Dintre formele sub care se consumă energia, un loc deosebit îl ocupă energia electrică fapt dovedit şi de creşterea continuă a ponderii energiei primare transformată în energie electrică (peste 40%, în prezent).
Avantajele deosebite pe care
le prezintă energia electrică în raport cu alte forme de energie - poate fi
obţinută, cu randamente bune, din oricare altă formă de energie, poate fi
transmisă rapid şi economic la distanţe mari, se poate distribui la un număr
mare de consumatori de puteri diverse, se poate transforma în alte forme de
energie, în condiţii avantajoase, este "curată", adică odată
produsă nu este poluantă, se pretează bine la automatizări, se poate măsura
cu precizie etc. - au determinat extinderea continuă a domeniilor de utilizare
a acesteia şi implicit a crescut numărul şi puterea instalaţiilor destinate
acestui scop.
Deoarece energia electrică
solicitată de consumatori nu poate fi stocată, ea trebuie utilizată chiar în
momentul producerii sale. Această condiţie este îndeplinită întrucât
producerea, transportul, distribuţia şi utilizarea energiei electrice sunt
legate una de alta şi decurg în cadrul unui ansamblu de instalaţii ce alcătuiesc
sistemul energetic (SE).
Schema de
principiu a SE
EP-energie
primară; IP-instalaţie primară; ITr-instalaţie de transport;
MP-maşină
primară; GS-generator sincron; CE-centrală electrică; SEV-staţie de
evacuare; LT-linie de transport; SD-staţie de distribuţie;
LD-linie de
distribuţie; PT-post de transformare; CMT-consumator de medie tensiune;
CMJ- consumator de joasă tensiune.
|
Prin
sistem electroenergetic (SEE) sau sistem electric se înţelege partea electrică
a sistemului energetic, începând cu generatoarele electrice până la
receptoarele electrice inclusiv. În cadrul SEE, instalaţiile de producere,
transport distribuţie şi utilizare a energiei electrice sunt interconectate într-un
anumit mod şi au un regim comun şi continuu de producere şi consum a energiei
electrice.
Energia electrică necesară alimentării consumatorilor din sistemele electroenergetice este produsă de generatoarele din centralele electrice, la nivel de medie tensiune (6-24)kV. În centralele electrice, diverse forme de energie din resursele primare se transformă succesiv, cu ajutorul unor maşini şi agregate, în energie mecanică şi ulterior în energie electrică. Legătura dintre sursele de energie electrică (generatoare) şi consumatori este asigurată de instalaţiile de transport şi distribuţie a energiei electrice, adică de reţeaua electrică (RE).
Energia electrică necesară alimentării consumatorilor din sistemele electroenergetice este produsă de generatoarele din centralele electrice, la nivel de medie tensiune (6-24)kV. În centralele electrice, diverse forme de energie din resursele primare se transformă succesiv, cu ajutorul unor maşini şi agregate, în energie mecanică şi ulterior în energie electrică. Legătura dintre sursele de energie electrică (generatoare) şi consumatori este asigurată de instalaţiile de transport şi distribuţie a energiei electrice, adică de reţeaua electrică (RE).
Legătura dintre sursele de energie electrică
(generatoare) şi consumatori este asigurată de instalaţiile de transport şi
distribuţie a energiei electrice, adică de reţeaua electrică (RE). Reţeaua
electrică este alcătuită din următoarele elemente principale: linii
electrice aeriene (LEA) şi în cabluri (LEC), staţii şi posturi de
transformare, elemente secundare etc.
Reţea de înaltă tensiune | Linii electrice subterane |
Liniile electrice aeriene sunt uşor accesibile, dar ocupă
spaţii mari şi sunt supuse permanent acţiunii distrugătoare a
factorilor atmosferici şi poluanţi.
Liniile electrice subterane nu aglomerează spaţiile aeriene, nu prezintă
pericol de electrocutare directă, au siguranţă mare în exploatare dar sunt
scumpe şi greu accesibile, de aceea se folosesc în cazul legăturilor
submarine, în apropierea aeroporturilor, pe sub căile ferate.
Tensiunea nominală a liniei are una din valorile standardizate: 380V, 6KV,
10KV, 20KV, 35KV, 110KV, 220KV, 40KV.
Staţii de transformare | Staţii electrice de distribuţie |
Prezenţa
în SEE a instalaţiilor de transport şi distribuţie a energiei electrice este necesară din următoarele considerente:
- asigură transportul energiei la distanţe mari, din zonele de producere spre centrele de consum, transportul sub formă de energie electrică fiind soluţia economică;
- acceptă diferenţa dintre tensiunea nominală a generatoarelor şi cea a consumatorilor, diferenţa dintre tensiunea nominală a liniilor de transport şi cea a consumatorilor, diferenţa dintre puterea transportată şi cea solicitată individual de către receptoare;
- asigură transportul energiei la distanţe mari, din zonele de producere spre centrele de consum, transportul sub formă de energie electrică fiind soluţia economică;
- acceptă diferenţa dintre tensiunea nominală a generatoarelor şi cea a consumatorilor, diferenţa dintre tensiunea nominală a liniilor de transport şi cea a consumatorilor, diferenţa dintre puterea transportată şi cea solicitată individual de către receptoare;
- funcţionarea interconectată a centralelor din SEE sau
funcţionarea interconectată a SEE aparţinând unor zone teritoriale diferite
impun existenţa unei reţele de legătură etc.
Principalele
cerinţe impuse reţelelor electrice sunt:
-
continuitatea alimentării cu energie electrică a consumatorilor;
-
siguranţa în funcţionare;
-
calitatea energiei electrice furnizate consumatorilor;
-
dezvoltarea ulterioară a reţelei;
-
eficienţa economică a investiţiilor;
-
cerinţe suplimentare impuse de impactul cu mediul înconjurător.
Continuitatea alimentării cu energie electrică a consumatorilor este o
cerinţă esenţială pe care trebuie să o îndeplinească o reţea electrică.
Alimentarea consumatorilor trebuie asigurată practic fără întrerupere (sau
la un nivel de întrerupere admis, de valoare mică), indiferent de regimul şi
starea sistemului. Acest deziderat se realizează în primul rând prin alegerea
unei configuraţii adecvate a reţelei dar depinde direct de siguranţa în funcţionare
a reţelei.
Întreruperea alimentării cu energie electrică afectează consumatorii
în mod diferit. În funcţie de natura efectelor produse de întreruperea
alimentării cu energie electrică, receptoarele se încadrează în următoarele
categorii:
- categoria zero, la care întreruperea
în alimentarea cu energie electrică poate duce la explozii, incendii,
distrugeri de utilaje sau pierderi de vieţi omeneşti. În această categorie
intră, spre exemplu: calculatoarele de proces, instalaţiile de ventilaţie şi
evacuare a gazelor nocive sau a amestecurilor explozive, instalaţiile de răcire
la cuptoarele de inducţie etc.;
- categoria I, la care întreruperea
alimentării conduce la dereglarea proceselor tehnologice în flux continuu,
necesitând perioade lungi pentru reluarea activităţii la parametrii
cantitativi şi calitativi existenţi în momentul întreruperii, sau la
rebuturi importante de materii prime, materiale auxiliare etc., fără a exista
posibilitatea recuperării producţiei nerealizate. Se pot încadra în această
categorie: podurile rulante de turnare în oţelării, cuptoarele de topit sticlă,
incubatoarele, staţiile de pompe pentru evacuarea apelor din mine etc.;
- categoria a II-a cuprinde
receptoarele la care întreruperea alimentării conduce la nerealizări de
producţie, practic numai pe durata întreruperii, iar producţia nerealizată
poate fi, de regulă, recuperată. În această categorie se pot încadra:
cuptoarele pentru tratamente chimice, compresoarele de aer, instalaţiile de
extracţie, maşinile prelucrătoare pentru producţia de serie etc.;
- categoria a III-a cuprinde
receptoarele de mică importanţă care nu se încadrează în categoriile
precedente, cum ar fi: receptoarele din ateliere, depozite, secţii auxiliare,
cum şi cele aparţinând consumatorilor casnici şi rurali.
Prin siguranţa
în funcţionare a unei reţele electrice se înţelege capacitatea acesteia
de a suporta solicitările care apar în funcţionarea ei fără consecinţe
inacceptabile pentru instalaţiile şi aparatele ce o compun, fără prejudicii
pentru personalul de deservire, pentru construcţiile sau obiectivele învecinate.
Datorită diversităţii elementelor care alcătuiesc reţeaua electrică
şi a numeroaselor incidente care apar în exploatarea acesteia, realizarea unei
siguranţe absolute în funcţionarea unei reţele electrice este deosebit de
dificilă şi iraţională. În exploatarea unei reţele electrice pot apare
solicitări foarte mari sau mai multe avarii simultane, independente unele de
altele, frecvenţa de apariţie în ambele situaţii fiind foarte mică.
Calitatea
energiei electrice furnizate consumatorilor
reprezintă o cerinţă esenţială în exploatarea reţelelor electrice şi se
apreciază în funcţie de următorii parametri: tensiunea de alimentare,
frecvenţa, gradul de simetrie al sistemului trifazat de tensiuni şi puritatea
undei de tensiune, dorită de formă sinusoidală.
O bună calitate a energie furnizate impune ca tensiunea de alimentare şi
frecvenţa să fie cât mai apropiate de valorile nominale, iar fluctuaţiile de
tensiune şi frecvenţă în jurul acestor valori să fie cât mai reduse atât
ca valoare cât şi ca frecvenţă. Abaterile admise sunt de cca. ±5% pentru
tensiuni, respectiv ±0,5% pentru frecvenţă.
Dezvoltarea
ulterioară a reţelei este
o cerinţă potrivit căreia reţeaua electrică existentă trebuie să permită
o extindere (dezvoltare) viitoare fără ca prin aceasta gradul ei de siguranţă
şi simplitatea manevrelor să sufere modificări esenţiale.
Eficienţa
economică a investiţiilor
este cerinţa care impune ca transportul şi distribuţia energiei electrice să
se realizeze cu cheltuieli minime la o anumită putere transferată. Creşterea
eficienţei economice a investiţiilor se realizează prin:
-
reducerea la maxim a cheltuielilor de investiţii prin adoptarea soluţiilor
celor mai ieftine dintr-un număr de soluţii posibile, care satisfac condiţiile
tehnice impuse;
-
reducerea pierderilor de putere pe elementele reţelei, prin alegerea unor
aparate şi instalaţii ce prezintă randamente ridicate şi prin exploatarea raţională
a acestora.
Cerinţele
suplimentare impuse de impactul cu mediul înconjurător
acţionează ca restricţii, care trebuie respectate în mod obligatoriu. De
exemplu, se impun restricţii de poluare estetică, fonică, atmosferică sau de
deviere a traseelor în cazul unor zone urbane (chiar dacă soluţia
tehnico-economică recomandă ca o linie de înaltă tensiune să treacă prin
centrul unei zone urbane, această soluţie nu poate fi acceptată şi traseul
se modifică corespunzător).
Riscuri
privind impactul reţelelor electrice asupra mediului
Impactul
reţelelor electrice asupra mediului înconjurător poate fi privită din cel puţin
două puncte de vedere, şi anume:
v
ca influenţă a reţelelor electrice asupra mediului ambiant;
v
ca influenţă a mediului ambiant asupra reţelelor electrice.
Principalele
tipuri de poluări pe care reţelele electrice le generează asupra mediului înconjurător
sunt:
- vizuală, determinată de posibilele deteriorări ale peisajului;
Modificarea peisajului cauzată de cablurile
electrice
|
- sonoră, determinată în principal de:
- zgomote generate la funcţionarea reţelelor electrice si în special, a transformatoarelor;
- zgomote generate de descărcarea corona pe liniile de înaltă şi foarte înaltă tensiune;
- electromagnetică, determinată de:
- efecte luminoase ale descărcării corona;
- perturbaţiile radio în domeniul TV;
- influenţele câmpului electric şi magnetic asupra organismelor vii;
- psihică datorată riscurilor de accidente, determinate în mod obiectiv de:
- teama generată la apropierea de reţele electrice şi de efecte vizuale şi sonore ale acestora;
- accidente, cu generarea unor situaţii majore (decese);
- ecologică, determinată de:
- gradul de ocupare a terenurilor;
- gradul de defrişare a pădurilor;
- influenţa asupra instalaţiilor şi construcţiilor etc.