Proiect Managementul Energiei

PROIECTMANAGEMENTUL ENERGIEI

Marian Ákos1741

1.) Se consideră rețeaua de distribuție a unui consumator industrial racordat la sistemul energetic

național printr-o stație de transformare 110/6kV cu puterea de 16 MVA. Să se determine:

a.) Dimensionarea trasformatorului T1

b.) Varianta optimă de compensare a puterii reactive (punctul de delimitare fiind bara de 110 kV).

Se dă:

M1: PM1=2500 kW lM1=0.89

M2: PM2=1000 kW lM2=0.87

M3: PM3=2500 kW lM3=0.89

L1: (2x3x120) Al - 740 m1

L2: (3x3x150) Al - 1184 m

L3: (3x240) Al - 888 m

L4: (2x3x240) Al - 740 m

L5: (3x3x150) Al - 1480 m

L6: (3x3x120) Al - 1184 m

Cons1=(400+j300)(1.2)=480+j360 kVA

Cons4=(1400+j1000)(1.2)=1680+j1200 kVA

Cons5=(800+j500)(1.2)=960+j600 kVA

Cons7=(1000+j700)(1.2)=1200+j840 kVA

Obs. Put. aparentă complexă=Put. act + j*Put. react.

a.) Cons1=480+j360 kVA

P=480 kW;

Q=360 kVAr;

S=√P2+Q2=√4802+3602=600kVA

2

Tabel 1. Parametrii transformatoare/cabluri

Transformatoare Cabluri

ST U1/U2 DPFe DPCu usc i0 s r0 x0 Y0

(kVA) (kV) (kW) (kW) (%) (%) (mm2) (Ω/km) (Ω/km) (S/km)630 6/0,4 1,3 8,4 4 1,8 120 0,257 0,08 0,000144

1000 6/0,4 1,7 13 6 1,5 150 0,204 0,08 0,000171600 6/0,4 2,6 20 6 1,4 240 0,133 0,08 0,00033

16000 110/6 24 97 11 1,2

Tabel 2.1 Parametrii transformatoarelor:

ST [kVA] 630 2000 1600 16000

ur [%] 1,3333 1,3000 1,2500 0,606

ux [%] 3,7712 5,8575 5,8683 10,983

DQFe [kVAr] 11,3400 15,0000 22,4000 192

Tabel 2.2 Parametrii liniilor:

Tronson

Nr. Lin. Paral.

Nr. Faze s l r0 x0 Y0 R X Y

(mm2) (km)

(Ω/km)

(Ω/km) (S/km) (Ω) (Ω) (S)

L1 (1-7) 2 3 120 0,74 0,257 0,080,00014

40,095

10,029

60,00021

3

L2 (2-8) 3 3 1501,18

4 0,204 0,080,00017

00,080

50,031

60,00060

4

L3 (3-9) 1 3 2400,88

8 0,133 0,080,00033

00,118

10,071

00,00029

3L4 (4-10) 2 3 240 0,74 0,133 0,08

0,000330

0,0492

0,0296

0,000488

L5 (5-11) 3 3 150 1,48 0,204 0,08

0,000170

0,1006

0,0395

0,000755

L6 (6-12) 3 3 120

1,184 0,257 0,08

0,000144

0,1014

0,0316

0,000511

Tabel 3. Puterile consumatorilor (P,S,Q)

ConsumatorPc Qc Sc l U

(kW) (kVAr) (kVA) - (V)Cons. 1 480 360,00 600,00 0,80 0,40Cons. 2 (M1) 2500 1280,79 2808,99 0,89 6,00Cons. 3 (M2) 1000 566,73 1149,43 0,87 6,00Cons. 4 1680 1200,00 2064,56 0,81 6,00Cons. 5 960 600,00 1132,08 0,85 0,40

3

Cons. 6 (M3) 2500 1280,79 2808,99 0,89 6,00Cons. 7 1200 840,00 1464,79 0,82 0,40

Tabel 4.Rezistența/Reactața echivalentă transformatoarelor și pierderile de putere reactivă în Fe a transformatoarelor

ST DPFe DPCu usc i0 U ur ux Rtrafo Xtrafo DQFe

(kVA) (kW) (kW) (%) (%) (kV) (%) (%) (Ω) (Ω) (kVAr)

630 1,3 8,4 4 1,8 6,01,333

3 3,77120,761

9 2,1550 11,34

2000 1,7 13 6 1,5 6,01,300

0 5,85750,234

0 1,0543 15

1600 2,6 20 6 1,4 6,01,250

0 5,86830,281

3 1,3204 22,4

16000 24 97 11 1,2 110,00,606

010,983

04,582

983,058

9 192

Tabel 5. Pierderile de putere activă/reactivă a transformatoarelor

Trafo P DPFe DQFe Un l XT RT DPtrafo DQtrafo

(kW) (kW) (kVAr) (kV) - (Ω) (Ω) (kW) (kVAr)T1

(cons1) 480 1,3 11,34 6,0 0,80 2,1550 0,7619 8,92 32,89T2

(cons5) 960 2,6 22,4 6,0 0,85 1,3204 0,2813 12,61 69,41T3

(cons7) 1200 3,4 30 6,0 0,82 1,0543 0,2340 17,35 92,84

Tabel 6. Puterile totale și factorul de putere în punctele 7,8,9,10,11,12

Punct Pc Qc Sc DPtrafo

DQtrafo PT QT ST l

(kW) (kVAr) (kVA) (kW) (kVAr) (kW) (kVAr) (kVA) -

Punct 7 480 360,000 600,000 8,91932,89

0 488,919 392,890 627,2200,78

Punct 8 25001280,78

82808,98

9 0,000 0,0002500,00

01280,78

82808,98

90,89

Punct 9 1000 566,7261149,42

5 0,000 0,0001000,00

0 566,7261149,42

50,87

Punct 10' 1680

1200,000

2064,558 0,000 0,000

1680,000

1200,000

2064,558

0,81

Punct 10 960 600,0001132,07

812,61

369,40

5 972,613 669,4051180,71

10,82

Punct 11 25001280,78

82808,98

9 0,000 0,0002500,00

01280,78

82808,98

90,89

Punct 12 1200 840,000 1464,78 17,34 92,83 1217,34 932,839 1533,66 0,7

4

7 6 9 6 3 9

Tabel 7. Pierderi de putere activă/reactivă a liniilor și aportul capacitiv al cablurilor

Linie P U l R X Y DPlinie DQlinie QC

(kW) (kV) - (Ω) (Ω) (S) (kW) (kVAr) (kVAr)L1 488,919 6 0,78 0,0951 0,0296 0,0002 1,039 0,323 7,672

L22500,00

0 6 0,89 0,0805 0,0316 0,0006 17,646 6,920 21,738

L31000,00

0 6 0,87 0,1181 0,0710 0,0003 4,334 2,607 10,549

L42652,61

3 6 0,82 0,0492 0,0296 0,0005 14,395 8,659 17,582

L52500,00

0 6 0,89 0,1006 0,0395 0,0008 22,058 8,650 27,173

L61217,34

6 6 0,79 0,1014 0,0316 0,0005 6,627 2,063 18,414

obs. L4-P=Pcons4+Pcons5+PierdTrans, Fact. de put=P/Scons4+Scons5.

Tabel 8. Puterile totale și factorul de putere în punctele 1,2,3,4,5,6

Punct PT QT ST

DPlinie

DQlinie QC Ptotal Qtotal Stotal l

(kW) (kVAr) (kVA) (kW)(kVAr

) (kVAr) (kW) (kVAr) (kVA) -Punct

1488,91

9392,89

0627,22

0 1,0390,32

3 7,672489,95

8385,54

1623,45

90,79

Punct 2

2500,000

1280,788

2808,989

17,646

6,920

21,738

2517,646

1265,970

2818,018

0,89

Punct 3

1000,000

566,726

1149,425 4,334

2,607

10,549

1004,334

558,784

1149,316

0,87

Punct 4

2652,613

1869,405

3245,155

14,395

8,659

17,582

2667,008

1860,482

3251,819

0,82

Punct 5

2500,000

1280,788

2808,989

22,058

8,650

27,173

2522,058

1262,265

2820,300

0,89

Punct 6

1217,346

932,839

1533,663 6,627

2,063

18,414

1223,973

916,488

1529,072

0,80

Tabel 9.

Total:Ptotal Qtotal Stotal l(kW) (kVAr) (kVA) -

10424,98 6249,53 12154,70 0,858

5

Tabel 10. Pierderile de putere activă/reactivă a transformatorului de ST =1,6 MVA

P U l DPFe DQFe Rtrafo Xtrafo DPtrafo DQtrafo

(kW) (kV) - (kW) (kVAr) (Ω) (Ω) (kW) (kVAr)10424,9

8 110,00 0,86 24,00 192,00 4,5829 83,0589 79,96 1206,12

Tabel 11. Puterile și factorul de putere în punctul de delimitare

Rezultate in punctul de delimitare:

Ptotal Qtotal Stotal l(kW) (kVAr) (kVA) -

10504,93 7455,65 12881,78437 0,8155

b.) lnatural=0.83 (factorul de putere existent, înainte de compensare)

lneutral=0.92 (factorul de putere dorit, după compensare)

QCB=P (tg (arccos λnat )−tg (arccos λneut ))=¿2980,57kVAr

Qales=3000kVAr

6

Soluția I.

lnatural lneutral P QBC Qales

- - (kW) (kVAr) (kVAr)

0,82 0,92 10504,93 2980,57 3000

ConsumatorPc Qc Qcond Qnou Sc(nou) l

(kW) (kVAr) (kVAr) (kVAr) (kVA) -Cons. 1 480 360,00 100,00 260,00 545,89 0,879

7

Cons. 2 (M1) 2500 1280,79 750,00 530,79 2555,73 0,978Cons. 3 (M2) 1000 566,73 400,00 166,73 1013,80 0,986Cons. 4 1680 1200,00 400,00 800,00 1860,75 0,903Cons. 5 960 600,00 200,00 400,00 1040,00 0,923Cons. 6 (M3) 2500 1280,79 750,00 530,79 2555,73 0,978Cons. 7 1200 840,00 400,00 440,00 1278,12 0,939

Total: 3000,00



(cons1) 480 1,30 11,34 6,00 0,88 2,1550 0,7619 7,61 29,18T2

(cons5) 960 2,60 22,40 6,00 0,92 1,3204 0,2813 11,05 62,07T3

(cons7) 1200 3,40 30,00 6,00 0,94 1,0543 0,2340 14,02 77,84

Punct Pc Qc(nou) Sc(nou) DPtrafo

DQtrafo PT QT ST l


Punct 7 480260,00

0 545,894 7,60729,17

9 487,607289,17

9 566,908 0,86

Punct 8 2500530,78

82555,72

6 0,000 0,0002500,00

0530,78

82555,72

6 0,98

Punct 9 1000166,72

61013,80

4 0,000 0,0001000,00

0166,72

61013,80

4 0,99Punct 10' 1680

800,000

1860,753 0,000 0,000

1680,000

800,000

1860,753 0,90

Punct 10 960400,00

01040,00

011,05

062,07

0 971,050462,07

01075,38

2 0,90

Punct 11 2500530,78

82555,72

6 0,000 0,0002500,00

0530,78

82555,72

6 0,98

Punct 12 1200440,00

01278,12

414,01

877,84

41214,01

8517,84

41319,85

0 0,92



L22500,00

0 6 0,98 0,0805 0,0316 0,0006 14,608 5,729 21,738

8

L31000,00

0 6 0,99 0,1181 0,0710 0,0003 3,372 2,028 10,549

L42651,05

0 6 0,90 0,0492 0,0296 0,0005 11,784 7,088 17,582

L52500,00

0 6 0,98 0,1006 0,0395 0,0008 18,260 7,161 27,173

L61214,01

8 6 0,92 0,1014 0,0316 0,0005 4,908 1,528 18,414

Punct PT QT ST

DPlinie




1487,60

7289,17

9566,90

8 0,8490,26

4 7,672488,45

6281,77

0563,90

00,87

Punct 2

2500,000

530,788

2555,726

14,608

5,729

21,738

2514,608

514,778

2566,759

0,98

Punct 3

1000,000

166,726

1013,804 3,372

2,028

10,549

1003,372

158,205

1015,768

0,99

Punct 4

2651,050

1262,070

2936,135

11,784

7,088

17,582

2662,834

1251,576

2942,300

0,91

Punct 5

2500,000

530,788

2555,726

18,260

7,161

27,173

2518,260

510,776

2569,538

0,98

Punct 6

1214,018

517,844

1319,850 4,908

1,528

18,414

1218,926

500,958

1317,855

0,92

Total:Ptotal Qtotal Stotal l(kW) (kVAr) (kVA) -

10406,46 3218,06 10892,670 0,9554



6 110,00 0,96 24,00 192,00 4,5829 83,0589 68,94 1006,46



10475,39 4224,52 11295,154 0,9274

9

Soluția II.

lnatural lneutral P QBC Qales

- - (kW) (kVAr) (kVAr)

0,82 0,92 10504,93 2980,57 3000

ConsumatorPc Qc Qcond Qnou Sc(nou) l

(kW) (kVAr) (kVAr) (kVAr) (kVA) -Cons. 1 480 360,00 0,00 360,00 600,00 0,800Cons. 2 (M1) 2500 1280,79 300,00 980,79 2685,51 0,931Cons. 3 (M2) 1000 566,73 300,00 266,73 1034,96 0,966Cons. 4 1680 1200,00 500,00 700,00 1820,00 0,923Cons. 5 960 600,00 0,00 600,00 1132,08 0,848

10

Cons. 6 (M3) 2500 1280,79 250,00 1030,79 2704,17 0,924Cons. 7 1200 840,00 0,00 840,00 1464,79 0,819

Total: 3000,00



(cons1) 480 1,30 11,34 6,00 0,80 2,1550 0,7619 8,92 32,89T2

(cons5) 960 2,60 22,40 6,00 0,85 1,3204 0,2813 12,61 69,41T3

(cons7) 1200 3,40 30,00 6,00 0,82 1,0543 0,2340 17,35 92,84

Punct Pc Qc(nou) Sc(nou) DPtrafo

DQtrafo PT QT ST l


Punct 7 480 360,000 600,000 8,91932,89

0 488,919 392,890 627,2200,78

Punct 8 2500 980,7882685,50

6 0,000 0,0002500,00

0 980,7882685,50

60,93

Punct 9 1000 266,7261034,96

0 0,000 0,0001000,00

0 266,7261034,96

00,97

Punct 10' 1680 700,000

1820,000 0,000 0,000

1680,000 700,000

1820,000

0,92

Punct 10 960 600,0001132,07

812,61

369,40

5 972,613 669,4051180,71

10,82

Punct 11 25001030,78

82704,16

8 0,000 0,0002500,00

01030,78

82704,16

80,92

Punct 12 1200 840,0001464,78

717,34

692,83

91217,34

6 932,8391533,66

30,79



L22500,00

0 6 0,93 0,0805 0,0316 0,0006 16,129 6,325 21,738

L31000,00

0 6 0,97 0,1181 0,0710 0,0003 3,514 2,114 10,549

L42652,61

3 6 0,89 0,0492 0,0296 0,0005 12,182 7,327 17,582

L52500,00

0 6 0,92 0,1006 0,0395 0,0008 20,443 8,017 27,173

L61217,34

6 6 0,79 0,1014 0,0316 0,0005 6,627 2,063 18,414

11

Punct PT QT ST

DPlinie




1488,91

9392,89

0627,22

0 1,0390,32

3 7,672489,95

8385,54

1623,45

90,79

Punct 2

2500,000

980,788

2685,506

16,129

6,325

21,738

2516,129

965,375

2694,968

0,93

Punct 3

1000,000

266,726

1034,960 3,514

2,114

10,549

1003,514

258,290

1036,221

0,97

Punct 4

2652,613

1369,405

2985,234

12,182

7,327

17,582

2664,794

1359,150

2991,391

0,89

Punct 5

2500,000

1030,788

2704,168

20,443

8,017

27,173

2520,443

1011,632

2715,885

0,93

Punct 6

1217,346

932,839

1533,663 6,627

2,063

18,414

1223,973

916,488

1529,072

0,80

Total:Ptotal Qtotal Qcond Qnou Stotal l(kW) (kVAr) (kVAr) (kVAr) (kVA) -

10418,81 4896,48 1650,000 3246,477 10912,894 0,9547



1 110,00 0,95 24,00 192,00 4,5829 83,0589 69,11 1009,49



10487,92 4255,96 11318,553 0,9266

Determinarea Energiilor Consumate

P T DP l t Ea DEa Eatot

12

1. Înainte de compensare

10.320,00

6.600

184,93

0,8155

5.150

68.112.000,00

952.408,63

69.064.408,63

2. Soluția 110.320,

006.600

155,39

0,9274

4.900

68.112.000,00

761.434,80

68.873.434,80

3. Soluția 210.320,

006.600

167,92

0,9266

4.900

68.112.000,00

822.795,20

68.934.795,20

Q T DQ l t Qcablu Er DEr Ecablu Ertot

(kVAr) (h) (kVAr) - (h) (kVAr) (kVAr h/an) (kVAr h/an) (kVAr h/an) (kVAr h/an)

1. În. de co.6.025,1

7 6.6001.430,4

8 0,8155 5.150 103,1339.766.143,9

77.366.961,4

8 680.649,87 46.452.455,58

2. Soluția 13.025,1

7 6.6001.199,3

5 0,9274 4.900 103,1319.966.143,9

75.876.815,5

9 680.649,87 25.162.309,70

3. Soluția 23.025,1

7 6.6001.230,7

9 0,9266 4.900 103,1319.966.143,9

76.030.873,9

3 680.649,87 25.316.368,04

Energia Reactivă Totală

Energia Reactivă consumată fără

plată

Energia Reactivă consumată taxată

(kVAr h/an) (kVAr h/an) (kVAr h/an)1. Înainte de compensare 46.452.455,58 29.535.547,95 19.671.750,532. Soluția 1 25.162.309,70 29.452.496,85 0,003. Soluția 2 25.316.368,04 29.487.705,05 0,00

Determinarea Costurilor

Varianta NECOMPENSATĂ

Eatot cEa CostEa Ertot taxată cEr CostEr

(kW h/an) (lei/kW h) (lei/an) (kVAr h/an) (lei/kVAr h) (lei/an)69.064.408,6

3 0,534.532.204,3

2 19.671.750,53 0,05 983.587,53

Varianta COMPENSATĂ

Soluția 1.

Ea comp cEa CostEa comp Er taxată comp cEr CostEr comp


0 0,534.436.717,4

0 0,00 0,05 0,00

Soluția 2.

Ea comp cEa CostEa comp Er taxată comp cEr CostEr comp

13


0 0,534.467.397,6

0 0,00 0,05 0,00

Chelt. Totale NECOMPENSATCostEa CostEr CostTOTAL

(lei/an) (lei/an) (lei/an)34.532.204,3

2 983.587,5335.515.791,8

4

Chelt. Totale COMPENSAT

Soluția 1.

CostEa comp CostEr comp CostTOTAL

(lei/an) (lei/an) (lei/an)34.436.717,40 0,00 34.436.717,40

Câștig Soluția 1.

CostTOTAL necomp CostTOTAL comp DC(lei/an) (lei/an) (lei/an)

35.515.791,8434.436.717,4

0 1.079.074,44

Soluția 2.

CostEa comp CostEr comp CostTOTAL

(lei/an) (lei/an) (lei/an)34.467.397,60 0,00 34.467.397,60

Câștig Soluția 2.

CostTOTAL necomp CostTOTAL comp DC(lei/an) (lei/an) (lei/an)

35.515.791,8434.467.397,6

0 1.048.394,24

Investiție

14

Soluția 1. Soluția 2.

cbat Qcond I cbat Qcond I(lei/kVAr) (kVAr) (lei) (lei/kVAr) (kVAr) (lei)

65 3000,00 195.000,00 65 3000,00 195.000,00

Termenul de recuperare al investiției

Soluția 1. Solutia 2.(an) (an)

0,195039884 0,200820713

Formule

Parametrii liniei se determină cu relațiile:

-rezistența liniei Rlinie=r0 ∙l

nrcabluri[Ω]

-reactanța liniei X linie=x0 ∙l

nrcabluri[Ω ]

-admitanța liniei Y linie=Y 0 ∙nr cabluri ∙ l [S ]

15

-pierderi de putere activă ∆ Plinie=P2

U n2∙ λ2

∙Rlinie ∙10−3[kW ]

-pierderi de putere reactivă ∆Qlinie=P2

U n2 ∙ λ2

∙ X linie ∙10−3[kVAr]

-aportul capacitiv al cablurilor Qc=U n2 ∙ Y linie ∙10

−3[kVAr]

Parametrii transformatoarelor se determină cu relațiile:

-Rezistența echivalentă a transformatorului Rtrafo=ur ∙U

2

ST

∙10[Ω]

-Reactanța echivalentă a transformatorului X trafo=ux ∙U

2

ST

∙10[Ω]

-Componenta activă a tensiunii de scurtcircuit ur=ΔPcu

ST

∙100[% ]

- Componenta reactivă a tensiunii de scurtcircuit ux=√usc2+ur

2[%]

-Pierderi de putere activă ∆ Ptrafo=∆ PFe+P2

U n2 ∙ λ2

∙ Rt ∙10−3[kW ]

-Pierderi de putere reactivă ∆Qtrafo=∆QFe+P2

U n2 ∙ λ2

∙ X t ∙10−3[kVAr ]

-Pierderi de putere reactivă în fier ∆QFe=i0100

∙ Strafo [kVAr ]

Determinarea energiilor:-Energia (activă - reactivă) utilă consumată

Ea=P∙T [kW h]

16

Er=Q ∙T [kVAr h ]

-Pierderi de energie (activă - reactivă) consumatăEa=ΔP∙ τ [kW h ]Er=ΔQ∙ τ [kVAr h]

-Aportul capacitivEcablu=Q cablu ∙T [kVAr h]

-Energii totale (active - reactive)Eatot=Ea+ΔEa [kW h ]Ertot=E r+ΔE r−Ecablu[kVAr h]

unde T=6600 h, t=5150 h (pt. l=0,815) și t=5150 h (pt. l=0,92)

Determinarea costurilor:

17

- Cost energieCE a

=Ea ∙ cEalei

CEr=E rtaxata ∙ cE r

lei

CEtot=CE a

+CErlei

- InvestițieI= ΣQ j ∙CBC lei

- Economie

ΔC=Cnecompensat−C compensat

-Recuperarea investiției

n=log10ΔC−log10(ΔC−I ∙

d100 )

log10(1+d100

)ani, unde d=13,5%

18

Documents

Proiect Managementul Energiei