EC-ISFVS 2.1. Sistemul electroenergetic și rețele electrice

Definiție

Sistemul electroenergetic reunește instalațiile de producere, transport, distribuție și utilizare

Sistemul electroenergetic (SEE) reprezintă ansamblul instalațiilor electrice de producere, transport, distribuție și utilizare a energiei electrice, interconectate într-un anumit mod și având un regim comun și continuu de producere și consum de energie electrică.

Structura sistemului electroenergetic. Conform definiției, sistemul electroenergetic cuprinde:

instalațiile electrice de producere a energiei electrice (generatoarele din centralele electrice);
instalațiile electrice de transport al energiei electrice (linii aeriene și subterane, stații de transformare);
instalațiile electrice de distribuție a energiei electrice (linii, posturi de transformare, tablouri de distribuție, coloane, circuite);
instalațiile electrice de utilizare a energiei electrice (receptoare electrice).

Reprezentarea schematică a unui sistem electroenergetic.

Abrevieri din schemă

Figura prezintă componentele principale ale sistemului electroenergetic

CTE – centrală termoelectrică, CHE – centrală hidroelectrică, CNE – centrală nuclear-electrică, ST1 – stație de transformare ridicătoare de tensiune, ST2 – stație de transformare coborâtoare de tensiune, LEA – linii electrice aeriene, LEC – linii electrice în cablu, PT – post de transformare, R1 – receptoare de MT (medie tensiune), R2 – receptoare de JT (joasă tensiune).

Sursa: https://www.researchgate.net/publication/341250889_INSTALATII_SI_RETELE_ELECTRICE_ALE_CLADIRILOR

Rețea electrică

Rețeaua electrică este partea SEE destinată transportului și distribuției energiei

Prin rețea electrică se înțelege partea din sistemul electroenergetic destinată transportului și distribuției energiei electrice. Practic, este constituită din linii electrice aeriene, linii electrice în cablu, stații și posturi de transformare, puncte de alimentare, tablouri de distribuție.

Energia electrică produsă la centralele electrice este transmisă spre consumatori prin rețelele electrice constituite din linii electrice, stații de transformare, stații de conexiuni și posturi de transformare. Reieșind din importanța alimentării cu energie electrică pentru economia națională, rețelele electrice trebuie să satisfacă o serie de condiții tehnice și economice, dintre care cele mai importante sunt: asigurarea continuității în alimentarea cu energie electrică a consumatorilor (în funcție de natura efectelor produse de întreruperea alimentării), siguranța în funcționare, asigurarea parametrilor calitativi ai energiei electrice furnizate consumatorilor, eficiența economică a investițiilor. Transmiterea energiei electrice spre consumatori se face la diferite nivele (trepte) de tensiune, stabilite pe baza unor criterii tehnico-economice, ținând seama de pierderile de energie, precum și de valoarea investițiilor.

Tensiunile nominale standardizate în Republica Moldova între fazele rețelelor de curent alternativ sunt: 0,4; (6); 10; (35); 110; 330; 400 kV.

În funcție de tensiune, în practică se delimitează următoarele categorii de rețele:

rețele de joasă tensiune (JT), cu tensiuni sub 1 kV;
rețele de medie tensiune (MT), pentru care se utilizează treptele de (6); 10; (35) kV;
rețele de înaltă tensiune (IT), la care se referă treapta de 110 kV;
rețele de foarte înaltă tensiune (FIT), cu tensiuni peste 330 kV.

Linii electrice

Liniile electrice se clasifică după scopul pentru care au fost construite

Din punctul de vedere al scopului pentru care au fost construite, se pot distinge două categorii de linii electrice: linii de transport și linii de distribuție. Liniile de transport sunt destinate să asigure transmiterea unor puteri electrice importante (zeci sau sute de MW) la distanțe relativ mari (zeci sau sute de kilometri); acestea pot fi:

linii de legătură sau de interconexiune între două zone sau noduri ale sistemului electroenergetic;
linii de transport al energiei electrice de la un nod al sistemului electroenergetic până la un centru (zonă) de consum.

Liniile de distribuție au o configurație mai complexă și asigură transportul unor puteri relativ reduse pe distanțe mai scurte și la un grup limitat de consumatori.

Delimitarea liniilor de transport și de distribuție după valoarea tensiunilor nominale nu este netă. Astfel, tensiunile liniilor de transport sunt, de regulă, 400 kV și 330 kV și mai rar 110 kV, în timp ce rețelele electrice de distribuție au tensiunile nominale 0,4 kV, 6 kV, 10 kV, 35 kV, mergând până la 110 kV sau chiar 330 kV (în cazul marilor consumatori). Din punct de vedere constructiv, liniile electrice se realizează sub formă de linii electrice aeriene (LEA), montate pe stâlpi și linii electrice în cablu (LEC), pozate subteran.

Consumatori

Consumatorii utilizează energia electrică pentru iluminat, procese industriale, servicii și transport

Consumatorii de energie electrică sunt orice echipamente, dispozitive sau utilizatori care utilizează energia electrică pentru a satisface diverse nevoi, cum ar fi iluminatul, încălzirea, răcirea, alimentarea echipamentelor electronice, sau operarea unor procese industriale. Aceștia pot fi împărțiți în mai multe categorii, în funcție de tipul de consum și de scopul utilizării energiei electrice.

Tipuri de consumatori

Consumatorii de energie electrică se grupează după domeniul de utilizare

1

Consumatorii rezidențiali (casnici)

Consumatorii rezidențiali sunt utilizatori individuali, cum ar fi gospodăriile și apartamentele, care folosesc energie electrică pentru activitățile zilnice. Aceștia utilizează energie electrică prin intermediul unor receptoare, cum ar fi:

Iluminat: becuri, lămpi, LED-uri.
Electrocasnice: frigidere, televizoare, mașini de spălat, aspiratoare, cuptoare cu microunde.
Sisteme de încălzire și răcire: aer condiționat, încălzitoare electrice, pompe de căldură.
Echipamente electronice: computere, telefoane, calculatoare, aparate de radio și televizoare.

2

Consumatorii industriali

Consumatorii industriali sunt unități sau complexe industriale care utilizează cantități mari de energie electrică pentru a desfășura procesele de producție sau pentru a opera echipamente industriale. Aceștia utilizează energie electrică prin intermediul unor receptoare, cum ar fi:

Motoare electrice: utilizate pentru acționarea utilajelor industriale, pompelor, ventilatoarelor sau compresoarelor.
Sisteme de iluminat industrial: utilizate pentru iluminarea halelor de producție și depozitelor.
Forje și cuptoare: utilizate pentru procese de topire, fierbere, forjare a metalelor.
Echipamente de refrigerare industrială: utilizate în depozitele frigorifice sau unitățile de procesare alimentară.
Sisteme automatizate: utilizarea roboților industriali și a echipamentelor controlate de computere pentru diverse procese de producție.

3

Consumatorii comerciali

Consumatorii comerciali sunt firme, birouri sau unități comerciale care utilizează energie electrică pentru activitățile lor economice. Exemple de consumatori comerciali și de receptoare utilizate:

Birouri: iluminat, calculatoare, imprimante, sisteme de climatizare.
Magazine și centre comerciale: iluminat, vitrine frigorifice, sisteme de climatizare.
Restaurante și hoteluri: echipamente de bucătărie, aer condiționat, iluminat.
Sisteme de semnalizare: panouri de iluminat sau semne electronice.

4

Consumatorii instituționali

Consumatorii instituționali sunt instituții publice sau organizații care utilizează energie electrică pentru funcționarea lor zilnică. Exemple de consumatori instituționali și de receptoare utilizate:

Școli și universități: iluminat, echipamente educaționale, computere, sisteme de climatizare.
Spitale și clinici: echipamente medicale, iluminat, sisteme de climatizare.
Administrații publice: echipamentele necesare funcționării.

5

Consumatori de transport electric

Consumatori de transport electric: acestea sunt vehicule sau sisteme de transport care utilizează energia electrică pentru propulsie. Exemple de consumatori de transport electric:

Tramvaie și troleibuze: utilizează energie electrică pentru a se deplasa pe trasee prestabilite.
Mașini electrice: automobilele electrice care sunt alimentate direct din rețeaua electrică.

Tipul de consum

Consumatorii pot fi clasificați și după modul de consum

A

Consumatori activi

Acestea sunt dispozitive care consumă energia electrică în mod constant pentru a îndeplini o sarcină specifică, precum iluminatul sau motoarele electrice. Exemplu: frigidere, becuri, mașini de spălat.

P

Consumatori pasivi

Acestea sunt echipamente care, deși pot consuma energie electrică, nu sunt active în mod continuu. De exemplu, o instalație de iluminat cu întrerupătoare care nu este pornită, dar poate consuma energie atunci când este activă.

V

Consumatori de sarcină variabilă

Acestea sunt echipamentele care au un consum de energie care variază în funcție de utilizare, cum ar fi computerele, sistemele de climatizare, echipamentele industriale.

Impact

Consumatorii influențează cererea și funcționarea rețelei electrice

1

Consum de vârf

Anumite tipuri de consumatori, cum ar fi sistemele de climatizare sau echipamentele industriale mari, pot contribui la o cerere mare de energie în anumite perioade ale zilei (dimineața sau seara). Acesta poate duce la fluctuații de tensiune și poate solicita suplimentarea producției de energie.

2

Consum eficient

Rețelele electrice moderne pun un accent mare pe consumul eficient de energie, prin utilizarea unor echipamente mai eficiente și prin managementul cererii de energie (de exemplu, folosirea de sisteme de monitorizare și control).

Tendințe

Dezvoltarea și extinderea rețelelor electrice țin cont de factori tehnici, economici și de mediu

Tendințe privind evoluția rețelelor electrice. La dezvoltarea și extinderea rețelelor electrice trebuie să se țină seama de anumiți factori, dintre care cei mai importanți sunt: poluarea mediului înconjurător; ocuparea terenurilor agricole; influențe electrostatice și electromagnetice; perturbații radio-tv; zgomot acustic. La nivelul producției, transportului și distribuției energiei electrice, se constată următoarele tendințe:

deregularizarea sistemelor electroenergetice prin trecerea de la o structură monopolistă, integrată pe verticală, la o structură bazată pe concurență la nivelul fiecărei activități (producere, transport și distribuție);
liberalizarea pieței de energie electrică, bazată pe: concurența la nivelul producției prin aplicarea mecanismului de cerere și ofertă; libera alegere a furnizorului de către consumatori; deschiderea pentru transportatori; separarea producției de transport și distribuție;
promovarea surselor de producere dispersată (distribuită sau descentralizată);
creșterea ponderii energiei regenerabile în ansamblul consumului de energie primară pentru producerea energiei electrice;
interconexiunea sistemelor electroenergetice; prezintă următoarele avantaje: creșterea robusteții sistemului electroenergetic; îmbunătățirea stabilității în funcționare; creșterea siguranței în alimentarea consumatorilor; posibilitatea aplatizării curbei de sarcină.

La nivelul exploatării rețelelor electrice, se constată următoarele tendințe:

utilizarea sistemelor informatice și a sistemelor de control de tip SCADA în conducerea proceselor și transformarea în rețele electrice inteligente (Smart Grid);
creșterea randamentului activităților de transport și distribuție a energiei electrice prin utilizarea echipamentelor performante și optimizarea regimurilor de funcționare;
îmbunătățirea calității energiei electrice, în special prin reducerea duratei întreruperilor în alimentarea consumatorilor.

Verificare

Întrebări pentru autoevaluare

Care sunt principalele tipuri de rețele electrice și care este rolul fiecăruia?
Ce rol joacă rețelele de transport al energiei electrice?
Enumerați categoriile de rețele în funcție de tensiunile utilizate în Republica Moldova.
Care sunt principalele componente ale unei rețele de distribuție și cum ajută acestea la furnizarea energiei electrice către consumatori?

Sistemul electroenergetic și rețele electrice

De la producerea energiei până la consumator