Siguranța în funcționarea sistemelor de alimentare cu energie electrică

CONCEPTUL DE CALITATE

A ENERGIEI ELECTRICE

Prin calitatea energiei electrice se înţelege că o alimentare perfectă cu energie electrică este aceea care este întotdeauna disponibilă, întotdeauna cu tensiunea şi frecvenţa în limitele admisibile şi cu o curbă de tensiune perfect sinusoidală, fără „zgomote”.

Nivelul exact al abaterilor de la alimentarea perfectă, care pot fi admise, depinde de aplicaţia utilizatorului, de tipul de echipament instalat şi de percepţia sa asupra condiţiilor necesare.

„Defectele” alimentării cu energie electrică – abaterile de la perfecţiune – se încadrează în cinci categorii:

Distorsiune armonică

Întreruperi (totale)

Tensiune sub sau peste valorile admisibile

Goluri şi variaţii

Fenomene tranzitorii

Fiecare dintre aceste probleme ale calităţii energiei electrice are o altă cauză. Unele probleme sunt rezultatul partiţionării infrastructurii. De exemplu, un incident în reţea poate conduce la un gol care să aibă un efect asupra unor consumatori, iar un incident la un nivel mai ridicat poate afecta un număr mare de consumatori. Un incident în instalaţiile unui consumator poate să conducă la un fenomen tranzitoriu care afectează toţi ceilalţi consumatori conectaţi în acelaşi subsistem.

Alte probleme, ca armonicile, apar din instalaţiile proprii ale consumatorului şi se pot propaga sau nu în reţea şi astfel să afecteze şi alţi consumatori. Problemele legate de armonici pot fi eliminate printr-o combinaţie a unei bune concepţii a instalaţiei şi prevederea unor echipamente de limitare adecvate.

Probabilitatea de a fi afectat de problemele de calitate a energiei electrice depinde de:

- calitatea tensiunii la barele de alimentare ale furnizorului;

- tipul sarcinii electrice în instalaţiile consumatorului;

- susceptibilitatea/sensibilitatea echipamentului consumatorului la diferitele tipuri de perturbaţii.

Nu există o singură soluţie, general aplicabilă. O soluţie optimă tehnic şi economic poate fi necesară pentru fiecare locaţie, luând în considerare intercondiţionarea celor trei factori de mai sus.

Probleme tipice

Conform studiilor realizate de European Copper Institute în anul 2001, în 1400 locaţii din 8 ţări, fiecare locaţie din Europa are o probabilitate de 5 20% de a fi afectată de una sau mai multe dintre problemele listate.

În mod tipic, jumătate dintre locaţiile din industria energo-intensivă sau clădirile cu sarcini critice sunt afectate de două sau mai multe probleme. Foarte puţine locaţii nu sunt afectate de perturbaţii (a se vedea fig. 1).

Desigur că o calitate redusă a energiei electrice nu este cauza apariţiei oricărei probleme din listă. De exemplu, blocarea calculatoarelor poate fi legată de software. În plus, atribuirea originii unei probleme unor cauze apărute înainte de contor (ceea ce înseamnă de partea furnizorului faţă de punctul comun de cuplare (PCC)) sau după contor (ceea ce înseamnă de partea consumatorului faţă de PCC) este de multe ori dificil de făcut fără măsurători şi analize detaliate.

Soluţii

Lista soluţiilor posibile pentru rezolvarea problemelor de calitate a energiei electrice este lungă şi incompletă. În figura 2 sunt listate soluţiile pentru problemele de calitate a energiei electrice adoptate, relativ la 1400 locaţii din 8 ţări.

Este important de subliniat faptul că nu sunt singurele soluţii pentru problemele de calitate a energiei electrice.

Pentru orice tip de problemă, există o gamă de posibile mijloace de limitare, dintre care unele pot fi aplicate cu succes.

În realitate, există probabilitatea ca unele probleme să coexiste, iar soluţiile adoptate trebuie să fie compatibile cu fiecare dintre ele şi cu sarcinile incluse în instalaţie. Este necesar a se feri de aşa numitele soluţii minune de tipul „cutie neagră”, care uneori au o reclamă puternică dar rezolvă însă, în toate cazurile, numai o problemă particulară − în realitate asemenea soluţii nu există ! Proiectanţii trebuie totdeauna să caute un complex optim de soluţii pentru problemele care apar în exploatare sau care ar putea să apară în viitor cu privire la instalaţia respectivă. Aceste soluţii trebuie să fie robuste.

Este de asemenea important de reţinut faptul că sarcinile electrice nu sunt statice. Modificările pe durata de serviciu a echipamentului şi variaţiile în comenzile de producţie conduc la o modificare permanentă a structurii sarcinii. O clădire mare cu birouri, de exemplu, poate avea sute de mutări pe an, astfel încât mediul armonic − spectrul agregat al armonicilor de curent − în instalaţie se modifică permanent. Profilul armonic al echipamentelor informatice nu se mediază ci se adună, în special pentru armonicile importante de rang trei şi cinci. Funcţionarea echipamentelor cu ciclu scurt de lucru, ca de exemplu, lifturile sau echipamentele de prelucrare a metalului (a se vedea locaţia proprie sau locaţia vecină) determină variaţii locale de tensiune care se adună la cele care rezultă în sistemul de distribuţie. În consecinţă, problemele de calitate a energiei electrice au deseori caracter statistic şi impun o monitorizare atentă pentru a le defini complet.