Transportul si distributia energiei electrice

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).

  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;

- funcţionarea interconectată a centralelor din SEE sau funcţionarea interconectată a SEE aparţinând unor zone teritoriale diferite impun existenţa unei reţele de legătură etc.

Harta SEN (clic pe imagine)

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.

În cazul liniilor electrice de medie şi joasă tensiune riscurile pe care le poate genera impactul acestora cu mediul înconjurator se referă, în principal la: gradul de ocupare a terenurilor, gradul de defrisare a padurilor, gradul de poluare vizuala, impactul cu diferitele constructii si instalatii etc.