O catalogare a voltajelor utilizate la distribuția energiei electrice

Mă gândeam că este interesant să explic “de unde vine curentul electric”. Adică să vă explic întreaga poveste, însă apoi mi-am dat seama că ar fi mai uşor să explic unul copil de 3 ani de unde vin copii. În concluzie m-am hotărât să explic doar un mic fragment şi să segmentez întreaga explicaţie cu “de unde vine curentul electric” pe mai multe articole. Aşa că şi le-am împărţit logic. Doresc să se înţeleagă chiar dacă nu eşti o persoană tehnică. Este foarte posibil să te plictisești. Eu am ocolit informațiile astea cât am putut, însă pentru cei interesați am să continui.

Informațiile de aici o să vă ajute să înțelegeți costurile cu racordarea la rețeaua națională de energie electrică. Apoi o să vă ajute să înțelegeți tehnic ce este și ce nu este posibil când vrei să faci o anumită construcție precum o fabrică sau o hală. Indirect, atunci când vorbim de voltaje o să vorbim de bani. Dezvoltarea unei națiuni este strict legată de accesul la energie. De aceea este important să înțelegi că energia leagă aspectele politice, economice și sociale. România va avansa când va avea mai mult acces la energie electrică pentru case, ateliere și hale.

Cum se împart voltajele liniilor de transport?

Voltajul ales pentru liniile de transport este o alegere. Aceste alegeri au fost făcute de niște echipe de ingineri din patru considerente și sunt diferite de alte alegerile făcute în alte țări. Primul argument este distanța la care puterea trebuie transmisă. Al doilea este puterea pe care trebuie să o transmitem, iar a treia este scenariul. Scenariul este dat de geografie, populație, tip de consumator, posibilități tehnice și avans tehnologic. Al patrulea considerent este industria sau standardul pe care industria energetică îl are.

Toate aceste considerente vor avea sens un pic mai jos, pe măsură ce vă explic ce au gândit echipele de ingineri. Însă pentru moment să enunțăm catalogarea liniilor de

• JT, sau joasa tensiune se referă la voltaje de la 0 volţi până la 1.000 de volţi, exclusiv, dar de obicei este vorba de 230/400V.
• MT, sau medie tensiune se referă la voltaje de la 1.001 V până la 110 kV exclusiv, dar de obicei este vorba de 12/20 kV.
• ÎT, sau înaltă tensiune se referă la voltaje de la 110 kV în sus. În momentul în care acest articol a fost scris cel mai înalt voltaj posibil pentru o linie de transport este de 1 MV sau 1.000 de kV sau 1.000.000 de Volţi.

La noi, cea mai mare tensiune este 750 kV la Staţia de transformare Isaccea Tulcea. Această stație leagă Ucraina de Bulgaria. Țara noastră nu este un ținut prea întins și nici populația nu este prea mare, ca să avem cine știe ce consum energetic. Însă avem potențial de producție și teoretic ar trebui să avem. În imaginea de mai sus avem o linie electrică aeriană de înaltă tensiune cu voltajul de 110 kV. Linia este dublă, adică două linii cu trei faze, iar cablul acela mai subține din vârf are rolul de a proteja linia electrică de fulgere.

Linia de distribuție de joasă tensiune sau JT

Cel mai mic voltaj utilizat în rețeaua națională de energie este cel de 230/400V. Dacă sunteți un pic confuzi în privința denumirii sau de ce sunt două voltaje am scris un alt articol unde explic care este diferenţa între tensiunea de fază şi tensiune de linie. Când auziți termenul de tensiune, în context electric, el se referă la voltaj. 230V avem la priză monofazată din locuință și 400V avem la priza trifazată din garaj, atelier sau fabrică. Să revenim la considerentele de mai sus. Distanța, puterea, scenariul și soluția tehnică ne oferă/impune acest voltaj.

Curentul de la priza noastră vine de la transformator. Acolo avem energie și trebuie să transportăm energia prin rețeaua satului sau a blocului, apoi energia intră prin cablul de branșament, în aparatul de contorizare și apoi în tabloul de siguranțe. De acolo circulă prin rețeaua internă a apartamentului, până la priză. Transportul se face cu acest voltaj, ca să nu fie nevoie de un conductor prea gros, de la transformator la priză. Dacă am fi folosit 110V, ca americanii, atunci curentul de pe cablu ar fi fost de două ori mai mare și cablurile mai groase.

Am vorbit despre Transformatoarele de medie tensiune 12/20 kV – 240/400 V, dar vreau să adaug că astfel de transformatorare au puteri între de 40 kVA și 3 kVA. De regulă se admite un traseu de joasă tensiune cu lungimea maximă de 800 m de la transformator la contorul electric al consumatorului și 1000 m în total. Total înseamnă de la bornele transformatorului până la carcasa consumatorului tău electric. Altfel pierderile de pe cablu ar fi prea mari pentru un consum uzual, iar soluția tehnică ar necesita mărirea voltajului. Să facem asta.

Linia de distribuție de medie tensiune sau MT

Linia de medie tensiune are de obicei un voltaj 12/20 kV, însă este mai tot timpul conectată la un transformator trifazat. Același transformator la care era conectat și linia de distribuție de joasă tensiune. De fapt linia de distribuție de medie tensiune ne aduce energia electrică la transformator. Spunem că transformatorul coboară tensiune de 50 de ori, sau împarte voltajul la 50, de a 20.000V la 400V. Acest 50 nu are absolut nicio legătură cu frecvența curentului electric alternativ de 50 de Hz.

Lungimea unei linii de medie tensiune este de 20 km în subteran și de 30 de km aerian. Acestea sunt valori aproximative. Există o formulă în funcție de încărcarea liniei. Puterile tipice pentru liniile de medie tensiune variază între 5 kVA și 10.000 kVA. Cu linii de medie tensiune, deja avem o rază de distribuție de 30 de km de la stația electrică. Stația electrică are JT, MT și ÎT. Este un punct energetic în care s-a agregat resurse energetice din mai multe direcții, alcătuind un nod de rețea. Deci, linia de medie tensiune poată uneori să provină din stația electrică.

Însă, de cele mai multe ori, o linie de medie tensiune o să provină dintr-o substație. Aceste substații sunt alimentate de una sau două linii de înaltă tensiune cu voltajul de 110 kV, despre care voi explica mai departe. O linie de medie tensiune, face intermedierea între cea de joasă tensiune și cea de înaltă tensiune prin intermediul unor transformatoare. Însă nu tot timpul.  Uneori ea alimentează niște consumatori în mod direct. Precum o fabrică de oțel, un motor de medie tensiune sau un utilaj de dimensiuni mari.

Linia de distribuție de înaltă tensiune sau ÎT

Când avem nevoie de puteri mai mari de 10 MVA o să trecem la înaltă tensiune. 10 MVA reprezintă o putere destul de mare. Însă în contextul unui centru de date mare sau a unei fabrici care topește metale, se va considera un nivel acceptabil de consum. Ai nevoie de 400 kWh ca să produci o tonă de oțel și de vreo 300 de kWh ca să reciclezi o tonă de oțel. Cu 10 MWh, într-o oră o să poți produce oțel cam cât poți transporta maxim pe un TIR, cam 22 de tone. Deci teorectic, pentru că ziua are 24 de ore, producătorii de oțel și produse din oțel au suficient curent și cu medie tensiune.

Vreau să vă explic faptul că linia de înaltă tensiune începe de la 110 kV. Acest voltaj este de doar 5,5 ori mai mare decât linia de medie tensiune. De la tensiunea joasă de 400V sărit de 50 de ori la tensiunea medie de 20 KV, iar de aici am sărit doar de 5,5 ori la 110 KV. Ce vreau să vă spun aici este că liniile de 110 KV sunt făcute pentru puteri mari, mai mult decât pentru distanțe mari. Este totodată cel mai mare voltaj pe care îl poți accesa tu ca fabrică sau agent economic. Însă dacă dorești să accesezi energie la 110 kV, trebuie să găzduiești o substație electrică.

O linie de 110 KV are o lungime de aproximativ 40 de km, aproximativ. De obicei, o să vedeți stâlpi de 110 KV cu șase conductori. Linia de înaltă tensiune este puternic automatizată și de regulă oferă redundanță energetică. În ultimul timp au apărut redundanțele acestea și pe medie tensiune. Însă pe înaltă tensiune, de la 110 KV în sus, au existat de câteva decenii. Stâlpii au șase conductori pentru că sunt două linii de înaltă tensiune care se bifurcă la un moment dat, Ele vor ajunge la stații electrice diferite sau la clienți industriali diferiți și chiar amplasați în zone diferite.