SURSE DE ALIMENTARE PENTRU RETELELE ELECTRICE

DE JOASA TENSIUNE

Datorita succesiunii firesti a procesului de producere, transport si distributie a energiei electrice in cadrul unui sistem electroenergetice (SE), sursa de energie electrica pentru RED-JT o reprezinta secundarul transformatorului dintr-un post de transformare [11]. Postul de transformare (PT) reprezinta forma particulara a unei statii de transformare a carei tensiune de pe partea de inalta (primara), fig.1., face parte din clasa retelelor de medie tensiune, iar cea de pe partea de joasa tensiune (secundara) face parte din clasa retelei de joasa tensiune.

In cazul unor consumatori izolati (cabane, organizari de santier, statii de retransmisie radio-TV),care nu pot fi alimentati din sistemul electroenergetic, sau in cazul unor consumatori , care din cerinte de asigurare a continuitatii in alimentare isi prevad sursa de rezerva de inlocuire, se poate utiliza ca sursa de alimentare pentru o RE-JT, un generator electric trifazat, antrenat de un motor cu ardere interna (grup electrogen).

Consumatorii care au receptori vitali, de care depinde siguranta utilizatorilor, trebuie sa-si prevada sursa de siguranta [8], care sa asigure neitreruptibilitatea acestor receptori. Aceasta cerinta poate fi asigurata NUMAI cu surse ce inglobeaza o baterie de acumulatori si o retea electrica a carei configuratie sa permita insularizarea (separarea) receptorilor de categorii diferite .

1. Postul de transformare

1.1.Consideratii generale

In categoria posturilor de transformare (PT) sunt cuprinse toate constructiile si echipamentul electromecanic, menit sa transforme tensiunea la care se tranziteaza energia electrica, de la valori incluse in clasa retelelor electrice de medie tensiune, la valori incluse

in clasa retelelor electrice de joasa tensiune, PT asigurand legatura intre cele doua clase de retele electrice.

Ca urmare, prezenta unui post de transformare in aria geografica a unei asezari are doua implicatii:

una determinata de prezenta fizica in spatiul construit ,

si o alta legata de rolul functional, respectiv asigurarea tranzitului de putere

din reteaua electrica de medie tensiune catre cea de joasa tensiune.

Ansamblul definit ca post de transformare are deci doua componente

principale respectiv :

-partea constructiva, reprezentata de suportul in care si pe care sunt sustinute componentele celei de a doua parti , adoptarea solutiei de realizare (supraterane, subterane sau aeriene),fiind determinata de considerente economice, arhitecturale , de spatiu disponibil,etc respectiv,

-echiparea electro-mecanica, constituita din materialele si aparatele prin care este tranzitata energia electrica si accesoriile necesare acestui scop, adoptarea solutiei fiind determinata de considerente economice, solutie constructiva , dar in special de cerintele legate de continuitatea in alimentare.

Echiparea electro-mecanica a unui post de transformare , la randul sau este constituita din:

circuite primare (principale) fiind cele parcurse de energia electrica tranzitata, respectiv cele expuse la tensiunea de serviciu si parcurse de curentii absorbiti de receptori;

circuite secundare, deservesc circuitele primare, au tensiuni mai mici sau egale cu 220V, iar curentii sunt foarte mici, de regula sub 5A. Din aceasta categorie fac parte circuitele de comanda, semnalizare, protectie, masura;

- instalatii auxiliare, din care fac parte serviciile proprii de curent alternativ si de curent continuu, instalatia de legare la pamant si cea de protectie impotriva loviturilor directe de trasnet.

Echipamentul aferent circuitelor primare, (ID-MT; ID-JT, si indeosebi transformatoarele) reprezinta partea principala a unui PT, ocupand spatiul cel mai mare.

Echipamentul aferent circuitelor secundare este montat pe panouri sau pupitre, ansamblul lor formand tabloul de comanda.

Legatura aparatelor cu care se realizeaza circuitelor secundare cu aparatele circuitelor primare pe care le deservesc, se realizeaza cu cabluri de circuite secundare, pozate in canale speciale de cabluri.

Pentru partea de constructii a PT, materialele folosite au evoluat continuu de la caramida, beton armat, beton autoclavizat, pana la carcase metalice sau din materiale plastice. La PT amplasate in aer liber transformatoarele se amplaseaza la sol sau suspendate pe stalpi din lemn sau beton (posturi aeriene).

Datorita numarului foarte mare de posturi de transformare utilizate (de ex. de ordinul sutelor in cazul unui oras cu peste 100.000 locuitori), din considerente economice, dar si de incadrare in ambientul urban, s-au conceput si realizat solutii tipizate cu dimensiuni reduse.

In tabelul 1. este prezentata evolutia suprafetei ocupate de PT in Germania, in functie de solutia tehnica de realizare.

In Suedia, Olanda au avut loc evolutii similare (unde volumul unui PT a ajuns la 5m³), iar in Belgia volumul unui post de transformare standard compact este de 3,33m³ (1,8m inaltime, 1,34m latime si 1,405m lungime).

Tabelul 1.

Determinanta in obtinerea acestor reduceri a fost utilizarea ca mediu electroizolant a rasinilor epoxidice.

In tabelul 2. sunt prezentate costurile rotunjite pentru transformatoarele cu ulei montate la sol in PT (in dolari SUA).

In tabelul 3. sunt prezentate costurile totale ale PT de exterior tip compact RMU (Ring Main Unit), izolatie in ulei, corespunzator tensiunii primare de 11kv si 24kv.

Pentru a putea aprecia costurile unui post de transformare, in raport cu celelalte componente ale RED, in tabelul. se prezinta preturile LEC cu conductoare din aluminiu:

Tabelul 2.

Tabelul 3.

Tabelul 4

C = (A + K.S) L

unde: S mm² , iar L km

Pentru exemplificare in continuare se prezinta:

A.      Costurile elementelor componente ale celulelor si posturilor clasice de tip interior la sol (in dolari SUA)

11 kV 24 kV

Siguranta fuzibila 100 A 400 450

Separator    350 400

Separator de sarcina 400 A cu

dispozitiv de actionare 1450 1650

Celula (stejarul si peretii despartitori)    250 250

Tablou de distributie la joasa tensiune

cu 14-16 directii    1000 1000

Manson de derivatie in T (trifazic) 400 4500

Partea constructiva a PT 1000 1000

B.       Exemple privind estimarea costului unui post de 20 kV/j.t. echipat cu un transformator de putere S_n (in kVA)

B₁. Echiparea completa pentru schema intrare - iesire.

Doua celule cu separator pentru intrarea

si iesirea din PT la 20 kV : 2(450 + 250)    1300

Celula de trafo cu separator de sarcina

si siguranta: 1650 + 450 + 250    2350

Transformatorul de putere S_n    28,3 S_n^0,83

Tabloul de distributie la j.t. 1000

Partea constructiva si ventilatia    1000

Total 5650 + 28,3S_n^0,83

B₂. Post cu partea de MT redusa la un ansamblu de 3 mansoane monofazate de derivatie in T.

Mansonul    500

Transformatorul de putere S_n    28,3 S_n^0,83

Tabloul de distributie la j.t.    1000

Partea constructiva si ventilatia    1000

Total 2500 + 28,3S_n^0,83

1.2. Solutii constructive pentru posturi de transformare

In continuare, se vor prezenta solutii constructive pentru posturile de transformare, corespunzator unei anumite echipari electro-mecanice.

1.2.1. Posturi de transformare subterane

Posturile de transformare subterane, reprezinta solutia cea mai avantajoasa din punc de vedere a ocuparii terenurilor, dar in acelasi timp si cea mai scumpa, comparativ cu celelalte solutii constructive. Se folosesc cu precadere in zonele urbane, fiind amplasate sub carosabil si sub trotuare.

Posturile de transformare subterane trebuie sa aiba partea de constructie cu o structura de rezistenta corespunzatoare, cu radieri, pereti si plansee din beton armat (constructie realizata fie la fata locului, fie in fabrica si apoi lansata in groapa).Se foloseste si solutia constructiva cu postul de transformare inglobat intr-o cisterna metalica prefabricata.

In fig.2., 3., , 5., sunt prezentate schema electrica monofilara, vederea in plan si sectiuni ale unui post de transformare pentru retea 20(10)/0,4kV 250-630kVA in constructie subterana.

Schema monofilara

Instalatia de distributie de medie tensiune (cu trei celule plus una de rezerva) impreuna cu tabloul de distributie de joasa tensiune si transformatorul sunt amplasate in aceeasi incapere subterana, postul poate fi racordat in derivatie sau intrare-iesire.

Legatura intre bornele de medie tensiune ale transformatorului si celula sa de medie tensiune se face cu cablu pozat intr-un canal de cabluri acoperite cu date de beton armat.

Bornele de joasa tensiune ale transformatorului sunt legate cu tabloul de distributie de joasa tensiune prin bare rigide, sustinute cu izolatoare si console. Transformatorul de forta este ingradit pentru evitarea atingerilor directe.

Legaturile cu exteriorul, atat pe medie tensiune cat si pe joasa tensiune sunt realizate cu cabluri electrice pozate subteran.

Postul de transformare are doua trape, o trapa mare pentru accesul aparatelor si transformatorului, si o trapa mica pentru accesul personalului.

O alta varianta constructiva o reprezinta postul de transformare subteran in cinsterna metalica. In fig.6. si 7. sunt prezentate schema monofila si o sectiune orizontala printr-un post de transformare subteran de 10/0,4 kVA in cisterna metalica. Postul contine doua celule (1) pentru intercalarea in reteaua de medie tensiune, executata cu linii electrice in cablu (LEC), o celula (2) pentru transformator si un spatiu (3) pentru o celula de rezerva. Transformatorul de putere (5) de 10/0,4 kA poate fi de 250-400 sau 630 kVA si este racordat la celula 2 prin cablu 4.

Bornele de joasa tensiune ale transformatorului sunt racordate la barele colectoare 6, de la care, prin cablu subteran ,sunt alimentate tablourile de joasa tensiune 9.

Transformatorul si tablourile de joasa tensiune sunt ingradite cu plase de protectie 10, Accesul in post se poate realiza, pentru transformator si calule, prin trapa 11, iar pentru personalul de exploatare prin trapa 12. Caldura se evacueaza cu un ventilator axial 14 cu comanda automata.

1.2.2 Posturi de transformare inglobate la parterul sau

subsolul blocurilor de locuinte

Posturile de transformare de amplasate la parterul blocurilor de locuinte au fost

concepute avand in vedere necesitatea de a elimina din sistematizarea unui cvartal de

blocuri de locuinte (cladiri relativ inalte), o cladire separata cu dimensiuni mici. Totodata, aceasta solutie se adapteaza la principiul de introducere a tensiunii ridicate cat mai aproape de consumatori.

Postul de transformare este amplasat intr-o incapere de dimensiuni corespunzatoare, la parterul blocului de locuinte sau la subsolul acestuia.

Intrarile pe partea de medie tensiune ca si iesirile pe partea de joasa tensiune sunt realizate cu cablu pozat subteran. Postul de transformare dispune de trei celule metalice avand urmatoarele destinatii:

- o celula de interior, de tip CIPSC-M-20 (10), pentru intrarea de medie tensiune, cu cablu pozat subteran, echipata cu separator de sarcina STIRS si cutite de legare la pamant;

- o celula de interior, de tip CIPS-M-20 (10), echipata cu separator STIR si cutite de legare la pamant pentru o iesire de medie tensiune executata cu cablu pozat subteran ;

- o celula de interior, de tip CIPS_i-M-20 (10), echipata cu separator de sarcina STIRS, sigurante fuzibile STIN si cutite de legare la pamant, pentru transformator.

Racordul intre celula de medie tensiune si transformatorul de putere de 250,400 sau 630 kVA se executa cu cablu pozat subteran.

Legatura dintre bornele de joasa tensiune ale transformatorului si tabloul de distributie se executa cu bare de aluminiu, suspendate prin intermediul unor izolatoare rigide .

Tabloul de distributie cuprinde un intrerupator general tip OTOMAX-1000, un intrerupator USOL-800 sau 500 pentru iluminatul public si treisprezece plecari de joasa tensiune, echipate cu sigurante cu mare putere de rupere - MPR.

Camera postului de transformare este izolata fonic cu un stras de 50 mm grosime din pasla minerala si termic cu fasii din pasla minerala semirigida.

Transformatorul si tabloul de distributie sunt ingradite cu panouri mobile de protectie, executate din material plastic. Sub transformator exista o cuva pentru colectarea uleiului care eventual ar putea sa curga.

Descrierea de mai sus corespunde unui post de transformare, amplasat la parterul unui bloc de locuinte P+4, dar solutia se repeta si pentru alte tipuri de blocuri, cu mai mult de 4 etaje, ceea ce difera fiind amplasamentul celulelor de medie tensiune in raport cu transformatorul, ca urmare a unei alte configuratii a spatiului disponibil.

In fig. se prezinta o sectiune printr-un a asemenea post de transformare.

1.2.3. Posturi de transformare supraterane.

A. Posturile de transformare in constructie metalica.

Posturile de transformare in constructie metalica (PTM) sunt destinate a functiona in exteriorsi se executa in mai multe variante, in functie de destinatie si puterea transformatorului si se racordeaza , aerian sau cu cablu, la cele doua retele; se instaleaza

pe fundatii de beton, pe sine de cale ferata montate pe traverse sau direct pe un teren consolidat. Aceste posturi de transformare au avantajul montarii si demontarii usoare, respectiv doar prin legarea respectiv, dezlegarea legaturilor la retele si manipularea intregului post cu macarale si mijloace de transport corespunzatoare.

PTM sunt formate din una sau mai multe cabine metalice din tabla de otel ambutisata, asamblate intre ele cu suruburi, in care se monteaza echipamentul electric, iar transformatorul de forta poate fi montat in interior, intr-o cabina metalica sau in exterior. Daca transformatorul este montat in interior, cabina sa metalica are jaluzele in partea inferioara si cea superioara, pentru asigurarea ventilatiei naturale.

Daca PTM este realizat din doua componente principale,in cazul alimentarii sale in derivatie, una din componente este ocupata de transformatorul de forta si de tabloul de distributie de joasa tensiune, iar cealalta contine echipamentul necasar racordarii la RED-MT.

Daca PTM este realizat din trei componente principale (trei cabine metalice), pentru incadrarea intr-o RED-MT buclata, in una din cabinele metalice este montat transformatorul de forta, in o alta este montat tabloul de joasa tensiune si aparatele de pe curcuitul primarului transformatorului, iar in a treia este montat echipamentul pentru racordarea postului la reteaua de medie tensiune, conform fig.9.

Celulele de medie tensiune ale PTM sunt prevazute cu separatoare sau cu separatoare de putere ce pot rupe curenti de sarcina si au bobine de actionare pentru a permite actiunea AAR (anclansarea automata a rezervei) si telecomenzi , circuitul de alimentare al transformatorului este echipat cu sigurante fuzibile.

Circuitul de alimentare a tabloului general este echipat cu intrerupator automat pentru protectia transformatorului, iar circuitele de plecare, spre consumatori, sunt prevazute cu sigurante tip MPR sau sigurante cu maner (SM). Pentru alimentarea circuitelor aferente sistemului de iluminat public este constituit un tablou separat , alimentat din TG prin intrerupator automat si contor pentru masurarea energiei electrice.

Aceste doua tipuri de PTM (cu doua sau trei componente) sunt folosite, de regula, pentru alimentarea retelelor de joasa tensiune de la periferia centrelor urbane sau din incinta unor consumatori finali.

Pentru santiere mari de constructii sunt utilizate posturi de transformare metalice (PTM) cu puteri ale transformatoarelor de 400,630,1000 kVA, cu transformatorul montat in exterior protejat de o imprejmuire cu plasa metalica, atat pe partile laterale cat si la partea superioara, cu una sau doua cabine metalice de exterior pentru echipamentul de medie tensiune (intrerupator sau sigurante fuzibile,) si dulap metalic pentru tablou de distributie de joasa tensiune.

Pentru consumatorii temporari (santiere) mai mici, se folosesc posturi de transformare metalice (cu transformatoare mici de 100 sau 160 kVA), PTM sunt asezate pe o sanie de otel profilat si au un compartiment pentru echipamentul de medie tensiune, alt compartiment pentru transformatorul de forta si al treilea pentru tabloul de joasa tensiune.

Pentru retele electrice radiale sau interconectate, abonati finali si santiere in gama de tensiune 10-20 kV si gama de puteri 250-400kV si tensiune joasa 380/220 V se utilizeaza PTM-7 montat singular. Acest post de transformare metalic se construieste in mai multe variante de echipare electro-mecanica si cote de gabarit. Atat pe medie cat si pe joasa tensiune racordurile se fac cu cablu electric.

B. Posturile de transformare in incaperi supraterane.

Retelele electrice de joasa tensiune din mediul urban sunt alimentate obisnuit din posturi de transformare supraterane care se numesc din acest motiv posturi de transformare tip retea, iar consumatorii finali sunt alimentati din posturile de transformare tip abonat.

Posturile de transformare supraterane tip retea, pot avea cladire independenta sau pot fi inglobate intr-un spatiu edilitar, inclusiv in cladirea unei statii de conexiune de medie tensiune ( punct de alimentare).

In figurile de mai jos sunt prezentate: schema electrica monofilara (fig.10.), vederea in plan (fig.11.) si doua sectiuni (fig.12. si fig.13.) ale unui post de transformare 20(10)/0,4 kV tip retea ,cu cladire proprie din panouri mari, prefabricate, din beton armat.

Racordarea la reteaua de medie tensiune poate fi realizata in derivatie sau intrare-iesire, iar tabloul de joasa tensiune este prevazut cu 12 circuite (fig.10.). Pentru trecerea cablurilor,prin fundatia cladirii, sunt inglobate tuburi.

Instalatia de distributie de medie tensiune este formata din trei celule (fig.11.), doua pentru intrare-iesire si a treia pentru alimentarea (printr-un cablu de medie tensiune pozat intr-un canal de cabluri) transformatorului. Exista spatiu pentru a se putea monta, daca va fi necesar, o a patra celula de medie tensiune.

Legaturile intre bornele de joasa tensiune ale transformatorului si tabloul de distributie de joasa tensiune se fac cu bare rigide fixate ,cu izolatoare, de tavanul incaperii.

Transformatorul este prevazut cu ingradiri pentru protectia personalului. In panoul din beton armat prefabricat, de langa transformator, la partea inferioara si superioara sunt jaluzele pentru ventilatie naturala, iar sub transformator este o cuva pentru colectare eventualelor pierderi de ulei.

Postul are un singur transformator ce poate avea o putere de 250,400 sau 630 kVA. Accesul in post se face printr-o singura usa metalica cu dimensiuni suficient de mari pentru introducerea sau scoaterea echipamentului cu cele mai mari dimensiuni.

In fig. 1, 15., 16. sunt prezentate schema electrica monofilara, vederea in plan si o sectiune pentru un post de transformare tip retea de 20(10)/0,4 kV si puteri cuprinse intre 250-630 kVA realizat in cladire independenta din panouri din BCA sau din zidarie.

Instalatia de distributie de medie tensiune (ID-MT) are trei celule, doua pentru racordarea la reteaua de medie tensiune (intrare-iesire) si una pentru alimentarea transformatorului, iar tabloul general de joasa tensiune are 12 plecari.

Legarea bornelor transformatorului la instalatiile de distributie se face cu bare rigide pe izolatoare suport, atat pe partea de medie cat si de joasa tensiune.

Pe sub celulele de medie tensiune este un canal de cabluri, iar sub transformator o cuva de beton sclivisit, cu gratar si strat de pietris la partea superioara. Atat peretii de langa transformator cat si usa metalica de la intrare sunt prevazute cu jaluzele pentru ventilatie naturala.

Posturile de transformare in cladire independenta pot fi de asemeni lipite de o alta cladire.

Se executa si posturi de transformare de 20(10)/0,4 kV cu doua unitati (transformatoare) 250-630 kVA, inglobat in cladiri edilitare, pentru retea.

Instalatia de distributie de medie tensiune are un sistem de bare sectionat longitudinal printr-o cupla, iar la fiecare dintre cele doua sectii de bare este racordat cate un transformator. Instalatia de distributie de joasa tensiune este formata din doua tablouri distincte amplasate intr-o incapere separata, cu iesire spre exterior, iar fiecare transformator este amplasat intr-o camera separata cu iesire directa spre exterior.

Instalatia de distributie de medie tensiune este amplasata intr-o incapere separata cu iesirea la ambele capete, celulele sunt asezate pe un singur rand, iar in fata lor se gaseste coridorul de manevra si supraveghere, cu canal de cabluri acoperit.

Iesirile cablurilor pot fi facute prin tuburi, amplasate in fundatie,pe la fiecare capat al incaperii. Intreaga cladire a postului este amplasata langa o alta cladire cu alta destinatie (edilitara).

Exista si varianta cu cele doua transformatoare amplasate in exterior si ingradite cu plasa metalica si sarma ghimpata. Transformatoarele de putere sunt racordate la bare prin celule si cabluri subterane.

Posturile de transformare pentru abonat, se realizeaza de asemeni suprateran, intr-o cladire independenta care este amplasata in curtea acestuia .

Amplasarea posturilor pentru abonat in curtea acestora, permite reducerea investitiei pentru partea de constructie prin amplasarea transformatoarelor de putere in aer liber, langa cladirea postului, cu ingradirea din plasa de protectie si sarma ghimpata la partea superioara.

Posturile de transformare pentru abonat pot avea transformatoare (cel mult doua) cu puteri unitare de pana la 1600 kVA, transformatoare ce pot fi montate si in boxe special amenajate. Masurarea energiei se face pe intrarea in tabloul general, deoarece postul alimenteaza in exclusivitate un abonat.

  In figurile 17., 1, 19.si 20. sunt prezentate : schema monofilara, vederea in plan, o sectiune si respectiv fatada unui post de transformare pentru abonat cu un transformator de 250-630 kVA.

Instalatia de distributie de medie tensiune, cu patru celule, impreuna cu tabloul de distributie de joasa tensiune sunt amplasate intr-o cladire independenta din zidarie.

Transformatorul este imprejmuit cu plasa din sarma pe stalpi de beton, iar la partea superioara sunt trei randuri de sarma ghimpata. Bornele de joasa tensiune ale transformatorului sunt legate la izolatoare de trecere de tip exterior- interior, iar in cladire legarea la tabloul de distributie de joasa tensiune se face cu bare rigide.

Echiparea tabloului de joasa tensiune a postului poate fi simpla, tabloul propriu-zis fiind amplasat intr-o incapere distincta. Se executa de asemenea si posturi de transformare pentru abonat 20(10)/0,4 kV cu doua transformatoare 250-630 kVA.Transformatoarele sunt amplasate, ca si in cazul anterior, in exterior pe mici fundatii, iar instalatia de distributie de medie tensiune, cu sase celule, impreuna cu tabloul de joasa tensiune, sectionat cu separator, sunt amplasate in aceeasi incapere.

Legaturile, pe joasa tensiune, in interiorul cladirii, sunt realizate cu bare rigide sustinute pe izolatoare suport.

1.2.4. Posturi de transformare aeriene.

Cele mai raspandite posturi de transformare in mediul rural, sunt posturile de transformare montate pe unul sau de doi stalpi.

Posturile de transformare aeriene pe un stalp se realizeaza in doua variante, ce sunt foarte apropiate ca solutii si anume, cu transformatorul instalat pe o platforma sau cu transformatorul agatat de stalp.

Instalatia electrica de medie tensiune a unui astfel de post este foarte simpla, deoarece,de regula, racordul este realizat in derivatie de la o linie radiala. Alimentarea postului se face printr-un separator ce se monteaza pe un stalp al racordului de medie tensiune, in amonte fata de postul de transformare sau chiar pe acelasi stalp (stalpi) cu acesta.

Separatorul prin care este alimentat un PTA este, de obicei, tip STEP, deci cu cutite de putere la pamant, ceea ce permite sa se execute lucrari la post fara a mai monta scurtcircuitoarele mobile pe partea de medie tensiune. Dupa separator, sunt sigurante fuzibile de medie tensiune, apoi transformatorul.

Sigurantele fuzibile de pe partea de medie tensiune a PTA pot lipsi, daca in celula de linie, ce pleaca din statie, este montata o protectie maximala, ce este sensibila si la defectele in transformatoarele din PTA, ce sunt racordate de la aceasta linie.

Protectia impotriva supratensiunilor atmosferice se asigura cu descarcatoare cu coarne sau cu rezistenta variabila care se leaga la priza de pamant a postului de transformare, priza ce trebuie sa aiba o rezistenta de dispersie de maximum 4Ω.

Punctul neutru al infasurarilor secundare, , se leaga la priza de pamant de exploatare a retelei de joasa tensiune , priza ce se executa la o distanta de peste 20m de postul de transformare si trebuie sa aiba o rezistenta de maximum 4Ω.

Instalatia de distributie de joasa tensiune,( tabloul de distributie), este inchisa intr-o cutie de distributie si este formata dintr-un sistem de bare colectoare rigide, trifazat, alimentat de la bornele de joasa tensiune ale transformatorului prin barete de separare sau prin sigurante cu putere mare de rupere (MPR) sau sigurante cu maner (alimentare generala); pe acest circuit (general) sunt montate si transformatoarele de curent, din secundarul carora se alimenteaza infasurarile de curent ale contorului trifazat de energie activa a postului de transformare.

De pe barele generale sunt alimentate diverse circuite pentru consumatori, fiecare circuit fiind echipat cu sigurante fuzibile. Unele circuite de plecare pot avea contoare de energie activa si uneori chiar si contoare de energie reactiva. In cutia de distributie este si o lampa (L) cu intrerupator pentru interventii, la tablou, in timpul noptii.

Este posibil ca in cutia de distributie sa fie amplasat si punctul de comanda al sistemului de iluminatului public, care poate fi echipat cu ceas cu contacte electrice, cu o instalatie de aprindere in cascada sau una de aprindere locala.

In fig.21. se prezinta vederea laterala si din spate ale unui post de transformare aerian (PTA), montan pe stalp de beton armat vibrat, cu transformatorul instalat pe o platforma.

Racordul liniei electrice aeriene de 20 kV este prins de stalp cu izolatoare ce sunt prevazute cu descarcatoare cu coarne de 20 kV si cu electrozi antipasare. Prin cordoane din acelasi material ca al conductoarelor liniei electrice aeriene (otel-aluminiu), se face legatura liniei (LEA) cu bornele fixe ale cadrului de sigurante, echipat cu sigurante fuzibile, montat pe stalp in pozitie verticala, imediat deasupra transformatorului. Bornele inferioare ale cadrului cu sigurante fuzibile de medie tensiune sunt legate cu bornele de medie tensiune ale transformatorului instalat pe o platforma.

Cele patru borne (trei faze plus nulul) de joasa tensiune ale transformatorului, sunt legate prin conductoare flexibile izolate la tabloul de distributie . Aceste conductoare sunt protejate prin montarea intr-o teava verticala prinsa cu bride, teava ce este indoita in forma de carja in partea superioara (pentru a impiedica patrunderea apei de ploaie), iar la partea inferioara este prinsa etans de cutia de distributie; aceasta se monteaza la cca. 1,1 m de sol pentru a permite accesul personalului de exploatare.

Cutia de distributie este executata din tabla de otel si are doua usi, una in fata pentru acces la sigurante si contoare si alta in spate pentru acces la borne. Usile se pastreaza inchise cu lacat, iar cheile sunt la persoana de exploatare ce are drept de acces la instalatia electrica. Cutia de distributie are ,la partea superioara, o alta teava metalica, prin care, tot cu conductoare flexibile, izolate din aluminiu, se fac legaturile la conductoarele liniilor electrice aeriene de joasa tensiune.

Cele cinci conductoare ale LEA (trei faze, nulul si un conductor pentru alimentarea corpurilor sistemului de iluminat public), sunt prinse de stalp prin izolatoare de intindere si console metalice de intindere. Cutia de distributie are si la partea inferioara o legatura cu o teava metalica ce intra in pamant, teava in care se monteaza cablurile electrice subterane de joasa tensiune ale eventualelor plecari in cablu subteran.

Exista si varianta, post de transformare aerian (PTA) montat pe un stalp de beton, cu aceleasi elemente ca cel descris anterior, cu singura deosebire ca transformatorul nu mai este amplasat pe o platforma ci este agatat pe stalp.

2. Grupul electrogen.

Grupurile electrogene sunt surse care se instaleaza la consumatorii pentru alimentarea de baza (consumatori izolati, cabane, santiere in faza initiala, etc.) sau ca surse de rezerva de inlocuire . Aceasta ultima solutie se aplica in cazul consumatorilor care au receptori de categoria zero sau 1, ce necesita un nivel de siguranta ridicat in alimentare, care nu poate fi asigurat prin alimentarea din SE (sistemul extern,[11]). Din aceasta categorie fac parte receptorii vitali.

2.1. Grupul electrogen- sursa de rezerva de inlocuire

Receptorii vitali, care trebuiesc prevazuti cu alimentare de rezerva locala ( sursa electrica de inlocuire) se impart in doua categorii:

receptori care nu admit intreruperi in alimentare mai mari de o secunda ;

receptori care admit intreruperi in alimentare cu durate de 1-5 minute.

Alimentarea, in caz de indisponibilitate a sistemului extern (alimentarea de baza), a primei categorii de receptori se asigura de la sistemul intern prevazut cu surse de energie electrica neantreruptibile, iar receptorii din a doua categorie sunt alimentati de la sistemul intern (sursa de inlocuire ) prevazut cu grupuri electrogene.

Grupurile electrogene acopera gama de puteri 5-1400 kVA.

In fig.22. este prezentata o minicentrala electrica, ce cuprinde doua grupuri electrogene (astfel se asigura rezerva pentru alimentarea de inlocuire de baza pentru consumatori a caror receptori admit intreruperi mai mici de 5 minute).

Primul, denumit grup electrogen 'prioritar' va fi intotdeauna disponibil sa intre in functiune, in timp ce al doilea constituie rezerva pentru perioada lucrarilor de revizie si de reparatie respectiv, indisponibilitatea celui dintai.

Selectarea "grupului electrogen prioritar -grup electrogen de rezerva" se face manual. La indisponibilitatea sistemului extern , pornirea grupului electrogen prioritar are loc automat.

In momentul in care sistemul extern redevine disponibil, grupul electrogen se opreste automat. Pornirea grupului electrogen se efectueaza in gol. Dupa ce tensiunea si frecventa la bornele generatorului s-au stabilizat, conectarea receptorilor pe grup este automata. Tot acest proces se va incadra in intervalul de timp mentionat. Cand o sarcina mare este conectata la grupul electrogen, se produce, pentru scurt timp, o scadere de tensiune si de frecventa. Echipamentul de automatizare aflat in panoul grupului electrogen le readuce la valorile normale.

Un grup electrogen functioneaza stabil numai daca incarcarea este de cel putin o treime din puterea nominala a generatorului, la un factor de putere de 0,

La alegerea grupului electrogen, respectiv la determinarea puterii sale aparente, va trebui sa se tina seama de urmatorii factori : altitudinea locului unde este amplasat grupul, temperatura aerului din zona si umiditatea lui relativa, precum si de factorul de putere total al sarcinii, in cazul in care este mai mic de 0,8 (fig.23. pentru motorul primar si fig.2 pentru generator).

In afara celor mentionate mai trebuiesc avute in vedere urmatoarele :

a)-un grup electrogen poate fi supraancarcat cu un curent I<1,1I_n timp de o ora, dupa o functionare continua de 12 ore si o durata de functionare mai mare de 500 ore / an;

b)-un grup electrogen admite o supraancarcare cu un curent I<1,8 timp de 30 secunde, iar aceasta supraancarcare este admisa cel mult de doua ori, daca intre acestea exista o pauza de cel putin 10 minute.

In primul caz se acopera suprasarcinile accidentale, iar in al doilea caz se asigura pornirea unor motoare electrice cu rotor in scurtcircuit la care I_p=(5-7)I_{n .}

In cazul pornirii unor motoare electrice de putere mare care antreneaza utilaje cu pornire grea (ventilatoare, pompe centrifuge, turbocompresoare) este necesar sa se aiba in vedere ca socurile produse la pornirea lor pot avea ca efect scaderi de tensiune si de frecventa, pe care echipamentul electronic de protectie din panoul de comanda le va interpreta ca informatii de avarie, deconectand astfel grupul. De aceea, toate motoarele electrice a caror putere depaseste 10% din puterea generatorului, precum si cele care antreneaza utilaje cu pornire grea trebuiesc dotate cu demaroare electronice,

astfel incat curentul de pornire al unui motor electric nu va depasi de doua ori curentul lui nominal.

Cand puterea ceruta de consumatorii vitali depaseste 600700 kVA se recomanda un studiu tehnico-economic privind utilizarea a trei grupuri de putere mare. Astfel, reteaua receptorilor vitali s-ar diviza in doua coloane de puteri

apropiate, fiecare fiind deservita de un grup electrogen cu o putere egala cu jumatatea puterii cerute, iar al treilea grup, de aceeasi marime, constituie rezerva comuna.

Din punct de vedere al motorului primar, sunt preferate motoarele diesel racite cu apa si avand o turatie de 1500 rot/min.

Evident, minicentrala electrica, sursa de inlocuire [17] poate avea o configuratie mai simplificata, in functie de valoare acceptata a investitiei.

2.2. Grupul electrogen - sursa de baza.

Grupul electrogen este utilizat si ca sursa de baza pentru alimentarea cu energie electrica a cabanelor, a unor locuinte din zone izolate si chiar a utilajelor existente pe santiere.

Pentru alimentarea cu energie electrica a unei locuintei, se pot utiliza grupuri electrogene in varianta stationara sau mobila. In tabelul 5. sunt prezentate caracteristicile unor grupuri electrogene mobile cu puteri cuprinse intre 1,4 kVA si 5,5 kVA, care asigura o autonomie cuprinsa intre 1,5 si 3 ore de functionare.

Grupurile electrogene avand puteri cuprinse intre 2,5 kVA si cateva zeci de kVA, pot asigura, in conditii optime, alimentarea cu energie electrica a utilajelor existente pe santier.

Avantajele utilizarii grupurilor electrogene in alimentarea cu energie electrica a santierelor sunt urmatoarele :

-deschiderea si organizarea santierelor nu este conditionata de efectuarea unor lucrari de racordare la retelele electrice din zona;

-functionarea instalatiilor de pe santier nu este subordonata cerintelor specifice ale retelelor de distributie electrica, precum si limitarii varfului de sarcina in anumite perioade ale zilei si a realizarii unui factor de putere cat mai aproape de unitate;

-libertate absoluta de deplasare a echipelor de la un punct la altul;

-independenta totala fata de intreruperile in alimentare, determinate de avariile din reteaua furnizorului.

In functie de amplasarea si de structura santierului, se poate realiza o microcentrala electrica avand un grup electrogen de baza si unul - doua grupuri mai mici pentru acoperirea varfurilor de sarcina.

De asemenea, se poate recurge la grupurile electrogene portabile sau montate pe remorci. Este posibila si o combinatie intre aceste solutii.

Din punct de vedere constructiv, grupurile cu puteri sub 4kVA se pot executa fie in varianta portabila (manual), fie pe carucioare pe roti.

Grupurile mai mari se executa pe carucioare, remorci auto, sau in varianta stationara. Grupurile portabile, datorita gabaritelor mici si a maselor reduse, se recomanda a fi utilizate pentru alimentarea sculelor folosite in lucrari de finisaje interioare sau in zone izolate.

Grupurile electrogene actionate de sistemul mecanic al tractorului (fara motor primar) sunt deosebit de utile pe santiere. Ele sunt concepute pentru tractoare cu o putere de minimum 15 CP. Grupurile actionate de tractoare si destinate sudurii_, au mai multe tensiuni accesibile :

-o iesire in c.c. pentru un curent de sudura de 150 -300 A, in functie de electrozii folositi (3mm.6mm);

-o iesire de 12/24 V c.c. pentru incarcarea bateriilor de acumulatoare;

-o iesire in c.c. monofazata (220 V) sau trifazata (380/220 V) pentru alte utilizari.

Echipamentul electric din tablourile de comanda utilizate pentru grupurile ce se constituie in microcentrale, permite functionarea generatoarelor independent, in paralel cu reteaua sau cu un alt grup electrogen. Functionarea in paralel cu reteaua, asigura compensarea varfurilor de sarcina peste limitele impuse de furnizorul de energie electrica, precum si ameliorarea factorului de putere.

In cazul alimentarii santierelor de la retele in care se produc frecvent intreruperi este recomandata existenta unui grup electrogen cu pornire automata la intreruperea alimentarii de la sistemul extern si cu revenire automata la reaparitia tensiunii la acesta.

Variantele de functionare ale grupului sunt legate direct de tipul tabloului de comanda solicitat. Printre acestea se numara si sistemele de protectie la suprasarcina sau diferentiale, programatoarele electronice pentru porniri periodice - care pornesc si opresc grupurile conform unui program stabilit, precum si telecomenzile cu doua sau patru canale. Telecomenzile cu doua canale comanda pornirea si oprirea grupurilor, iar cele cu patru canale comanda in mod suplimentar si contactoarele din reteaua furnizorului extern si/sau ale grupului.

Tabelul 5.

3. Surse de energie electrica neAntreruptibile.

In diverse situatii este necesara asigurarea cu energie electrica de la o sursa care sa nu produca intreruperi sau deformari ale undei sinusoidale de tensiune. Aceasta este cazul echipamentelor de calcul, aparaturii electromedicale din salile de operatii si de terapie intensiva [8;17], al camerelor de comanda, al instalatiilor de avertizare si de stingere a incendiilor si mai ales al celor legate de siguranta nationala.

Pentru a sigura o alimentare neantrerupta sunt necesare trei elemente distincte :

a)-o sursa de energie electrica auxiliara, independenta de retea;

b)-un convertor al acestei energii in energie electrica, avand aceiasi parametri (numar de faze, tensiune, frecventa) cu reteaua de la care sunt alimentate in mod curent echipamentele;

c)-un sistem de urmarire a tensiunii din reteaua furnizorului extern, care sa faca comutarea pe sursa de siguranta , neatreruptibila, prevazuta de consumator.

Ca sursa de energie de siguranta, este preferata bateria de acumulatori, aflata in regim de incarcare permanenta. Aceste acumulatoare trebuie sa fie de tipul fara producere de gaze si fara intretinere iar reancarcarea lor se face automat prin intermediul unui redresor comandat.

Producatorii de UPS "Uninterruptible power Supply" (sursa de alimentare neantrerupta) - termen folosit in literatura de specialitate, utilizeaza elemente acumulatoare cu placi si acid sulfuric, avand in structura lor elemente de absorbtie si de conversie a gazelor rezultate atat in procesul de incarcare cat si in procesul de descarcare. Acestea au o durata de viata de 5-6 ani, dupa care capacitatea lor scade sub 80% din cea initiala. Unii constructori de acumulatoare nu mai folosesc acidul sulfuric, ci o pasta (gel) care permite functionarea lor in orice pozitie. Invertorul, care transforma tensiunea continua a acumulatoarelor in tensiune alternativa cu aceeasi

valoare si frecventa ca a retelei, este realizat cu tranzistoare MOS sau IGBT, comandate de un procesor specializat si acopera domeniul de la 300 VA la 700 kVA.

Cand parametrii energiei electrice furnizate de sursa de baza (sistemul electroenergetic) nu se mai incadreaza in limitele admise (valoare tensiune, frecventa, etc.) un comutator static (CS,fig.25), inclus in U.P.S., comuta receptorii (sarcina) de pe sursa de baza pe "invertor" care, alimentat fiind de la sursa de siguranta, conserva parametrii tensiunii si frecventei.

Acest mod de lucru este economic si mareste disponibilitatea echipamentului, deoarece alimentarea receptorilor se asigura, in regim normal de la sursa de baza, iar invertorul este folosit numai in cazul indisponibilitatii sursei de baza (U_b =0).

Un alt sistem este cel cu dubla conversie, fig.26. In acest caz, receptorii sunt conectati permanent la invertor, iar acesta, la randul lui, este alimentat, fie de la sursa de baza, fie de la sursa de siguranta, cand cea dintai nu mai este disponibila (pe seama comutatorului static CS, similar cu cel din fig.25.)

Invertorul functioneaza neintrerupt, iar la defectarea lui accidentala se trece automat pe sursa de baza (ICS). Acest mod de lucru are dezavantajul unui randament energetic mai mic, datorita dublei conversii, insa receptorii sunt permanent alimentati de la o sursa de energie electrica cu parametrii de calitate corespunzatori.

S-au realizat si convertoare cu tripla conversie, care fata de cele precedente dispun de un circuit specializat pentru corectia factorului de putere.

Normativele europene impun functionarea la cos f

Daca se estimeaza ca intreruperile in alimentare pot fi de durata mare si frecvente (de ex.cateva ore), utilizarea acumulatoarelor drept sursa de siguranta nu este recomandabila, deoarece costul lor este ridicat si necesita spatii mari de instalare. In acest caz este preferabil sa se utilizeze grupuri electrogene cu pornire rapida, automata, a caror intrare in regim, in plina sarcina, se face in mai putin de 1 minut. Ca urmare, bateria de acumulatoare, se va dimensiona pentru asigurarea alimentarii pentru o durata de cateva minute, necesara pornirii grupului electrogen.

Bateria de pornire a grupului este mentinuta permanent incarcata.

In cazul utilizarii sistemelor de conectare statica a ondulatoarelor, intreruperea alimentarii in timpul comutarii este de maxim 30 milisecunde in regim asincron, iar in cazul regimului sincron (ondulatorul conectat permanent la retea) timpul de comutare se reduce la 0,1 milisecunde.