 7) este folosit pentru comanda motoarelor asincrone cu vitez variabil pentru:

- acionarea compresoarelor, pompelor i a ventilatoarelor;

- acionarea benzilor rulante. Coninutul de armonici este important n comparaie cu alte injecii de armonici din

sectorul industrial (tabelul V.1.1 poziia 7), rangurile prezente fiind cele de 6n 1 . Motoare trifazate de mare putere (fr reglaj de turaie) genereaz mult mai puine

armonici dect cele monofazate. Aparate cu arc electric care regrupeaz cuptoarele cu arc de curent alternativ, a cror

putere poate atinge zeci de MW mainile de sudare, alternative sau continue Coninutul de armonici n cazul unui cuptor cu arc reprezint un spectru continuu. Acest spectru conine att

armonici ct i interarmonici. Principalele ranguri armonice (h=3, 5, 7,...) sunt prezentate n tabelul tabelul V.1.1, poziia 4 i tabelul V.1.4.

Tabelul V.1.4 Rangul armonicii 3 5 7 11 13 Amplitudinea armonicii (%) 7,7 3,2 1,3 0,5 0,3

V.1.1.4 Alte precizri privind injecia de armonici n reeua de distribuie n sectorul teriar, aparatele care injectez armonici sunt n mod esenial redresoarele

cu filtre capacitive (informatic, fax, birotic), instalaiile frigorifice i de climatizare, ascensoarele, lmpile fluorescente.

Instalaiile teriare alimentate la medie tensiune utilizeaz condensatoare de compensare a energiei reactive care pot amplifica curenii armonici. n urmtorii ani, este posibil o cretere a curentului armonic injectat de utilizatorii din sectrul teriar i casnic. Fenomenul este moderat de normele privind emisia armonica a aparatelor CEI 610000-3-4.

n sectorul industrial preponderent este armonica de rang 5 att la medie tensiune ct i n reeua de distribuie de 110 kV. O cretere a nivelului de injecie armonic este posibil ca urmare a nlocuirii motoarelor de acionare de curent continuu cu motoare de tensiune alternativ, de trei ori mai poluante dect celelalte.



Emisia armonic a principalelor sarcini deformante Tabelul V.1.1 Tipul sarcinii Schema Curentul injectat Spectrul de armonici Echipamente

1. Receptor rezistiv

- cuptor industrial cu rezistoare (cu reglaj n tren de unde) - termoplonjoare industriale - radiatoare

2. Surse de lumin

- lmpi cu balast electro-magnetic - tuburi fluorescente - lmpi cu vapori IP

3. Motoare asincrone

- frigidere, congelatoare, mani de splat vase

- aparate de climatizare - ascensoare

4. Echipamente cu arc electric

- cuptoare cu arc - instalaii de sudare cu arc

5. Redresor trifazat cu tiristoare

- motoare de current continuu - motoare sincrone cu vitez variabil - cuptoare cu inducie - instalaii de elecroliz

Ur Rr

Lr

L

Sarcin



6. Variator de tensiune monofazat

-reglarea cuptoarelor cu rezisten - reglarea cazanelor de ap cald cu electrozi - comanda lmpilor cu incandescen cu halogeni

7. Redresor trifazat cu diode i filtru capacitiv

-main asincron cu vitez variabil

8. Redresor monofazat cu filtru capacitiv

-lamp cu balast electronic -calculator personal, fax - imprimant -climatizor - televizor

9. Punte trifazat cu 12 pulsuri

Pentru aplicaii de mare putere. -aceleai ca la puntea hexafazat

Ur Rr

Lr

L

Sarcin C

Rr

R C

L

Ur

Lr

Lr

Sarcin

Rr

Ur


Ediia 1 Revizia 6

V.1.2 Mrimi caracteristice ale regimului armonic V.1.2.1 Distorsiunea armonic Mrimile prin care se poate caracteriza deformarea armonic a unui semnal sunt

urmtoarele:

- Coninutul de armonic de rang h raportat la amplitudinea fundamentalei:

( ) 100CC%s

1h

h = (V.8)

- Rata distorsiunii armonice (THD Total Harmonic Distorsion):

1

40

2h

2h

C

CTHD

=

= (V.9) THD reprezint, aproximativ, creterea nclzirii unui rezistor atunci cnd este parcurs

de un curent periodic nesinusoidal. Acest mrime permite s se evalueze perturbarea tensiunii sau a curentului dintr-un punct al reelei sau s se compare dou reele supuse unui regim cu coninut diferit de armonici.

V.1.2.2 Pentru aprecierea regimului deformant: - factorul de distorsiune armonic se compar cu valorile din tabelul de mai jos:

Tabelul V.1.5 Coeficientul de distorsiune armonica n tensiune (THD) Consecintele unei expuneri pe termen lung

THD 5% Nu apar probleme n majoritatea cazurilor 5% THD 7% Pot aparea probleme n cazul elementelor foarte

sensibile 7% THD 10% Pot aparea probleme n cazul aparatelor robuste

10% THD Vor aparea n mod sigur efectele pe termen lung

- valoarea eficace a curentului real care circul prin conductoarele care alimenteaz bateriile de condensatoare de compensare a energiei reactive (determint experimental) se compar cu valoarea curentului teoretic de 50 Hz, corespunzator puterii reactive a

condensatoarelor, dat de relaia: I50Hz = Q/ 3 U. Dac valoarea curentului va depi 1,3 ori valoarea I50Hz, va trebui suspectat o problem de armonici n reea.

V.1.2.3 Rata de distorsiune ponderat, ine seama de tipul de echipament (condensatoare, inductane, motoare): Pentru condensatoare :

=

=

40

2h

2h

2wc uhD ; cu :

1h

h UU

u = (V.10)

Curentul care circul prin condensator Ic :

wcc1c D1II += (V.11)



Pentru inductane: =40

2 2

2h

WLh

uD ; 2WLL1L D1II += (V.12)

Pentru motoare: =13

2 2

2h

WMh

uD (V.13)

Curentul nu se poate exprima printr-o expresie simpl. Exemplu Pentru o reea de 400 kV cu u3 = 5%, u5 = 6%, u7 = 5%, u11 = 5%, u13 = 3% se obine: THD = 10,5%, DWC = 76,2%, DWL = 2,2%, DWM = 4,6%

V.1.2.4 Factorul de vrf se definete ca raportul dintre valoarea de vrf a unui semnal i valoarea sa eficace.

V.1.2.5 Noiunea de faz Faza unui semnal armonic reprezint o noiune important care permite fie s se

calculeaze suma vectorial a mai multor cureni armonici care circul printr-un acelai

conductor, fie s se identifice sensul transferului de energie armonic. Este necesar definirea referinei pentru fiecare faz.

Se definesc: - faza h dintre ih (t) i i1 (t) ; - faza h dintre ih (t) i u1 (t); - faza h dintre ih (t) i uh (t). Pentru a defini acest unghi, aparatul de msur trebuie

s msoare simultan tensiunea i curentul armonic.

Fig.V.1.6 Defazajul curenilor armonici

V.1.2.6 Armonici n regim trifazat La alimentarea unei sarcini trifazate echilibrate cu un sistem trifazat echilibrat de

tensiuni, expresiile semnalelor (curenilor) armonice pe fazele a, b i c vor fi:

( )

pi=

pi==

34

thsins)t(s;3

2thsins)t(s;thsins)t(s hc,hhb,hha,h .



- pentru h = 3k

+1, semnalelel formeaza un sistem 1 (direct): ( )

pi=

pi==

34

thsins)t(s;3

2thsins)t(s;thsins)t(s hc,hhb,hha,h

- pentru h = 3k 1, semnalele formeaz un sistem 2 (invers): (V.14) ( )

pi=

pi==

32

thsins)t(s;3

4thsins)t(s;thsins)t(s hc,hhb,hha,h

- pentru h = 3k, semnalele formeaz un sistem 0 (homopolar): ( ) ( ) ( )thsins)t(s,thsins)t(s,thsins)t(s hc,hhb,hha,h === .

n reelele cu conductor neutru, curenii armonici datorai celor trei faze se adun, acesia fiind n faz. La analiza unui sistem dezechilibrat este necesar ca semnalele s se descompun n cele trei sisteme simetrice 1, 2 i 0 dup metoda Fortescue pentru componenta fundamental de 50 Hz ca i pentru celelalte frecvene armonice.

V.1.2.7 Impedana armonic Elemente de definiie a impedanei armonice n analiza unei reele de distribuie, aceasta poate fi reprezentat simplificat print-un

transformator principal, o sarcin perturbatoare (modelat printr-o injecie de armonici), o sarcin neperturbatoare (modelat printr-o impedan) i un condensator.

Fig.V.1.7: a. Schema simplificat a unei reele de distribuie; b. Schema evhivalent de calcul

Caracteristicile diferitelor elemente de reea din figura 1.7a sunt urmtoarele: - puterea de scurtcircuit a reelei n amonte de bara B Ssc,s avnd tensiunea Un; - linia dintre punctele A i B: lungimea l, rezistena Rl i reactana Xl; - transformatorul: puterea nominal Snt, tensiunea de scurtcircuit usc;

- sarcina neperturbatoare: puterea activ P, factorul de putere cos ;

- bateria de condensatoare: puterea reactiv Qcc care reprezint puterea reactiv de compensare a factorului de putere la cos = 0,93);

- curentul armonic Ih injectat de sarcina nelinear (perturbatoare). Figura V.1.7 b reprezint schema echivalent de calcul.



TabelulV.1.7

Echipament Sensibilitate:

Uh sau Ih Efecte generate de armonici Valori peste care au fost

observate incidente Limite normate

Linii Ih -Pierderi active suplimentare. -Apariia unor cureni indui din liniile nvecinate.

Conductoare (conducte) Ih i Uh

-Pierderi dielectrice legate de valoarea de vrf a tensiunii. -Pierderi active suplimentare, n deosebi n conductorul de nul.

THD = 10%, Uh/U1 = 7% Conductorul neutru rezist n funcie de dimensiunea sa fa de conductoarele de faz

Transformatoare Ih

-Pierderi active suplimentare n nfurri. -Pierderi suplimentare prin cureni Foucault. -nclzirea nfurrilor primare cu conexiune triunghi n prezena curenilor armonici homopolari n secundar. -Vibraii mecanice

Denominarea transformatoarelor

Motoare asincrone Uh -Pierderi suplimentare n nfurri proporionale cu 22h hU . -Limitarea performanelor de putere.

= =

13

2h

2h

hu

DWH 0,02

Maini sincrone Ih i Uh

-Pierderi suplimentare n cupru (Joule) n nfaurrile statorice i de amortizare n prezena:

curenilor armonici la alternatoare (pierderi proporionale cu 22

h hI ) tensiunilor armonice la motoare sincrone (pierderi

proporionale cu 22h /hU ) -Limitarea caracteristicilor de putere. -Cupluri pulsatorii.

Distorsiunea n tensiune de 10% (pentru maini mici) Distorsiune de curent=5% (maini mari)

Condensatoare de putere Ih i Uh

Pierderi dielectrice suplimentare care conduc la scurtarea duratei de via, pierderi proporionale cu 22h hU .

Uh/U1 = 83% necumulabil pe mai multe ranguri amonice

Ief < 1,3 In Uef < 1,1 Un

Redresoare, variatoare Uh Modifcri funcionale legate de deformarea tensiunii. Uh/U1 = 10%

ASI Ih Limitarea curentului n prezena unei sarcini aval prezentnd un factor de vrf foarte ridicat.

Modele recente Fc = 3 Modele mai vechi Fc = 2

Variatoare Uh Declanarea intempestiv a sitemelor de protecie. TDH = 8%

Protecii prin relee Ih i Uh Declanarea intempestiv n prezena armonicii 3. Pierderi de sensibilitate la relee difereniale prin saturaie.

Uh/U1 = 612%

Iluminat Uh Flicker n prezena armonicii 2. Strpungeri datorit factorului de vrf al tensiunii.

U2/U1 = 3% Uh/U1 = 10%



Tabelul V.1.6 prezint pentru diferitele elemente de reea impedana pentru frecvena fundamental i impedana armonic.

Tabelul V.1.6 Elementul Impedana la 50 Hz Impedana armonic

Sistemul s,sc

2n

s,sc SUX =

s,sc

2n

h;s,sc SUhX =

Linia lll jXRZ += h,llhl jXR,Z +=

Transformatorul nt

2n

sct SU

uX = nt

2n

sch,t SU

uhX =

Sarcina linear (consumatorul) 2

n

c2n

cP

ccc jUQ

UjX1

R1

Z1

+=+= 2n

c2n

cP

ccc jhUQ

UjhX1

R1

Z1

+=+=

Condensatoare cc

2n

cc jQUZ =

cc

2n

cc jhQUZ =

Impedana armonic ntr-un punct considerat se calculeaz n funcie de sensul n care se va propaga emisia de cureni armonici generai de consumatorul nelinear.

Impedana va depinde de prezena sau absena condensatorului.

n absena condensatorului: - Impedana armonic Zh vzut la bara A rezult din punerea n paralel a impedanei reelei amonte i a impedanei consumatorului (sarcinii):

Asc,

2n

Asc,c

2n

h S Uh

SS UhZ

+= deoarece, n general, Asc,c SS



Cum Qc



V.1.2.9.2 Mecanisme de baz prin care se genereaz interarmonici:

Generarea unor componente n benzile laterale ale frecvenei fundamentale ca rezultat al variaiei amplitudinii i/sau fazei. Acestea sunt determinate de variaiile rapide ale curentului absorbit de echipamente i instalaii, care sunt de asemenea i surse de fluctuaii de tensiune.

Comutaia asincron (nesincronizat cu frecvena tensiunii de alimentare a elementelor semiconductoare din convertoarele statice, de exemplu convertoarele cu modularea lrgimii impulsului (PWM). Ambele mecanisme pot aprea simultan. Convertoarele statice indirecte pot fi cu circuit intermediar de curent continuu

(fig.V.1.10) sau cu circuit intermediar de tensiune continu (fig.V.1.12).

Fig.V.1.10 Convertor comandat de curentul de sarcin cu circuit intermediar de tensiune

continu

Fig.V.1.11 Benzile laterale adiacente armonicii 5 caracteristice pentru convertoarele cu 6 pulsuri

Pentru convertorul indirect cu circuit intermediar de curent continuu sau tensiune , continu, frecvenele curentului din reeaua de alimentare sunt urmtoarele:

( ) 2211n,k nfpf1kpf = (V.20) unde: k = 0,1,2.... i n = 0, 1,2 i p1,p2 = numrul pulsurilor convertorului P1, respectiv P2,

f1,f2 = frecvena fundamental a reelei de alimentare, respectiv frecvena fundamental a sarcinii (Hz).

Prima pereche de armonici care apare n vecintatea fundamentalei, adic

f p f 221 = are amplitudinea cea mai mare (fig.V.1.11). Convertoarele cu circuit intermediar de tensiune continu cu modularea PWM

a redresorului de intrare produc componente de curent cu frecvena de comutare a elementelor semiconductoare i armonici care nu sunt sincronizate cu frecvena de alimentare n gama zeci de Hz pn la zeci de kHz (fig.V.1.12)

Sistemul 1 (frecvena fundamental, f1)

Sistemul 2 (frecvena fundamental, f2)

Convertor P1 Convertor P2

f2 f1 Id Ld



Fig.V.1.12 Convertoarele cu circuit intermediar de tensiune continu

Controlul integral al ciclului de funcionare cu comutare cu tiristoare Acest tip de comand controleaz un ciclu complet al curentului folosind un comutator cu tiristoare (fig.V.1.13). Curentul rmne sinusoidal n aceast situaie (fig.V.1.14).

Fig.V.1.13 Controler de tensiune alternativ : a. trifazat; b. monofazat

Fig.V.1.14 Curbele curenilor ntr-o configuraie trifazat cu conductor neutru

Un ciclu complet de lucru cuprinde N perioade T de conducie cuprins ntr-un numr ntreg de perioade M. Prima component interarmonic are frecvena (1/M)f1 care este componenta cu frecvena cea mai mic. De pild pentru N=2 i M=3 valoarea acestei subarmonici este 1/3 din frecvena tensiunii de alimentare. Celelalte componente au frecvena multiplu al acestei componente.

V.1.2.9.3 Efectele interarmonicelor Interarmonicele de curent pot produce distorsiuni interarmonice ale tensiunii

n funcie de amplitudinile componentelor de curent i de impedana sistemului de alimentare corespunzatoare acestor frecvene. Cele mai importante efecte directe sunt:

- efecte termice

- oscilaii de joas frecven n sisteme mecanice; - perturbaii n funcionarea lmpilor electrice i a dispozitivelor electronice, n

general orice echipament care este sincronizat cu trecerea prin zero sau prin

maxim a tensiunii de alimentare; - interferene cu semnalele de comand i de protecie de pe liniile electrice;

b.

R

I

U

I1

I2

I3

N

R

R

R

a.



- suprancrcarea filtrelor pasive paralele n cazul unor componente spectrale

de rang nalt; - perturbaii acustice; - saturarea transformatoarelor de curent. Cele mai comune distorsiuni produse de interarmonici sunt reprezentate de

apariia variaiilor n amplitudinea tensiunii i a efectului de flicker.

V.1.2.9.4 Mrimi standardizate pentru interarmonici i subarmonici Tabelul V.1.8 prezint principalele mrimi standardizate pentru interarmonici ca i pentru armonici.

Tabelul V.1.8 Amplitudinea interarmonicii n raport cu

componenta fundamental 1i Q/Q

Reziduul deformant

21

2 QQTDC =

Distorsiunea interarmonic total 1

n

i

2i

Q

QTHID 1

=

Distorsiune subarmonic total 1

S

i

2i

Q

QTHID 1

=

unde: Q este valoarea efectiv total a curentului sau tensiunii, Q1 - valoarea efectiv a componentei fundamentale, Qi - valoarea efectiv a interarmonicii,i - numrul curent al interarmonicii, n - numrul total al interarmonicilor considerate, S- numrul total al subarmonicelor considerate.

V.1.2.9.5 Limitele emisiei interarmonice i subarmonice Stabilrea limitelor este n curs de efectuare.

n lipsa unor normative clare, ele se pot referi la cele legate de efectele interarmonicelor sau subarmonicelor, cum ar fi cel de flicker sau privind valorile limit ale tensiunilor de semnalizare din circuitele de telecomand.

V.1.3 Rezonana armonic V.1.3.1 Rezonana serie i paralel n reele de distribuie Asocierea n cadrul reelelor de medie i joas tensiune a elementelor

capacitive i inductive antreneaz apariia fenomenului de rezonan, acesta



manifestndu-se prin valori foarte mari sau foarte mici ale impedanei, tensiunilor i curenilor armonici n comparaie cu reeaua fr rezonan.

a b Fig.V.1.15 Circuite rezonante paralel (a) i serie (b)

Dup cum elementele capacitive i inductive sunt asociate n serie sau paralel, se disting dou tipuri de rezonane: serie i paralel (fig. V.1.15).

Punerea n paralel a unei capaciti i a unei inductane poate conduce la rezonan. Condiia de rezonan este dat de acelai tip de relaie:

2ppCjL1 = 0 (impedana devine infinit)

2ssCjL1 = 0 (impedana devine zero) (V.1.21)

cu: Hz50f,f2, 0000 =pi= .

Frecvena de rezonan este dat de:

ppp,r CL

121fpi

= (rezonana paralel) i ss

s,r CL1

21fpi

= (rezonana serie) (V.1.22)

n reelele de distribuie, existena elementelor capacitive pot provoca rezonane n serie sau n paralel cu inductanele liniilor, transformatoarelor sau cu cele ale consumatorilor. Prezena rezonanelor antreneaz o serie de riscuri n raport de perturbaiile armonice.

V.1.3.2 Efectele fenomenului de rezonan n reeua din figura V.1.16 rezonana este alimentat de un curent armonic Ih.

Mrimile Rc,h i Xc,h reprezint rezistena i respectiv reactana corespunztoare puterii

active i a puterii reactive ale consumatorului pentru armonica de rang h, iar Cc este capacitatea bateriei de condensatoare pentru compensarea puterii reactive.

Dac reeaua este n gol, adic Rc,h = , la rezonan impedana Zh la nivelul barei va fi infinit. Aceasta antreneaz o tensiune armonic infinit la bornele

diferitelor elemente: Uh= Zh.Ih (fig.V.1.16 a i b). Curenii care circul prin elementele respective, Ih,l i Ic,h vor fi infinii:

= hh,c UjCI (V.1.23)



Acesta nseamn c n cazul rezonanei paralel, condensatoarelor pot fi supuse unor tensiuni armonice foarte mari care le pot deteriora.

Este cazul tipic a unei reele de distribuie sau a unei reele industriale unde sursa este o instalaie ce prezint elemente de electronic de putere. Solicitarea poate fi atenuat datorit rezistenelor care intervin n circuitele respective i care vor limita tensiunea armonic. Valorile rmn ns mari.

Fig.V.1.16 Rezonana n prezena condensatoarelor:a. Rezonana paralel; b.Circuit echivalent; c. Rezonana serie

Un alt fenomen important este dat de existena unei tensiuni armonice eh care debiteaz pe un circuit rezonant provocnd apariia unor cureni armonici infinii Ih i a unei tensiuni armonice infinite la bornele condensatorului C i ale transformatorului. (fig.V.1.16 c). Situaia poate aprea n reelele de distribuie sau de transport.

V.1.3.3 Limitarea fenomenului de rezonan n reelele de distribuie Rezistena elementelor din circuitul rezonant limiteaz curenii i, n

consecin, i tensiunile armonice vor fi mai reduse, dar acestea rmn importante. Cele dou situaii de rezonan serie i paralel pot fi i simultane, n acest caz,

curentul care circul prin transformator va fi suma vectorial a curenilor kIh

provenind de la rezonana serie cu cel datorat sursei de tensiune din amonte. n funcie de defazajul acestora, poate aprea un efect de atenuare sau de

amplificare chiar n absena sursei de curent armonic din reeua aval. n afara rezonanei, condensatoarele au efect favorabl asupra tensiunilor armonice datorit reactanei mici a acestora la frecvene nalte.



V.1.3.4 Factorul de amplificare La frecvena de rezonan impedana reelei este rezistiv i se calculeaz cu

relaia

=

ii

2

PUR unde Pi sunt puterile active ale consumatorilor racordai la bara

respectiv (cu excepia celor nelineari). Creterea impedanei la rezonan datorat capacitailor reelei este definit de

factorul de amplificare sau factorul de calitate F definit ca raportul dintre impedana armonic la rezonan Z h(L+C) i impedana armonic a aceleiai reele n absena rezonaei Z h,L (fr capacitatea de compensare):

Z h(L+C) = FZ h,L (V.1.24) Considernd c injecia de armonici este identic n cele dou cazuri:

U h(L+C) = FU h,L (V.1.25) Pentru un receptor R, L racordat la o reea cu putere de scurt-circuit Ssc compensat cu o baterie de condensatoare de putere Qc care genereaz rezonana, factorul de amplificare are expresia (anexa.A V.1.1)):

=

=

LR

PSQ

F scc (V.1.26)

Factorul de amplificare este utilizat pentru a evalua efectul injeciei armonice locale asupra unei reele. El poate atinge valori importante n reelele slab ncrcate. n reelele industriale de joas tensiune echipate cu baterii de condensatoare factoul de amplificare F poate depi valoarea 10. Curentul armonic ce traverseaz condensatorul:

hh2n

C

h,C

hh,C IZU

QhZVI == . (V.1.27)

V.1.3.5 Propagarea armonicilor ntr-o reea ntr-o reea de distribuie cuprinznd un numr de linii plecnd din aceiai staie, se poate considera c tensiunile armonice se propag mai uor n sensul nivelelor de tensiune descresctoare dect n sens invers. Curenii armonici se propag mai uor n direcia nivelelor de tensiune superioare. O und de tensiune armonic emis la un anumit nivel de tensiune traverseaz un divizor de tensiune constituit de impedana transformatorului Xt i impedana consumatorului X c (fig.V.1.17):



tc

chh XX

XEU+

= (V.1.28)

Cum Xc>> Xt , atunci Uh Eh.

Fig. V.1.17 Propagarea armonicelor de tensiune

n cazul injeciei de curent armonic din reeua de joas tensiune, reeua amonte influeneaz foarte puin propagarea curentului, cel puin pentru lungimi mai mici de 30 km.

n cazul unei injecii de curent armonic n reeua de MT, liniile de nalt tensiune de 110 kV-distribuie influeneaz puin propagarea dac lungimea acestora nu depete cca. 30 km (fig.V.1.18).

Fig. V.1.18 Atenuarea tensiunii n funcie de frecven i de lungime liniei ntr-o reea 110 kV-distribuie

Staiile de transformare IT/MT divizeaz curenii injectai prin raportul de transformare.

n cazul n care anumite industrii dein grupuri electrogene n scopul de a suplini lipsa reelei n caz de avarie sau din motive tarifare, trebuie cunoscute urmtoarele situaii:



- alternatoarele cuplate la grupurile electrogene pot produce armonici de tensiune;

- n cazul deconectrii de la reeaua de distribuie are loc o modificare important a impedanei armonice;

- n cazul n care neutrul transformatorului grupului electrogen este legat la

pmnt, existena componentei armonice de rang 3 care circul ntre neutrul transformatorlui i cel al alternatorului are urmtoarele consecine:

supranclzirea conductoarelor i n special al celui neutru;

n unele cazuri curenii sunt mari, putnd aprea o deconectare a grupului electrogen la acionarea proteciei.

Influena fazei curenilor armonici n prezena unui numr mare de injecii armonice, amplitudinea rezultant are o

valoare mai mic dect suma modulelor fiecrei injecii, deoarece curenii armonici se adun vectorial. Are loc un efect de mprtiere (fig.V.1.19).

Incertitudinile privind caracteristicile curenilor (modul, faz, localizarea n reea, numr) fac ca aceste mrimi s fie tratate ca variabile aleatoare care se supun unor legi de probabilitate.

Fig.V.1.19 Influena nsumrii fazoriale a curenilor

Cureni armonici prin transformatoare Curenii armonici printr-o reea trifazat, oricare ar fi frecvena, pot fi descompui

n componente simetrice. Circulaia de cureni de secven direct i invers se face n funcie de impedanele directe i inverse ale elementelor parcurse. Circulaia curenilor homopolari va fi funcie de impedanele homopolare i, n particular, de cele ale transformatoarelor (fig.V.1.20 a i b ).

Curenii de rang 3k Se poate considera c armonicele de rang 3 rmn blocate n aval de

transformator, fiind armonice homopolare.



Deoarece sarcinile monofazate nu sunt niciodate perfect repartizate pe cele trei faze de joas tensiune, la acest nivel de tensiune va rezulta un dezechilibru pe toate componentele armonice. Aceasta se va traduce prin generarea de componente directe i inverse i nu numai homopolare.

Fig.V.1.20 a- Transformator conexiune /Y

Curenii indui n fiecare nfurare primar sunt n faz, ele se adun n

conexiunea , bobinajele fiind n serie. Impedana homopolar n secundar va fi:

Z0 = Zd = Zi

Fig.V.1.20 b- Transformator conexiune Y/D

Impedana homopolar vzut din primar este infinit. Curenii homopolari circul n opoziie n cele dou jumti ale nfurrilor secundare. Niciun flux nu este transmis n primar.

n secundar impedana vzut este: Z0 < Zd

Mecanismul de formare a armonicelor de rang 3k din transformatoare se datoreaz nelinearitii circuitului de fier.

V.1.3.6 Curba nfurtoare a impedanei armonice Pentru o reea dat, se folosete noiunea de curba nfurtoare a impedanei

armonice care descrie variaia amplitudinii impedanei n funcie de rangul armonicilor, fr a ine seama de unghiul de faz. Aceast nfurtoare conine punctul de impedan maxim pentru prima rezonan (cu un factor de amplificare k) i punctele de impedan maxim a rezonanelor de frecvene mai mari dect prima rezonan.

V.1.4 ncadrarea regimului deformant n problema perturbaiilor n reelele de distribuie

V.1.4.1 Necesitatea definirii parametrilor regimului deformant armonic Regimul deformant armonic afecteaz calitatea energiei electrice, definit prin

doi parametrii primari: - continuitatea: gradul n care consumatorul poate avea acces la energia electric;



- nivelul tensiunii: gradul n care tensiunea este inut tot timpul la o valoare specificat.

Parametri tensiunii sunt reprezentai de: amplitudine, frecven, forma undei i nesimetria trifazat.

Fenomenele care influeneaz forma undei de tensiune sunt: armonicile i fluctuaiile rapide de tensiune.

Abaterile de la valorile nominale ale caracteristicilor menionate ale tensiunii sau curentului afecteaz performanele echipamentelor electrice, ncadrndu-se n problematica compatibilitaii electromagnetice, definit ca abilitatea unui echipament ori sistem (instalaie) de a funciona satisfctor n mediul su electromagnetic fr a introduce perturbri intolerabile oricrui alt echipament aflat n acel mediu

ntr-o reea de distribuie de joas, medie i 110 kV/distribuie trebuie ca: - emisiile de perturbaii electromagnetice s fie limitate la un nivel la care

echipamentul s nu piard parametrii si de funcionare; - echipamentul s aib un nivel de imunitate suficient pentru a-i menine

performanele n prezena perturbaiilor electromagnetice la care el este supus.

Aceste cerine se refer att la perturbaii de nalt ct i de joas frecven care pot afecta funcionarea unor aparate proiectate s lucreze la frecven industrial.

V.1.4.2 Nivelele de compatibilitate electromagnetic referitoare la regimul deformant armonic

Nivelul de compatibilitate electromagnetic este un nivel de referin pentru perturbaia electromagnetic i este utilizat pentru coordonarea limitelor de emisie i de imunitate, care poate fi depit ntr-un numr restrns de cazuri. Este o mrime convenional.

Se definesc urmtoarele noiuni: nivelele de compatibilitate ntr-un punct dat al reelei: pentru un fenomen

dat, nivelul de referin este definit ca nivelul care nu este depit n 95% din cazuri (sau 98%, sau 99 %).

limitele de emisie pentru diferite echipamente sau sisteme n scopul de a menine suma perturbaiilor generate sub un nivel dat; pentru perturbaiile conduse create de un singur echipament limitele de emisie sunt definite pe fiecare fenomen n parte;



nivel de imunitate pentru un echipament sau sistem, este definit cu scopul de a asigura o funcionare corect a echipamentului sau sistemului utilizatorului, considernd nivelul de compatibilitate n mediul dat ca fiind cea mai adecvat cale pentru a defini sigurana n funcionare din punct de vedere economic. Trebuie s se cunoasc:

- cerinele de imunitate definite pentru fiecare fenomen perturbator. - nivelul de imunitate al echipamentului care trebuie s fie egal sau mai mare

dect nivelul de compatibilitate; el trebuie verificat cu un test corespunzator. - zona dintre nivelul de imunitate i nivelul de compatibilitate care depinde de

mediul n care echipamentul va funciona normal i n condiii de siguran. Pe ansamblul unei reele electrice se produce inevitabil o interferen a

evenimentelor i va exista, n consecin, o suprapunere semnificativ ntre repartiiile

nivelurilor de perturbaie i de imunitate: - nivelurile planificate sunt n general egale sau inferioare nivelului de

compatibilitate; ele fac obiectul specificaiilor celui care exploateaz reeaua.

- nivelurile de test al imunitii sunt precizate de norme specifice sau pot fi convenite de constructori i utilizatori, fiind mai mari dect nivelurile de planificare.

- n cele mai multe puncte ale reelei de alimentare trebuie s nu existe sau s fie o foarte mic suprapunere ntre nivelurile de perturbaie i de imunitate; consumatorii cu cerine ridicate de siguran trebuie s aib un echipament cu o imunitate mai mare.

Acestea sunt reprezentate grafic n figura V.1.21 a i b.

Densitate de probabilitate

Nivel de perturbaie

Nivel de compatibilitate Nivel test

de imunitate Nivel de planificare

Nivel de perturbaii ale

sistemului Nivel de susceptibilitate al echipamentelor

Fig. V.1.21 a Relaia dintre nivelele de compatibilitate, imunitate, nivelele planificate i cele de emisie pentru o zon



V.1.4.3 Niveluri de compatibilitate n cazul reelelor de distribuie nivelurile de compatibilitate corespund unei

probabiliti de 95% (nivelul nu este depit n 95% din cazuri) stabilite pe baza repartiiilor reprezentnd variaia perturbaiilor att n timp ct i n spaiu. . Distribuitorul nu poate garanta nivelurile n toate punctele reelei i n orice moment. De aceea este de dorit ca nivelurile de compatibilitate s fie evaluate pe ansamblul reelei; nu exist o metod de evaluare ntr-un punct specific.(tabelul V.1.9).

Niveluri de compatibilitate ale tensiunilor armonice (% din tensiunea nominal) pentru reelele JT i MT (conform CEI 61000-3-6)*

Tabel V.1.9 Rang impar

nu multiplu de 3 Rang impar multiplu de 3 Rang par

Rang h Tensiunea armonic %



5 6 3 5 2 2 7 5 9 1,5 4 1

11 3,5 15 0,3 6 0,5 13 3 21 0,2 8 0,5 17 2 >21 0,2 10 0,5 19 1,5 12 0,2 23 1,5 >12 0,2 25 1,5

>25 h253,12,0 +

Not: Factorul de distorsiune armonic total: 8%. * n normele CEI nu exist indicaii pentru nivelul de compatibilitate la IT.

V.1.4.4 Niveluri de planificare Nivelurile de planificare sunt specifice pentru distribuitorul de energie

electric pentru toate nivelurile de tensiune i pot fi considerate ca obiective interne de calitate. Nivelurile de planificare sunt inferioare sau egale cu nivelurile de compatibilitate. Nivelurile de planificare sunt indicative, acestea diferind de la un caz

Fig. V.1.21 b Relaia dintre nivelele de compatibilitate, imunitate, nivelele planificate i cele de emisie ntr-un punct reelei

Densitate de probabilitate

Nivel de perturbaie

Nivel de compatibilitate

Nivel de planificare

Nivel de perturbaii al

zonei Nivel de susceptibilitate al echipamentului local

Nivel estimat



la altul, dup structura reelei i circumstane. Ca exemplu, n tabelul V.1.10 sunt indicate niveluri de planificare pentru reelele de MT i IT-distribuie.

Nivelurile de planificare sunt n general egale sau inferioare nivelului de compatibilitate; ele fac obiectul specificaiilor din partea operatorului de distribuie al reelei. Nivelurile de test a imunitii sunt indicate prin norme specifice sau pot fi convenite ntre constructor i utilizator. Nivelurile de planificare pentru armonicile de curent sunt indicate n tabelul V.1.11. Acestea se definesc n funcie de puterea de scurtcircuit a sistemului (sau curentul de scurtcircuit, n punctul de conectare la reea PCC).

Valori indicative pentru nivelurile de planificare ale tensiunilor armonice (% din tensiunea nominal) pentru reelele MT, IT (conform CEI 61000-3-6)*

TabelV.1.10 Rang impar nu multiplu de 3 Rang impar multiplu de 3 Rang par




MT IT-FIT MT IT-FIT MT IT-FIT 5 5 2 3 4 2 2 1,6 1,5 7 4 2 9 1,2 1 4 1 1

11 3 1,5 15 0,3 0,3 6 0,5 0,5 13 2,5 1,5 21 0,2 0,2 8 0,4 0,4 17 1,6 1 >21 0,2 0,2 10 0,4 0,4 19 1,2 1 12 0,2 0,2 23 1,2 0,7 >12 0,2 0,2 25 1,2 0,7

>25 h255,02,0 +

h255,02,0 +

Not: Factorul de distorsiune armonic total: 6,5% pentru MT i 3% pentru IT * Conform SR EN 50160/1998, limitele pentru tensiuni armonice sunt aceleai la JT i MT.

Niveluri de planificare pentru armonicile de curent (% din fundamental) (conform ANSI/IEEE-519/198)1

TabelulV.1.11 Rangul armonicilor Iscc/Is



determinat de sarcin n reea, dac nu ar exista nici o alt sarcin deformant. Se convine adoptarea unei perioade minime de msurare de o sptmn pentru compararea emisiei de curent armonic a sarcinii totale a consumatorului cu limitele de emisie.

Este de dorit ca : - valoarea maxim zilnic, corespunztoare probabilitii cumulate de 95%, ca

medie ptratic a eantioanelor pe o perioad foarte scurt de 3 s, pentru fiecare rang armonic Ih s nu depeasc limita de emisie;

- valoarea maxim sptmnal, ca medie ptratic a eantioanelor pe o perioad scurt de 10 min, pentru fiecare rang armonic Ih s nu depeasc limita de emisie;

- valoarea maxim sptmnal a lui Ih s nu depeasc 1,52 ori limita de emisie.

V.1.4.6 Responsabiliti Problema compatibilitaii electromagnetice din punct de vedere al regimului

armonic implic mai multe pri ntre care se stabilesc diferite relaii. Utilizatorul este responsabil de meninerea emisiilor pe care le produce n

PCC sub limitele stabilite de distribuitor. Atunci cnd utilizatorul va cere o cretere a puterii la joas sau medie

tensiune, el trebuie s furnizeze informaii pentru a se fixa emisia perturbatoare admis pentru aceast sarcina (va fi tratat n capitolul 2). De asemenea, utilizatorul trebuie s in seama la montarea de filtre i condensatoare de armonicele preexistente n reeaua de alimentare i s asigure posibilitatea de absorbie a acestora.

Distribuitorul este responsabil de controlul global al nivelurilor de perturbaie n condiii normale de exploatare, n conformitate cu standardul de furnizare a energiei electrice. El trebuie s furnizeze caracteristicile reelei care permit evalurile necesare. Procedura de evaluare este conceput astfel nct emisiile armonice provenind de la utilizator s nu provoace depirea nivelurilor de planificare i, eventual, a celor de compatibilitate a tensiunilor armonice pe ansamblul reelei. Nu n toate cazurile se va putea evita depirea acestor niveluri.

Distribuitorul i utilizatorul vor colabora (coopera), dac este necesar, pentru identificarea metodei optime de reducere a emisiilor. Studiul i alegerea legate de metod rmn n responsabilitatea distribuitorului.



V.2. Valori limit admise. Coordonarea nivelelor perturbatoare armonice n reele de distribuie. Alocarea cotei de perturbaii V.2.1 Consideraii generale privind evaluarea injeciei armonice datorat sarcinilor deformante. Coordonarea nivelelor perturbatoare Se convine ca evaluarea injeciei armonice provenind din sarcini deformante s se refere la condiiile normale de exploatare cele mai defavorabile, cuprinznd funcionarea n regim degradat, care se poate prelungi pe perioade semnificative. n cazurile simple se poate evalua injecia armonic provenind de la sarcina unui utilizator dat, lund n considerare curentul maxim pentru fiecare frecven armonic i interarmonic produs de fiecare echipament pe toat plaja de exploatare. n cazul unor sarcini mari (puteri mari) acest mod de abordare ar putea conduce la rezultate exagerate. Din alt mod de abordare, se poate considera un ansamblu de cureni armonici i interarmonici reprezentativi pentru condiii de exploatare simultane cele mai defavorabile pentru ansamblul echipamentelor, n scopul evalurii injeciei armonice maxime provenind din aceste sarcini deformante. n cazul unor condiii de exploatare neideale, se ntlnete - inevitabil - un anume grad de dezechilibru al reelei de alimentare i al echipamentului utilizatorului care genereaz armonici necaracteristice. Aceste armonici necaracteristice pot fi mici

n comparaie cu cele caracteristice, dar n cazul unor anumite tipuri de sarcin, ca de exemplu acelea care variaz n permanen, precum i marile instalaii de redresare cu numr ridicat de pulsuri, este necesar includerea n calcul a acestor perturbaii. Trebuie s se in seama de urmtoarele condiii neideale:

- nesimetria tensiunii de alimentare; - prezena unei componente de secven negativ (invers) n tensiunea de

alimentare trifazat; se convine s se in seama de aceasta dac nesimetria de tensiune va depi 2%;

- transformatoarele redresoarelor i dezechilibrul impedanei de comutaie; - toleranele de fabricaie privind raportul tensiunilor secundare linie/faz (nu

absolut egal cu 3 ) ca i cele privind reactanele celor dou transformatoare ale unui redresor dodecafazat genereaz armonici necaracteristice, care normal nu exist dect n cazul unui redresor hexafazat;

- dezechilibrul impedanei de comutaie ntre faze genereaz armonici necaracteristice care depind i de conexiunea transformatoarelor;



- abateri ale unghiului de intrare n conducie a semiconductoarelor din schemele de redresare fa de valorile impuse;

- dispersii ale unghiului de intrare n conducie a semiconductoarelor genereaz armonici de rang oarecare. Aceste dispersii depind de concepia circuitelor de comand a semiconductoarelor;

- dezacordul filtrelor. Dac pentru respectarea limitelor de emisie sunt necesare filtre, se convine ca

evaluarea perturbaiilor armonice s in seama i de variaia frecvenelor de calcul, n particular a celor datorate urmtoarelor cauze:

- variaia frecvenei tensiunii din reeaua de alimentare care poate aprea n regim permanent.

- variaia frecvenei de rezonan datorat abaterilor valorilor componentelor filtrului, fie c este vorba de tolerane de fabricaie, fie de variaii legate de temperatur.

- mbtrnirea componentelor filtrului; - comutrii programate a filtrelor i a bateriilor de condensatoare n funcie de sarcin.

V.2.2 Nivele de compatibilitate i de planificare n cazul reelelor de distribuie

n general, se admite de ctre distribuitor ca utilizatorii s instaleze aparate mici fr evaluarea specific a emisiei armonice. Limitarea emisiilor cade n sarcina constructorilor de aparate.

Normele CEI 61000-2-4 i CEI 61000-3-6 definesc nivelul de compatibilitate pentru tensiunile armonice n mediul industrial n reelele de medie i joas tensiune.

Aceste valori sunt valabile n cazul unei reele industriale care nu comport dect o reea de joas tensiune i utilizatorul va trebui s se asigure c injecia aparatelor perturbatoare nu le va depi.

n cazul reelelor de distribuie publice distribuitorul va trebui s se asigure c nivelul de tensiune armonic existent n reeaua de nalt tensiune pstreaz o marj de compatibilitate cu reeaua de medie tensiune i, n acelasi timp, reeaua de medie tensiune fa de cea de joas tensiune.

Pentru reelele industriale i teriare de medie tensiune norma CE 61000-2-4 se aplic deasemeni i oblig utilizatorul care posed o reea de cu nivele de medie i



joas tensiune de a fixa nivelele de planificare att la joas tensiune ct i la medie tensiune (fig.V.2.1). Not: n cele ce urmeaz prin nalta tensiune se face referire la tensiunea de 110 kV- distribuie.

Nivelul planificat al armonicelor pe bara de joas tensiune reprezint suprapunerea armonicelor direct produse la joas tensiune a celor transmise de la nivelul de tensiune imediat superior, adic:

+= )LT(GL

mt,hmj,hjt,hjt,h (V.2.1)

unde: este un exponent depinznd de gradul de variaie aleatorie n amplitudine i faz ntre tensiunile armonici individuale. Valorile propuse pentru unt date n tabelul V.2.1.

Tabelul V. 2.1

Rangul armonicii

10h10h5

5h

>

0.050 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

Valori indicative pentru khj n cazul redresoarelor cu diode i al condensatoarelor de filtrare

TabelulV.2.3 h Snj / Sscc

3 5 7 11 13 17 19 0.001 1.0 0.9 0.6 0.3 0.2 0.1 0.1 0.002 1.0 0.9 0.6 0.4 0.3 0.2 0.2 0.005 1.0 0.9 0.7 0.5 0.4 0.3 0.3 0.010 1.0 1.0 0.8 0.7 0.6 0.4 0.4 0.020 1.0 1.0 0.9 0.3 0.8 0.6 0.6

> 0.050 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

Dac toate echipamentele deformante sunt de aceiai natur, se poate adopta khj =1 (cazul instalaiilor de iluminat, a parcurilor de calculatoare personale).

V.2.3.2 A doua metod de nsumare pleac de la relaia:

=

ihih UU (V.2.3)

unde: - Uh este amplitudinea tensiunii armonice rezultante (de rang h) pentru sursele considerate (valoare probabilist); Uhi - amplitudinea diverselor nivele de emisie individuale (de rang h) de nsumat; - exponentul din tabelul V.2.1.

Aceast a doua metod convine surselor deformante funcionnd aleator pentru c ine cont de mprtierea n timp a puterilor, ceea ce nu este cazul primei metode. Este utilizat n special n cazul reelelor industriale mari alimentnd mai multe sarcini mici.

Se convine ca evaluarea injeciei armonice provenind din sarcini deformante s se refere la condiiile normale de exploatare cele mai defavorabile, cuprinznd funcionarea n regim degradat, care se poate prelungi pe perioade semnificative.

V. 2.4 Limite de emisii ale sarcinilor deformante n reelele MT V.2.4.1 Evaluarea simplificat a emisiei perturbatoare



Aceast evaluare simplificat a emisiei perturbatoare se aplic micilor consumatori sau utilizatori posednd numai o cantitate limitat de sarcini perturbatoare care poate fi aprobat fr o evaluare detaliat a caracteristicilor emisiei i a rspunsului reelei de alimentare, considernd faptul c productorii de echipamente au adoptat msurile

necesare, pentru JT conform CEI 61000-3-2 (cureni 16A/faz) respectiv CEI 61000-3-4 (cureni > 16A/faz). Dac condiia: Sj /Sscc 0,1% (V.2.4) este ndeplinit (Sj - puterea contractat de utilizatorul j i Sscc - puterea de scurtcircuit n PCC), se poate racorda orice sarcin perturbatoare n interiorul instalaiilor utilizatorului, fr alt analiz.

Uneori este utilizat raportul invers Sscc /Sj = Rscc , care conduce la condiia Rscc 1000.

Dac nu este ndeplinit condiia, se recomand, n variant, dou moduri de abordare prezentate n cele ce urmeaz. V.2.4.2 Criteriul puterii perturbatoare ponderate se utilizeaz pentru a caracteriza cantitatea de sarcin perturbatoare n interiorul instalaiilor utilizatorului, prin puterea perturbatoare ponderat SDWi. Se poate efectua calculul utiliznd factorii de ponderare Wj din tabelul 2.4 ataai tipurilor de cureni ai sarcinilor generatoare de armonici.

Exemple de factori de ponderare Wj pentru diferite tipuri de echipamente care produc armonici

Tabelul V.2.4 Echipamentul tipic conectat la MT sau IT-distribuie Factor de ponderare

Alimentare monofazat (redresor i condensator de filtrare) 2,5 Redresor semicomandat 2,5 Redresor cu 6 pulsuri filtru capacitiv fr bobin serie 2 Redresor cu 6 pulsuri filtru capacitiv cu bobin serie > 3% sau motor de tensiune continu 1

Redresor cu 6 pulsuri inductivitate mare de netezire a curentului 0,8 Redresor cu 12 pulsuri 0,5 Variator de tensiune alternativ (VTA) 0,7

Se calculeaz puterea perturbatoare ponderat prin:

=j

jDjDWi WSS (V.2.5)

unde: SDj este puterea echipamentului deformant j al instalaiei i. Se poate adopta o pondere de 2,5 dac nu sunt cunoscute caracteristicile unei

sarcini generatoare de armonici. Se poate considera admisibil o sarcin a unui utilizator n stadiul 1 comparnd puterea perturbatoare ponderat cu puterea de scurtcircuit n PCC:



SDWi / Sscc < 0,1% (V.2.6) V.2.4.3 Criteriul curenilor armonici relativi

n general nu se depete repartiia admisibil a distorsiunii totale de tensiune, dac se fixeaz limite corespunztoare de cureni armonici relativi. Tabelul V.2.5 indic valori admisibile pentru principalii cureni armonici.

Gama valorilor indicative a limitelor raportului dintre curenii armonici i sarcina total a utilizatorului, relativ la stadiul 1 (date n funcie de tipul reelei)

Tabelul V.2.5 Rang armonic h 5 7 11 13 ih2 curent armonic admisibil ih = Ihi / Ii %

5 6

3 4

1.5 3

1 2.3

6 8

unde: Ihi este curentul armonic total de rang h generat de sarcinile utilizatorului i i Ii - valoarea efectiv a curentului corespunznd puterii contractate de utilizatorul i (la frecvena fundamental). Not: Pentru consumatorii cu Si 2MVA sau Si / Sscc > 2% evalurile trebuie fcute dup metodologia de la stadiul 2. Acesta este valabil i pentru consumatorii care utilizeaz condensatoare i/sau filtre de corectare a factorului de putere.

V.2.4.4. Limitele de emisie n funcie de caracteristicile efective ale reelei Nivelul de planificare corespunztor este mprit ntre utilizatori, n funcie de puterea total disponibil a reelei de alimentare i proporional cu puterea contractat luat de fiecare utilizator care este racordat la aceast reea. Aceast regul asigur ncadrarea nivelului de perturbaie, datorat emisiilor tuturor instalaiilor utilizatorilor care sunt racordai la reea, n nivelul de planificare. Dac se ine seama de capacitatea real de absorie a reelei considernd factorul de simultaneitate i diferenele de faz ale curenilor armonici, precum i impedana reelei i de sarcina viitoare, se pot admite limite de emisii mai ridicate dect cele date la V.2.4.1. Exist trei moduri de abordare, fiecare fiind indicat n anumite situaii i configuraii de reea. Alegerea ntre cele trei moduri diferite de abordare se face n funcie de informaiile referitoare la consumator. - Adoptarea unei legi de nsumare a perturbaiilor armonice, indicat n relaia

(V.2.3) necesit, pentru fiecare reea, o validare a exponentului pe baza unor msurtori pe intervale mari de timp. Analiza efectuat i alocarea nivelurilor de emisie perturbatoare pentru utilizatorii individuali trebuie nsoit de monitorizarea n timp real a consumatorilor perturbatori pentru a urmri ncadrarea n limitele admise (nscrise n contractul de furnizare a energiei electrice), n cel puin 95% din intervalul de referin (de obicei o sptmn). Pentru unele cazuri simple, calculul nivelurilor



de emisie individual poate fi efectuat manual. n cazul general, apare necesar utilizarea de programe de calcul specializate.

Cel de-al doilea mod de abordare const n determinarea factorului de coinciden prin nregistrarea curbei de sarcin la MT i JT pentru un acelai interval de timp.

Dac n cazul unei linii de MT lungi (peste 10km) apar restricii excesive pentru consumatorul de la sfritul liniei, se adopt cel de-al treilea mod de abordare cu ipoteza injeciei de puteri armonice constante. V.2.4.5 Emisia global care se mparte ntre utilizatori

Contribuia global a tuturor surselor armonice prezente n sistemul MT se determin cu relaia (V.2.2). Pentru fiecare rang armonic, tensiunea armonic efectiv n reeaua de MT rezult dintr-o combinaie fazorial a tensiunii armonice provenind din reeaua de IT, situat n amonte i tensiunea armonic din MT rezult din ansamblul sarcinilor neliniare racordate la reeaua de MT inclusiv sarcinile neliniare ale sistemului de JT din aval care pot fi considerate ca fcnd parte din sarcina sistemului de MT. Aceasta nu trebuie s depeasc nivelul de planificare al sistemului MT.

Din relaia (V.2.1) se obine:

( ) + = hIThIMhMTJThMT LTLG (V.2.7) unde: GhMT + JT este contribuia global admisibil, ca tensiune armonic de rang h, a sarcinilor de MT i JT locale n reeaua de MT (exprimat n % din tensiunea fundamental) cu meniunea c se poate evalua GhMT+JT pornind de la curentul armonic i impedana sursei;

LhMT - nivelul limit de planificare al armonicii de rang h n reeaua MT; LhIT - nivelul limit de planificare al armonicii de rang h n reeaua IT din

amonte;

ThIM - factor de transfer ntre reeaua de IT din amonte i reeaua MT pentru armonica de rang h;

- exponent n legea de sumare (tabelul V.2.1). Pentru o funcionare fr rezonan, factorii de transfer ThIM ntre reeaua de

IT-distribuie amonte i reeaua de MT vor fi considerai egali cu 1. Totui, acetia pot fi inferiori lui 1 (de ex. 2/3) innd seama de prezena elementelor reelei din aval, sau superiori lui 1 (tipic ntre 1 i 3) dac exist o rezonan. Intr n sarcina furnizorului s determine valorile corecte. Pentru a ilustra aceasta, aplicnd ecuaia (V.2.6) n cazul particular al unei reele MT, presupunnd c factorul de transfer provine din



reeaua de IT-distribuie din amonte, este egal cu 1 la toate frecvenele armonice, i presupunnd c nivelurile de planificare ale reelelor IT-distribuie i MT sunt cele din tabelul V.2.6.

n cazul unui fond de perturbaii armonice (background) la medie tensiune BhMT sau nalt tensiune (110 kV) BhIT, valoarea LhMT, respectiv LhIT, va fi redus dup aceeai regul de sumare:

3 33'hMThMThMT BLL = (V.2.8)

3 33'hIThIThIT BLL = (V.2.9)

Tabelul V. 2.6 Rang impar diferit de 3 Rang impar multiu de 3 Rang par Rang

h Tensiune

armonic % Rang

h Tensiune

armonic % Rang

h Tensiune

armonic % 5 4 3 2 2 0,1 7 2,8 15 0,4 4 0

11 2.6 19 0 6 0 13 2 21 0 8 0 17 1,2 10 0 19 0,7 12 0 23 1 25 1

Aplicnd relaia (V.2.10) pentru trei valori diferite ale coeficientului de transfer pentru armonica h=5 se poate pune n eviden o posibil rezonan n vecintatea acestei armonici.

( )[ ] %4215GT 4,1/14,14,1JTMT51IM5 ==+= ( )[ ] %2225GT 4,1/14,14,1JTMT52IM5 ==+= (V.2.10) ( )[ ] %0235GT 4,1/14,14,1JTMT53IM5 ==+=

Acest calcul arat c el trebuie utilizat cu precauie atunci cnd coeficientul de transfer ntre nalt tensiune (110 kV distribuie) i medie tensiune este mai mare ca 1.

n cazul n care nivelele planificate la nalt (110 kV distribuie), medie i joas tensiune sunt egale, aplicarea relaiei ar duce la o contribuie nul pe medie tensiune, ceea ce nu ar fi echitabil.

Factori de transfer nu sunt numai funcie de rangul armonicelor i de amplasarea n reea, dar i de situaia condensatoarelor din reea.

Considerarea sarcinilor JT ca fcnd parte din sarcina MT global este o aproximare bun, dac partea referitoare la consumul casnic este relativ redus.



n prezena unui consum casnic important, o astfel de aproximare este pesimist, deoarece ea presupune o utilizare simultan a sarcinilor perturbatoare casnice i comerciale sau industriale. n acest caz, este de preferat o abordare, n care sarcinile de JT s fie considerate prin influena lor real asupra barei de MT. n acest caz rezult ca judicioas nlocuirea relaiei (V.2.7) cu relaia:

( )[ ] +

= hIThIMhMTMJJTMTMT

hMT LTLFSSSG (V.2.11)

n care: GhMT este contribuia global admisibil a sarcinilor locale furnizate direct la MT, cu rangul h al tensiunii armonice n sistemul MT (exprimat n % din tensiunea fundamental);

SMT - puterea total a sarcinilor alimentate direct la MT (n condiia utilizrii la plin a reelei) prin intermediul transformatoarelor IT/MT; SJT - puterea total a sarcinilor alimentate la JT (cu condiia utilizrii la plin a reelei) prin intermediul acelorai transformatoare de alimentare IT/ MT; FMJ - factorul de coinciden ntre sarcinile deformante, ale reelelor de distribuie MT i JT.

Valoarea factorului de coincident FMJ se poate obine pornind de la curbele de sarcin la MT i cele corespunztoare la puterea total absorbit de sarcinile JT, la ora de vrf a sarcinilor MT, exprimate n procente din sarcina JT. Acest factor ine seama de faptul c nu exist o suprapunere complet ntre emisia armonic maxim a sarcinilor perturbatoare MT i JT. Astfel, evaluarea lui FMJ se face considernd c n raport cu sarcina maxim puterea total preluat de sarcinile JT la ora de vrf a sarcinilor MT este 0,3 la ora 8, sarcina maxim de JT este 0,6 la ora 20, ceea ce conduce la FMJ = 0,3/0,6 = 0,5. O valoare acoperitoare a acestui factor este de FMJ = 0,65 care ar corespunde unei alte perioade de sarcin maxim.

V.2.4.6 Limitele de emisie individual Pentru fiecare utilizator se admit numai o parte din limitele globale de emisie GhMT+JT sau GhMT. O propunere rezonabil const n a lua raportul dintre puterea contractat Si i puterea total disponibil a reelei de alimentare St (St este de regul mai mare sau egal cu suma tuturor puterilor contractate ale consumatorilor alimentai

prin reeaua MT considerat).

Consulta

PE 143-2008 Normativ Limitarea Regimului Deformant Si Nesimetric

Documents

Transcript of PE 143-2008 Normativ Limitarea Regimului Deformant Si Nesimetric