Kauno technologijos universitetas

Elektros sistemų katedra

Elektros energetika

Paskaitų konspektas

Paruošė doc. dr. Gytis Svinkūnas

Kaunas 2008

1. Bendros žinios apie elektros energetiką .......................................................................................................................... 3

1.1 Energetikos sistema................................................................................................................................................... 3 1.2 Lietuvos energetikos sistemos vystymosi istorija...................................................................................................... 5 1.3 Elektros rinka Lietuvoje ............................................................................................................................................ 6 1.4 Elektros įrenginių žymėjimas schemose.................................................................................................................... 7

2. Elektrinės......................................................................................................................................................................... 8 2.1 Elektrinių tipai........................................................................................................................................................... 8 2.2 KE technologinis procesas ........................................................................................................................................ 8 2.3 TE technologinis procesas......................................................................................................................................... 9 2.4 Atominės elektrinės technologinis procesas............................................................................................................ 10 2.5 HE technologinis procesas ...................................................................................................................................... 13 2.6 HAE technologinis procesas ................................................................................................................................... 14 2.8 Elektrinės su vidaus degimo varikliais .................................................................................................................... 15 2.9 Potvynių atoslūgių elektrinės .................................................................................................................................. 15 2.10 Saulės elektrinės .................................................................................................................................................... 15 2.11 Vėjo elektrinės....................................................................................................................................................... 16 2.12 Geoterminės jėgainės ............................................................................................................................................ 17 3. Elektros aparatai ........................................................................................................................................................ 17 3.1 Komutaciniai reiškiniai ........................................................................................................................................... 17 3.2 Automatiniai išjungėjai ........................................................................................................................................... 18 3.3 Didelio alyvos tūrio jungtuvas ................................................................................................................................ 20 3.4 Mažo alyvos tūrio jungtuvai.................................................................................................................................... 20 3.5 Oriniai jungtuvai ..................................................................................................................................................... 21 3.6 Eledujiniai jungtuvai ............................................................................................................................................... 22 3.7 Vakuuminiai jungtuvai ............................................................................................................................................ 23 3.8 Jungtuvų pavaros..................................................................................................................................................... 23 3.9 Skyrikliai ir skirtuvai............................................................................................................................................... 24 3.10 Galios transformatoriai.......................................................................................................................................... 24 3.11 Dviejų apvijų transformatoriaus atstojamoji schema ............................................................................................ 25 3.12 Trijų apvijų transformatorius................................................................................................................................. 26 3.13 Galios nuostoliai transformatoriuose..................................................................................................................... 27 3.14 Pastotės.................................................................................................................................................................. 27

4. Elektros vartotojai, elektrinių savosios reikmės ............................................................................................................ 29 4.1 Elektros vartotojų klasifikavimas ............................................................................................................................ 29 4.2 Elektros apkrovų grafikai ........................................................................................................................................ 30 4.3 Metiniai apkrovos grafikai ...................................................................................................................................... 30 4.4 Paros apkrovos grafikai ........................................................................................................................................... 31 4.5 Apkrovos grafikų dydžiai ir koeficientai................................................................................................................. 32 4.6 Skaičiuojamosios apkrovos nustatymo metodai...................................................................................................... 32 4.7 Sistemos apkrovos grafikas ..................................................................................................................................... 33 4.8 Elektrinės savosios reikmės..................................................................................................................................... 34 4.9 Kondensacinių elektrinių savųjų reikmių schema ................................................................................................... 35 4.10 Atominių elektrinių savųjų reikmių schema.......................................................................................................... 36 4.11 Hidroelektrinių savųjų reikmių schemos............................................................................................................... 37

5. Elektros tinklai .............................................................................................................................................................. 37 5.1 Bendros žinos apie elektros tinklus ......................................................................................................................... 37 5.2 Elektros tinklų vardinės įtampos ............................................................................................................................. 38 5.3 Elektros tinklų neutralių režimai ............................................................................................................................. 38 5.4 Elektros tinklų schemos ir elementai....................................................................................................................... 40 5.5 Elektros perdavimo linijų konstrukcijos.................................................................................................................. 42 5.6 Kabelinės linijos ...................................................................................................................................................... 44 5.7 Linijų atstojamosios schemos ir parametrai ............................................................................................................ 44 5.8 Galios nuostoliai linijose ......................................................................................................................................... 46 5.9 Įtampos kritimas ir nuostoliai elektros linijose........................................................................................................ 47 5.10 Įtampos kokybės rodikliai ..................................................................................................................................... 48

6. Įtampos reguliavimas elektros tinkluose ....................................................................................................................... 49

2

6.1 Reguliavimo būdai .................................................................................................................................................. 49 6.2 Centralizuotas įtampos reguliavimas....................................................................................................................... 50 6.3 Vietinis įtampos reguliavimas išilgine kompensacija.............................................................................................. 51 6.4 Kondensatoriaus parinkimas išilginei kompensacijai.............................................................................................. 52 6.5 Perduodamos reaktyviosios galios kompensavimas................................................................................................ 53 6.7 Kompensavimo įrenginių galios parinkimas ........................................................................................................... 54 6.8 Įtampos reguliavimas transformatoriais .................................................................................................................. 54 6.9 Atšakų perjungimo įrenginiai .................................................................................................................................. 55

7. Trumpieji jungimai........................................................................................................................................................ 56 7.1 Bendros žinios apie trumpuosius jungimus............................................................................................................. 56 7.2 Trifazio trumpojo jungimo pereinamasis procesas.................................................................................................. 57 7.3 Trumpojo jungimo srovių skaičiavimas vardiniais vienetais .................................................................................. 58 7.4 Santykinių vienetų sistema...................................................................................................................................... 60 7.5 Skaičiavimo pavyzdys vardiniais vienetais Kauno HE ........................................................................................... 61 7.6 Skaičiavimo pavyzdys santykiniais vienetais Kauno HE........................................................................................ 61 7.7 Nesimetriniai trumpieji jungimai............................................................................................................................. 62

8. Relinė apsauga............................................................................................................................................................... 66 8.1 Bendros žinios apie RA........................................................................................................................................... 66 8.2 Srovės transformatorius, jo paskirtis ir veikimo principai ...................................................................................... 67 8.3 Maksimalios srovės apsauga (MSA) ....................................................................................................................... 68 8.4 MSA su nepriklausoma laiko charakteristika.......................................................................................................... 68 8.5 Maksimalios srovės apsauga su priklausoma suveikimo laiko charakteristika ....................................................... 70 8.6 Maksimalios srovės atkirta (SA) ............................................................................................................................. 72 8.7 Srovės transformatorių jungimo schemos ............................................................................................................... 74 8.6 Kryptinė maksimalios srovės apsauga..................................................................................................................... 75 8.9 Distancinės apsaugos............................................................................................................................................... 77 8.10 Varžos relių charakteristikos ................................................................................................................................. 78 8.11 Diferencinės apsaugos........................................................................................................................................... 80 8.12 Apsaugų naudojimas elektros sistemoje................................................................................................................ 82

Generatoriai ............................................................................................................................................................... 82 Transformatoriai, U>3kV.......................................................................................................................................... 82 Linijos 3 – 35 kV....................................................................................................................................................... 83 Linijos 110 – 330kV.................................................................................................................................................. 83

9. Elektros sistemų automatika.......................................................................................................................................... 83 9.1 Automatinis pakartotinis įjungimas (APĮ)............................................................................................................... 83 9.2 Automatinis rezervo įjungimas (ARĮ) ..................................................................................................................... 84 9.3 Automatinis dažninis nukrovimas (AND)............................................................................................................... 85

1. Bendros žinios apie elektros energetiką

1.1 Energetikos sistema Energetikos sistema - tai elektrinių, elektros bei šilumos tinklų taip pat vartotojų visuma, surišta

nepertraukiama elektros ir šilumos gamyba, paskirstymu ir sunaudojimu. Supaprastinta energetikos sistemos struktūrinė schema:

3

Pirminiai energijosšaltiniai

Energijos keitiklis(elektrinë)

Elektros tinklas

Energijos keitiklis(šildytuvas)

Elektros vartotojai

Šiluminis tinklas

Šilumos vartotojai

Energetikos sistemos elektrinė dalis vadinama elektros sistema (ES). Ją sudaro: Elektrinė - įrenginys keitiklis, gaminantis elektrą arba elektrą ir šilumą. Čia įvairios energijos

rūšys keičiamos į elektros energiją; Elektros tinklai - elektros perdavimo linijų ir pastočių visuma; Elektros perdavimo linija - laidų ir kabelių visuma, surišta elektros perdavimui; Pastotė - įrenginys vienos įtampos ar dažnio elektros energijai keisti į kitos įtampos ar dažnio

energiją; El. vartotojas - įrenginys verčiantis elektros energiją mechanine, šilumine ar kitokių rūšių

energija; Energetikos sistema surišta nepertraukiama elektros energijos gamyba, paskirstymu ir

suvartojimu. Pagal sudedamųjų dalių funkcijas paprasčiausios sistemos struktūra būtų:

G1 M1

Elektros tinklasElektrinė Vartotojas

Aukštosįtamposlinijos

Aukštinančiostransformatorinėspastotės

Žeminančiostransformato-rinės pastotėsGn Mn

Energetikos sistemos privalumai 1. Padidėja elektros tiekimo patikimumas 2. Sumažėja reikalingas galios rezervas sistemoje(10 - 12%) 3. Pagerėja agregatų apkrovimo sąlygos dėl sistemos apkrovos grafiko išlyginimo 4. Pagerėja energetiniai - techniniai rodikliai 5. Pagerėja energetikos ūkio eksploatacija, kultūra 6. Sudaromos sąlygos optimaliam sistemos valdymui ir automatinių valdymo sistemų įdiegimui Energetikos sistemos trūkumai

4

1. Dėl ilgesnių linijų padidėja energijos nuostoliai. 2. Sudėtingesnė žiedinių elektros tinklų relinė apsauga 2. Dėl stambios sisteminės avarijos galimas avarijos išplitimas ir didelių regionų likimas be

energijos - pvz. Niujorko avarija 1967 m, 2005 m vasarą įvykusi avarijų serija JAV, Didžiojoje Britanijoje, Italijoje ir Prancūzijoje.

1.2 Lietuvos energetikos sistemos vystymosi istorija

Pirmoji elektrinė Lietuvoje įsteigta kunigaikščio Oginskio dvare Rietave 1892m. Pirmoji

elektrinė Kaune įsteigta 1898m., Vilniuje 1897m. Centrinės elektrinės Kaune ir Klaipėdoje pastatytos 1900m. Vilniuje 1903m. Tuomet Lietuva

priklausė carinei Rusijai, kur elektros gamyba buvo labai maža ir 1913m. vienam gyventojui buvo pagaminta 2kWh elektros energijos per metus.

Lietuvai atgavus nepriklausomybę, 1921m. įsteigta lietuvių - belgų bendrovė Kauno miestui apšviesti, kuri turėjo valdyti energetikos ūkį iki 1950m. 1930m.buvo pastatyta Petrašiūnų elektrinė, joje įrengti du turbogeneratoriai po 3,2 MW. 1940m. jos galia pasiekė 16,4 MW. Tuomet 80% elektriniu buvo su garo turbinomis, 5% hidroelektrinių. 1940m. šalyje buvo apie 400 elektrinių, jų galia`siekė 67 MW, vienam gyventojui teko 21 kWh energijos per metus. Europoje pagal elektros energijos sunaudojimą Lietuva užėmė priešpaskutinę vietą ir aplenkė tik Albaniją.

Tuomet išlaidos elektrai gaminti buvo 17cnt/kWh, bet kaina`siekė 1.35 - 2lt/kWh. Toks kainų skirtumas 1933m. iššaukė elektros streiką, kurio metu streiko komitetas ragino nevartoti elektros energijos. Jei vakare kokiame nors name užsižiebdavo šviesa, tam vartotojui būdavo daužomi langai. Po streiko elektros kaina Kaune nukrito iki 85cnt/kWh.

Karo metu dauguma elektrinių buvo sugriautos, tad po kurio laiko jos buvo pradėtos atstatinėti. Vilniuje buvo pastatyta TE, kurios pirmasis generatorius buvo 12MW, 1957m. galia pasiekė 48MW. 1959m. Kaune pastatyta Kauno HE, jos galingumas po nedidelių rekonstrukcijų dabar siekia 100.8 MW. 1962 pradėta, o 1972 baigta Elektrėnų valstybinė rajoninė elektrinė, jos suminė galia 1800 MW. 1960m. laikomi Lietuvos energetikos sistemos atsiradimo metais, nes tuomet atskiros elektrinės buvo pradėtos jungti į vieną tinklą.

1980m. pradėta Ignalinos atominė elektrinė ir Kruonio hidroakumuliacinė elektrinės. 1983m. paleistas pirmasis jos reaktorius, 1987m. antrasis, jų suminė galia siekia 3000MW. Buvo planuojama pastatyti dar du blokus, bet statyba dėl visuomenės protestų buvo sustabdyta. Protestai stabdė ir Kruonio HAE statybą, šiuo metu veikia keturios iš aštuonių planuotų turbinų, jų suminė galia 800 MW.

Šiuo metu prie didžiųjų miestų veikia termofikacinės elektrinės, kurios aprūpina miestus elektra ir šiluma. Vilniuje yra 360MW elektrinės galios TE, Kaune 100+60 MW TE, Mažeikiuose 100+100+63 MW.

Nuo 1990 m atsiskyrimo nuo TSRS ir pramonės smukimo Lietuvos energetikos sistema yra perteklinė, jos galia 1993m. siekė 5728 MW ir smarkiai viršijo maksimalią apkrovą 3100 MW. Nepaisant galios pertekliaus Lietuvos ES sujungta su NVS Šiaurės vakarų ES ir be jos negali dirbti, nes neturi galimybių savarankiškai reguliuoti dažnį. Jungtis prie vakarų šalių taip pat negalima, nes kol kas nėra elektros perdavimo linijos, kuri turėtų būti su nuolatinės srovės intarpu. Šis intarpas reikalingas dėl to, kad mūsų šalyje dažnis svyruoja labiau nei vakaruose, o intarpas smarkiai padidina linijos kainą.

Iki 2005 m Lietuva pirmavo pasaulyje pagal pagaminamos atominės energijos procentą ir turėjo vieną didžiausių pasaulio atominę elektrinę.

5

1.3 Elektros rinka Lietuvoje Iš valstybės kontroliuojamos monopolijos, kokia anksčiau buvo Lietuvos elektros energetika,

nuo 2002 m. sausio 1 d. įsigaliojus Elektros energetikos įstatymui, pereinama prie rinkos sąlygų, kai elektros tiekėjo pasirinkimą lemia jo paslaugų kokybė ir patraukli elektros kaina .

Elektros rinkos esmė – vartotojų galimybė pasirinkti elektros tiekėją ir susitarti dėl kainos. Pagrindinis tikslas – sudaryti sąlygas konkurencijai , efektyviai valdyti elektros ūkį. Prekyba elektros energija vykdomą sudarant pirkimo - pardavimo dvišales sutartis tarp elektros

gamintojų ir tiekėjų. Sutartys papildomai ir balansavimo elektros energijai sudaromos tarp rinkos operatoriaus ir tiekėjų, o reguliavimo energijai tarp gamintojų ir perdavimo tinklo operatoriaus. Prekiauti elektra galima ir aukcione pagal aukciono taisykles. Elektros rinkos dalyviais tampa įmonės, turinčios rinkos operatoriaus, perdavimo tinklo operatoriaus, visuomeninio ar nepriklausomo tiekėjo licenciją ar leidimą gaminti, eksportuoti, importuoti elektros energiją. Visus rinkos dalyvius registruoja rinkos operatorius ir jų tarpusavio santykius reglamentuoja Prekybos elektros energija taisyklės.

AB “Lietuvos energija” kaip perdavimo tinklo operatorius vykdo nacionalinę balansavimo funkciją - derina būtinus elektros gamybos kiekius su gamintojų ir tiekėjų nurodytais kiekiais kuriuos pateikia rinkos operatorius, koordinuoja gamintojų dispečerių veiksmus.

Visuomeniniai tiekėjai (AB “Rytų skirstomieji tinklai” ir AB “Vakarų skirstomieji tinklai”) elektrą tiekia pagal nustatyta tvarka patvirtintus tarifus vartotojams, kurie neturi galimybės arba nenori pasirinkti tiekėją, o nepriklausomi tiekėjai energiją tiekia laisviesiems vartotojams sutartine kaina.

Trumpai apibendrinant, elektros energija iš elektrinių per perdavimo tinklą keliauja į skirstomuosius tinklus, iš ten - vartotojui. Už elektros energijos perdavimą ir paskirstymą tiek perdavimo tiek paskirstymo bendrovės paima tam tikrą antkainį nuo kiekvienos per jų tinklus perduotos kilovatvalandės elektros energijos. Galutinė kaina vartotojui susideda iš elektrinės norimos kainos ir šių dviejų antkainių.

Gamintojai

Perdavimo tinklooperatorius AB“Lietuvos energija”

Nepriklausomastiekėjas

Laisvasisvartotojas 1

Visuomeninistiekėjas

Skirstomųjų tinklųoperatorius

VartotojasLaisvasisvartotojas 2

Skirstomojo tinkloįmonė

Elektrospardavimas

Elektrosskirstymopaslaugos

Atsiskaitymai

6

Nuo 2002 m. laisvojo vartotojo statusą gali įgyti įmonės 2001 m. sunaudojusios daugiau kaip 20 mln. kWh elektros. Laisvieji vartotojai gali pasirinkti elektros tiekėją pageidaujamam energijos kiekiui už sutartą kainą. Jie gali pirkti elektrą tiesiogiai iš nepriklausomų tiekėjų sutartine kaina arba iš visuomeninio tiekėjo (AB “Rytų skirstomieji tinklai” ar AB “Vakarų skirstomieji tinklai”) Valstybinės kainų ir energetikos kontrolės komisijos patvirtintomis kainomis. Pagal elektros energetikos įstatyme nurodytas sąlygas, po 2010 metų visi elektros vartotojai Lietuvoje galės gauti laisvojo vartotojo statusą - teisę laisvai pasirinkti tiekėją.

1.4 Elektros įrenginių žymėjimas schemose

Kadangi elektros tiekimas vykdomas trifazėje sistemoje, paprastumo dėlei visi elektriniai

sujungimai vaizduojami viena linija.

Orinė linija (OL)

Kabelinė linija (KL)

Dviejų ir trijų apvijų transformatorius

Srovės matavimo transformatorius. Senas ir naujas žymėjimas

Jungtuvas. Senas ir naujas žymėjimas

Skyriklis. Senas ir naujas žymėjimas

Automatinis išjungėjas

Saugiklis

Reaktorius

Generatorius

7

Šynos su atšakomis

2. Elektrinės

2.1 Elektrinių tipai Šiuo metu egzistuoja tokių tipų elektrinės 1. Kondensacines elektrinės - KE 2. Termofikacinės elektrinės - TE 3. .Atominės elektrinės - AE 4. Hidroelektrinės - HE 5. Hidroakumuliacinės elektrinės - HAE 6.Dujų turbininės elektrinės - DTE 7. Dizelinės elektrinės - DE 8. Potvynių - atoslūgių elektrinės - PAE 9. Saulės elektrinės - SE 10.Vėjo elektrinės - VE 11.Geoterminės elektrinės - GE Daugelyje šalių taip pat kuriamos magnetohidrodinaminės elektrinės. Jose įkaitintos dujos juda

magnetiniame lauke ir jų šiluminė energija tiesiogiai verčiama elektra. Tokių elektrinių naudingumo koeficientas aukštesnis, nes nereikalingas elektros generatorius. Tačiau dėl techninių sunkumų šis principas sunkiai realizuojamas, nors iš pirmo žvilgsnio atrodo perspektyvus.

Taip pat daug metų vykdomi bandymai su termobranduoline sinteze, reakcijos metu susidarys helis, o kaip kuras būtų naudojamas vandenilio izotopas deuteris, kurio atsargos žemėje labai didelis. Kol kas dėl techninių sunkumų iki pramoninio šio principo taikymo gana toli.

2.2 KE technologinis procesas

8

Dûmai

Kuras

Oras

Pelenai

1

14

13

12

11

8

9

10

6

754

2

3

Vanduo

3 -30 Mpa400 - 600°C

1.Katilas; 2.Ežektorinis ir plovimo siurblys 3.Pūtimo ventiliatorius; 4. Dūmų siurblys 5.Turbina; 6.Generatorius; 7.Transformatorius 8.Garo kondensatorius; 9.Cirkuliacinis siurblys 10.Šalto vandens baseinas; 11.Ežektorius 12.Kondensato siurblys; 13.Deaeratorius 14.Maitinimo siurblys; Ypatumai: 1.Statoma arti kuro ir vandens šaltinių; 2.Dirba pagal nepriklausomą apkrovos grafiką; 3.Nemanevringos(paleidžiamos per 3 - 10 valandų); 4.Žemas naudingumo koeficientas(30 - 40%).

2.3 TE technologinis procesas

9

Dûmai

Kuras

Oras

Pelenai

1

14

13

12

11

8

9

10

6

7

16

4

2

3

Vanduo

17

5

15

Buitis Pramonė

1.Katilas; 2.Ežektorinis ir plovimo siurblys; 3.Pūtimo ventiliatorius; 4. Dūmų siurblys; 5.Turbina; 6.Generatorius; 7.Transformatorius; 8.Garo kondensatorius; 9.Cirkuliacinis siurblys 10.Šalto vandens baseinas; 11.Ežektorius; 12.Kondensato siurblys; 13.Deaeratorius; 14.Maitinimo siurblys; 15. Boileris; 16. Termofikacinio vandens siurblys; 17. Redukcinio aušinimo vožtuvas. Ypatumai: 1.Statoma arti šilumos vartotojo (3 - 5 km); 2.Dalis elektros energijos naudojama vietiniams vartotojams maitinti; 3.Elektros gamyba priklauso nuo šilumos gamybos; 4.Nemanevringos (paleidžiamos per 3 - 10 valandų); 5.Aukštas naudingumo koeficientas(60 - 70%), kai kada pasiekiamas 90% .

2.4 Atominės elektrinės technologinis procesas

AE yra panaši į šiluminę elektrinę, tik vietoj katilo naudojamas reaktorius. Reaktoriuje naudojamas uranas-235, kurio gamtoje yra palyginti nedaug, apie 0.7%, likusią dalį sudaro kitas urano izotopas uranas-238, kuris branduoliniam kurui netinka. Šis izotopas naudojamas greitųjų neutronų reaktoriuose, kur virsta plutoniu-239, kuris taip pat tinka branduoliniam kurui.

Reaktoriaus kuras yra urano tabletės, kurios talpinamos į cirkonio lydinio vamzdį ir įdedamos į reaktorių. Cirkonis sugeria mažai neutronų, išlaiko 330C temperatūrą, todėl jis pranašesnis už plieną. Reaktoriaus konstrukcija parodyta paveiksle

10

Vanduo

1

5

2

3

4

1. Urano strypai 2. Grafitas 3.Lėtintojas (reguliuojami kadmio ir boro strypai) 4. Ekranas 5. Biologinė apsauga (švinas, betonas). Pagal technologinio proceso ypatumus išskiriamos tokios elektrinių schemos

Uranas1

6

3 4

10

9

8

2

5

a) vieno kontūro

11

Uranas1

6

3 4

10

9

8

2

5

7

b) dviejų kontūrų

Uranas1

12

3 4

10

9

8

2

5

13 7

11

c) trijų kontūrų

1. Reaktorius 2. Turbina 3. Garo kondensatorius 4. Cirkuliacinis siurblys 5. Kondensato maitinimo siurblys 6. Pagrindinis cirkuliacinis siurblys 7. Garo generatorius 8. Generatorius 9. Transformatorius 10. Vandens telkinys 11. Neradioaktyvaus natrio siurblys 12. Radioaktyvaus natrio siurblys 13. Šilumokaitis. Vieno kontūro schema palyginti nesaugi, nes jo mašinų salėje galimas padidėjęs

radioaktyvumas esant garo nuotėkiui iš sistemos. Dviejų kontūrų schema, kur atskiriems radioaktyvus ir neradioaktyvus garas yra daug saugesnė, ji turėtų tapti vyraujančia. Trijų vandens kontūrų schema perspektyvinė, numatoma naudoti greitųjų neutronų reaktoriuose, dviejuose kontūruose naudojamas skystas natris, trečiame vanduo. Trys kontūrai naudojami todėl, kad natris avarijos atveju audringai reaguoja su vandeniu. Tad naudojami du kontūrai ir išskiriamas radioaktyvus ir neradioaktyvus natris, kad avarijos atveju sumažėtų užteršimo tikimybė.

Ypatumai: Statoma bet kur, kur tik yra vandens šaltinis aušinimui Naudoja mažai kuro (1kg urano atstoja 2900 tonų anglies) Nemanevringa Pritaikyta dirbti esant fiksuotai apkrovai (reaktorių nepatogu reguliuoti)

12

Daugeliu atvejų dirba pagal nepriklausomą apkrovos grafiką. Naudingumas 35 - 38% Mažai teršia aplinką (neišmeta CO2). Pagrindinė problema - atidirbto radioaktyvaus kuro laikymas ir saugus darbo nutraukimas.

Lietuvoje yra Ignalinos atominė elektrinė, kurioje naudojami RBMK – 1500MW galios reaktoriai, juose naudojama vieno kontūro schema, dabar galingumas apribotas iki 1300MW.

2.5 HE technologinis procesas

HE galingumas apskaičiuojamas pagal formulę

P Q H= ⋅ ⋅ ⋅9 81. η čia P - galingumas, kW; Q - debitas m3/s; H - aukščių skirtumas, m; η - naudingumo koeficientas Hidroelektrinės gali būti su užtvanka ir derivacinės. HE su užtvanka schema parodyta paveiksle

Apatinisbaseinas

3

2

1

4

Viršutinisbaseinas

H5

1. Turbina; 2. Generatorius; 3. Transformatorius; 4. Čiulpvamzdis; 5. Slėgiminis vamzdis. Ypatumai Statomos prie vandens telkinių Dirba pagal vandens grafiką Manevringos (paleidimas trunka keletą minučių) Aukštas naudingumo koeficientas (iki 90%) Nuostoliai žuvims ir žemės ūkiui. Manoma, kad dėl puvimo procesų metu išsiskiriančio metano turi įtaką klimato šiltėjimui.

13

Derivacinės elektrinės statomos kalnuose, kur mažas upės debitas bet didelis nuolydis, joms nereikia užtvankų. Vanduo derivaciniu kanalu nuleidžiamas į žemesnę upės dalį, aplenkiant dalį vagos ir taip padidinant greitį. Didžiausios Lietuvoje Kauno HE Dmax=650m3/s, H=20m. Didžiausia pasaulyje HE statoma Kinijoje ir planuojama paleisti 2009m. jos galia 18 000MW , užtvankos ilgis 2.3km, aukštis 185m. Volgos hidroelektrinių kaskadą, kuris turi įtakos Lietuvos energetikos sistemos darbui, sudaro 8 hidroelektrinės kurių suminė galia 8600MW

2.6 HAE technologinis procesas

2

34

5

1

H

1. Viršutinis baseinas 2. Užtvanka 3. Slėgiminis vamzdis 4. Mašinų salė 5. Žemutinis baseinas

HAE paskirtis - apkrovos grafiko išlyginimas ir avarinių atvejų sukelto elektros energijos trūkumo greitas padengimas. HAE turi du baseinus, vamzdyną ir apgręžiamo veikimo agregatus. Paros minimumo metu agregatai`dirba siurblio režimu ir pumpuoja vandenį, paros apkrovos maksimumo metu jie dirba generatoriaus režimu ir gamina elektros energiją. Šio proceso naudingumo koeficientas siekia 70 - 75%.

Lietuvoje esančios Kruonio HAE galia 800MW, H=100m, elektrinė tokiu galingumu gali dirbti 8 valandas.

2.7 Dujų turbininės elektrinės

Kuras

OrasDegimo produktai 300°C

Degimo produktai 700°C

Suspaustas oras

1 2

3 4

1. Degimo kamera 2. Dujų turbina 3. Kompresorius 4. Paleidimo variklis

14

Šios elektrinės nenaudoja garo, dėl to jos yra labai manevringos, naudingumas siekia 29 - 34%. Jos paleidžiamos per 1 - 2 minutes, elektrinių galia siekia 100MW. Tokia 2MW elektrinė yra Jonavos ‘Achemoje’. Šis elektrinių tipas laikomas perspektyviu, jų turėtų atsirasti daugiau.

2.8 Elektrinės su vidaus degimo varikliais

Tokios elektrinės būna stacionarios ir kilnojamos, kaip degalai naudojamas dizelinas. Stacionarių elektrinių galia būna iki 1 MW, jų sudėtingumas priklauso nuo elektrinės automatizavimo lygio. Kilnojamosios elektrinės būna 10 – 20kW ir dažniausiai įrengiamos transporto priekabose. Tokios elektrinės įrengiamos dažniausiai laikiniems poreikiams arba pirmos kategorijos vartotojuose užtikrinti nepertraukiamą elektros energijos tiekimą. Pvz, Ignalinos atominėje elektrinėje yra 12 dizelinių generatorių po 5,6MW, kad užtikrinti saugų reaktorių aušinimą elektrinei sustojus.

Tokio tipo elektrinėms galima naudoti ir benzininį variklį. Naudojant tokį variklį vienai kW pagaminti reikalinga sudeginti apie 300 gramų kuro, gaunama kad iš 1 litro benzino gaunamos apie 2kWh elektros energijos. Elektros energijos savikaina yra didelė, todėl vidaus degimo variklius tikslinga varyti ne benzinu o gamtinėmis dujomis. Tačiau panaudojus variklyje išsiskiriančią šilumą pastatų šildymui bendras tokios sistemos naudingumas padidėja ir vidaus degimo varikliu varomos sistemos tampa konkurencingos.

2.9 Potvynių atoslūgių elektrinės

Potvyniai ir atoslūgiai sukeliami Saulės ir Mėnulio ir kartojasi įvairiu cikliškumu, stipriausi

būna Mėnulio sukeliami paros potvyniai. Jie stipriausi būna 45 laipsnių platumoje, pusiaujyje ir ašigaliuose lygūs nuliui. Potvynio banga atvirame vandenyne siekia 0.8m., prie žemyno krantų jie sustiprėja ir kai kur siekia 18 metrų. Pavyzdžiui, Prancūzijos Sen Malo įlankoje (Lamanšas) potvynio aukštis 13m. Elektrinė statoma tvenkiant įlanką arba į jūrą tekančia upę, Rusijoje tokia elektrinė yra prie Barenco jūros Kolos pusiasalyje, jos galingumas 400kW. Vidinėje jūrose, kokia yra Baltijos jūra potvyniai yra nedideli, siekia tik kelis centimetrus, tad tokios elektrinės pastatyti negalima.

2.10 Saulės elektrinės

Saulės elektrinių pagrindas - puslaidininkiniai fotoelementai. Jų naudingumas siekia 17%. Lietuvoje saulėtą dieną saulės spinduliavimo energija siekia 1000 W/m2 , saulės elemento elektrinis vardinis galingumas pateikiamas esant šiam apšviestumo srautui. Toks galingumas pasiekiamas tik saulėtą dieną, atsižvelgiant į debesuotumą ir saulės vietos danguje kitimą vidutinis energijos kiekis gaunamas iš saulės per metus yra apie 1000kWh/m2. Padalijus šį galingumą iš 8760kWh (maksimaliai galimo gauti galingumo iš saulės, tariant kad ji šviečia dieną ir naktį esant giedram dangui), gauname saulės elektrinės našumo koeficientą Cn = 0,114, kuris charakterizuoja saulės elemento pagaminamą vidutinį energijos kiekį per metus iš įrengtos galios. Pagrindinis šio tipo elektrinių trūkumas - didelė kaina, 1kW įrengimas kainuoja apie 15000 - 20000 litų. Saulės elementų tarnavimo laikas - 30 metų. Nors Saulės energija nieko nekainuoja, dėl didelės elementų kainos elektrinės kol kas neperspektyvios. Be to, reikalingi specialūs puslaidininkiniai įtampos keitikliai, kurie sujungia ir sinchronizuoja tokią elektrinę su tinklu, jų kaina 1kW siekia 6000 litų. Ateityje, atpigus tokiems elementams keletą kartų, Saulės elektrinių konkurencingumas išaugs.

15

Tačiau remiantis kai kuriais duomenimis ir nepaisant optimistinių prognozių saulės elementų kainos krinta pakankamai lėtai. ELFA prekių katalogo duomenimis saulės elementų kainų dinamika atrodo taip: Metai Galingumas, W Kaina, eurais Matmenys, mm 2001 62 549 522×1200 2007 75 525 - 2009 60 466 (1610 lt) -

Kadangi saulės elementams pranašaujama perspektyva elektros energijos generavime,

paskaičiuojame kokius parametrus turi saulės elementais padengtas namo stogas. Tarkime kad saulės elementų plotas yra 50m2

;Toks stogas susidės iš 75 elementų, 60W galios. Jo maksimalus galingumas sieks 4.5kW Per metus bus pagaminta 4336kWh elektros energijos (pakaks namo elektros poreikiams); Suminė saulės elementų kaina siekia 120 750 lt. Atsipirkimas truks maždaug 79 metus esant elektros kainai 0.35cnt/kWh Praktiškai dėl labai kintančio saulės šviesos srauto panaudoti tokio stogo galingumą bus

problematiška. Pvz, pavienis debesėlis užslinkęs ant saulės giedrame danguje sumažina saulės elemento išvystomą galią maždaug perpus, debesuotą dieną galingumas krinta iki 15 – 20 procentų vardinės galios. Taip pat be akumuliatorių baterijų neišeis panaudoti gauta energija nakties metu.

Jeigu saulės elementas įtvirtintas nejudamai, Lietuvoje jis turi būti pasviręs 37 laipsnių kampu į horizontą siekiant optimizuoti jo generuojamą galią. Jei saulės elementas turi sistemą, orentuojančią jį į saulę, jo generuojamas energijos kiekis padidėja 30 – 40 procentų.

2.11 Vėjo elektrinės

Pagal konstrukciją skiriami du pagrindiniai vėjo jėgainių tipai- horizontalios ir vertikalios ašies

vėjo jėgainės. Vyraujantis tipas – horizontalios ašies. Jų naudingumo koeficientas aukštesnis, lygus 0.5, o vertikalios ašies jėgainių jis daug mažesnis ir lygus 0.15 – 0.2.

Vėjo elektrinės naudoja mechaninę vėjo energiją. Vėjyje besisukančio sraigto teorinis naudingumas siekia 60%, didžiausių šiuolaikinių vėjo jėgainių galia siekia 1 - 2 MW, sparnų ilgis siekia 60 metru. Vėjo elektrinės pagaminamas energijos kiekis kWh apskaičiuojamas pagal formulę

);8760*( Tn PCW = čia PT – vardinė turbinos galia kW; Cn – našumo koeficientas, mūsų šalyje pajūryje jis lygus

0.25 – 0.26, turbinų jūroje jis siekia 0.40.Dažniausiai jėgainės turi trijų menčių sraigtą. Galimas ir didesnis menčių skaičius sraigte, tačiau tai nepadidina sraigto galingumo tik sumažina sukimosi greitį, Vėjo jėgainės galia keičiama didinant arba mažinant sparnų atakos kampą. Sparnai sukasi gana lėtai, tad jėgainėse naudojami reduktoriai pagreitina sukimąsi iki generatoriui reikalingų apsisukimų, nes lėtaeigio generatoriaus labai dideli gabaritai. Generatorius dažniausiai sinchronizuojamas su tinklu tiesiogiai, nenaudojant sudėtingų keitiklių, reikalinga tiktai patikima generatoriaus valdymo ir orientavimo automatika. Naudojami ir asinchroniniai generatoriai, tuomet generatorius dirba kintamu greičiu. Kartais vėjo jėgainės turi du asinchroninius generatorius, vieną mažam kitą dideliam galingumui. Elektrinės kelia gana didelį triukšmą, tad jas statyti arti gyvenamųjų rajonų negalima.

Šiuo metu pasaulyje vėjo energetika geriausiai išvystyta Danijoje, ten yra apie 5000 vėjo jėgainių, jų suminė galia` siekia 1200MW. Šios jėgaines Danijai pagamina apie 9% elektros energijos. Ateityje planuojama statyti jėgaines jūroje, 2030m. jų galia sudarys 35% šalies poreikių..

16

Danijoje šios jėgainės statomos privataus kapitalo, nes jų energija stipriai subsidijuojama valstybės, dėl to jėgainės ten pelningos.

Lietuvoje vyraujantys vėjai silpnesni, jėgaines statyti perspektyvu pajūryje. Vėjo stiprumo įtaka pagaminamos energijos kiekiui didžiulė, energijos kiekis proporcingas vėjo greičio kubui. Tad elektrinės, pastatytos pajūryje, kur vidutinis vėjo greitis yra 7m/s ir tokios pat elektrinės Utenos apskrityje, kur pučia 4 m/s vėjas pagaminamas energijos kiekis skirsis 6 kartus. Vėjo elektrinių statyba pastaraisiais metais labai suintensyvėjo, jų pagaminta energija superkama su dotacijomis. Leidimą statyti elektrines duoda “Lietuvos energija”, ji skelbia konkursus šių elektrinių statybai. Siekiant pritaikyti energetikos sistemą prie vėjo elektrinių keliamų tiekiamos galios svyravimų, vienas Elektrėnų elektrinės blokas specialiai pritaikytas greitam galios keitimui ir reguliuojamas priklausomai nuo vėjo elektrinių darbo. Tad didėjant vėjo elektrinių galingumui reikia turėti didesnius rezervinius galingumus, kas didina elektros energijos kainą.

Jeigu vėjo elektrinių pagaminamos energijos dalis šalies pasieks 25 procentus, pagal skyriaus pradžioje pateiktą formulę gaunama, kad vėjo elektrinių galingumas turi būti lygus visai šaliai maitinti reikalingam galingumui. Tad kai kuriomis dienomis visa šalis būtų maitinama vien iš vėjo elektrinių. Tačiau dar didinant vėjo elektrinių skaičių šių elektrinių energijos nebus kur dėti.

Vėjo elektrinės kainuoja palyginti nebrangiai ir todėl komerciškai apsimoka. Mažos vėjo elektrinės 1kW kainuoja iki 10 000lt, didelės krenta iki 3000lt.

Pastaruoju metu po truputį vis populiarėja mažo galingumo vertikalios ašies vėjo jėgainės, kuriose naudojamas sudėtingos aerodinaminės formos sraigtas. Tokios jėgainės statomos ant namo stogo kraigo, taip be jokių papildomų priemonių padidinamas vėjo greitis.

2.12 Geoterminės jėgainės

Šios jėgainės naudoja karštą vandenį iš žemės gelmių, keleto kilometrų gylio. Vandens

temperatūra priklauso nuo vietovės geologinės sandaros ir gręžinio gylio. Panaudojus vandenį reikia grąžinti į žemės gelmes, nes šis vanduo labai druskingas ir išleistas paviršiuje jis smarkiai užterštų gamtą. Tai padidina jėgainės kainą, nes gilūs gręžiniai brangiai kainuoja. Netoli Klaipėdos rasti karšto vandens telkiniai, jų temperatūra apie 40°C, toks vanduo tinkamas centriniam šildymui. Geoterminės jėgainės plačiai paplito Islandijoje, ten karšto vandens telkiniai yra žemės paviršiuje.

3. Elektros aparatai

3.1 Komutaciniai reiškiniai

Sujungiant ir atjungiant kontaktus, dėl elektrinio lauko oro tarpe atsiranda elektros išlydis,

vadinamas lankiniu išlydžiu. Elektros lankas - tai plazmos stulpas tarp dviejų elektrodų, susidaręs dėl smūginės jonizacijos. Jo temperatūra siekia 6000 - 18000K, o elektrinis laidumas artimas metalų elektriniam laidumui. Dėl aukštos temperatūros ir elektronų emisijos iš elektrodų lankas ardo elektrodų paviršių. Šis reiškinys naudojamas suvirinimo aparatuose, bet komutaciniuose prietaisuose jis žalingas, nes trukdo išjungti grandinę. Esant keleto kV įtampai lanko degimas pasidaro labai stabilus, jį galima ištempti iki metro ilgio, tad jam gesinti reikalingos įvairios specialios priemonės.

Priemonės lankui gesinti aparatuose iki 1kV: Lanko ilginimas didinant atstumą tarp elektrodų; Lanko dalijimas į daug mažesnio ilgio lankų; Lanko gesinimas siaurame plyšyje. Priemonės lankui gesinti aparatuose daugiau 1kV:

17

Lanko gesinimas alyvoje; Lanko apipūtimas dujomis (oru); Daugkartinis grandinės nutraukimas; Lanko gesinimas vakuume; Lanko gesinimas aukšto slėgio dujose (SF6). Pagrindiniai komutacinį aparatą charakterizuojantys parametrai yra: Vardinė srovė; Vardinė įtampa; Vardinė atjungimo srovė; Aperiodinės dedamosios atjungimo srovėje procentas; Atsparumas pratekančiai srovei (terminis ir elektrodinaminis); Atsijungimo laikas.

3.2 Automatiniai išjungėjai

Tai žemos įtampos aparatai (iki 1kV), skirti elektros grandinių komutacijai ir apsaugai dažniausia nuo 6 iki 630A. Jie paprastai turi dvi apsaugos nuo perkrovimų ir trumpųjų jungimų grandis - grandį su priklausoma suveikimo laiko charakteristika sauganti nuo perkrovimų ir momentinio suveikimo grandinę saugančią nuo trumpųjų jungimų. Automato suveikimo laiko priklausomybės nuo srovės charakteristika parodyta paveiksle

a

b

c

t, s

I/IN

4 - 16

0.25 - 0.5

0.8 - 1.25 3 - 10

Nepriklausoma charakteristikos dalis bc formuojama elektromagneto suveikimo laiko, ji

apsaugo kai srovė daug kartų viršija nominalią. Priklausoma charakteristikos dalis ab suformuojama dažniausiai šiluminės relės pagalba. Šiluminė relė - tai bimetalinė plokštelė, kaitinama specialiu elementu. Plokštelė išlinksta dėl skirtingų metalų šiliminio plėtimosi koeficientų ir išjungia automatą, išjungimo laikas priklauso nuo kaitinimo elemento srovės.

Automatai lanką gesina specialiose kamerose. Lankas dalijamas į keletą mažesnio ilgio lankų ir tuomet aušinamas plyšyje.

18

Automatinių išjungėjų srovės – laiko charakteristikos

Pagrindiniai charakteristikų taškai

Šiluminio atkabiklio poveikio srovė Magnetinio atkabiklio poveikio srovė Charakteristikos Turi suveikti per

>1h Turi suveikti per<1h

Turi suveikti per >100ms

Turi suveikti per 100 ms

B tipas 1.13*In 1.45*In 3*In 5*In

C tipas 1.13*In 1.45*In 5*In 10*In

D tipas 1.13*In 1.45*In 10*In 16*In

E tipas 1.05*In 1.35*In 14*In 18*In

G tipas 1.05*In 1.35*In 8*In 10*In

Z tipas 1.05*In 1.35*In 2*In 3*In

Charakteristikų parinkimas priklausomai nuo saugomo objekto Saugomas objektas

B tipas C tipas D tipas E tipas G tipas Z tipas

Apšvietimo tinklas + + + Instaliacijos apsauga + + + Įstaigų apkrovos + + Buities apkrovos + + Kontrolinės grandinės + + + Transformatoriai + + Maitinimo šaltiniai + Šildytuvai + Varikliai (bendrasis atvejis) + Varikliai su nedidele starto srove + + Varikliai su didele starto srove + Varikliai su dideliu apkrovimu + Elektronikos įrenginiai + + Elektromagnetai + Puslaidininkiniai prietaisai + Elementai su maža viršįtampio srove +

19

Reaktyviosios apkrovos +

Pagrindinis automato parinkimo parametras - vardinė srovė IN. Taip pat normuojama maksimali trumpojo jungimo srovė, kurią automatas gali saugiai atjungti, srovė, kada pradeda veikti nepriklausoma apsauga.

Didelių srovių atjungimo automatai turi distanciniam valdymui skirtą aparatūrą (pavaras), jų veikimas ir konstrukcija sudėtingesni (pvz. priklausoma charakteristikos dalis formuojama puslaidininkiniais elementais). Kai kuriuose automatuose laiko uždelsimas atliekamas laikrodiniais mechanizmais.

3.3 Didelio alyvos tūrio jungtuvas

Tai aukštos įtampos komutaciniai aparatai, jų veikimas pagrįstas lanko gesimu alyvoje. Užsidegus lankui, alyvoje išsiskiria vandenilis, kuris apgaubia lanko degimo virtą ir ja efektyviai aušindamas gesina. Kadangi į alyvos sudėtį deguonis neįeina, sprogimo ar gaisro pavojaus nėra.

1

2

3

4

5

6

1.Bakas; 2.Alyva; 3.Izoliatorius; 4.Nejudantis kontaktas; 5. Lanko degimo vieta; 6. Judantis

kontaktas. Pagrindinis didelio alyvos tūrio jungtuvų pranašumas yra jų paprasta konstrukcija. Trūkumai -

dideli gabaritai, dešimtys tonų alyvos reikalinga jo darbui užtikrinti. Tokie jungtuvai naudojami 110kV Kauno HE skirstykloje.

3.4 Mažo alyvos tūrio jungtuvai

Mažo alyvos tūrio jungtuvai pasižymi nedideliais gabaritais, jų konstrukcija gana kompaktiška.

Juose izoliacija užtikrinama porceliano ir keramikos izoliatoriais, alyva naudojama tiktai lanko gesinimui

20

1

2

4

5

3

1. Nejudantis kontaktas 2. Lanko gesinimo kamera 3. Lanko degimo vieta 4. Judantis kontaktas

5. Alyva Išjungiant srovę tokiu jungtuvu, dėl specialios lanko gesinimo kameros formos pirmiausia

atsiranda suslėgto vandenilio sritis, po to lankas, atsidarius skersiniams kameros kanalams apipučiamas ir taip gesinamas. Tokie jungtuvai turi nedaug alyvos (iki 5 kg) jų gabaritai nedideli, todėl jie buvo labai populiarūs uždarose 10 kV pastotėse. Trūkumai - nedidelis jungimo skaičiaus resursas, reikalingas dažnas alyvos kokybės tikrinimas, toks gesinimo būdas patogus tik žemose įtampose.

3.5 Oriniai jungtuvai

Oriniai jungtuvai lanko gesinimui naudoja suspaustą orą, kuris suslegiamas iki 2 - 4 MPa

slėgio. Oras aušina ir dejonizuoja lanką, taip jį užgesindamas. Paveiksle parodytas skersinio pūtimo įtaisas, naudojamas 10 kV įtampose.

1

2

3

1. Izoliacinis korpusas. 2.Kontaktas 3. Lanko degimo vieta.

21

Aukštesnėse įtampose naudojami išilginio pūtimo įtaisai. Paprastai tokie jungtuvai susideda iš keletos nuosekliai sujungtų gesinimo kamerų. Tokie jungtuvai palyginti paprasti ir nedidelių gabaritų, bet jiems reikalingas sudėtingas suspausto oro ūkis. Tokie jungtuvai panaudoti Ignalinos AE atviroje 330kV skirstykloje.

3.6 Eledujiniai jungtuvai

Šie jungtuvai lanko gesinimui naudoja aukšto slėgio inertines dujas - sieros fluoridą (SF6).

Sieros fluorido tankis 5 kartus didesnis už oro, o elektrinis atsparumas 2 - 3 kartus. Esant tokiomis pat sąlygomis, SF6 aplinkoje lankas gesinamas 100 kartų greičiau negu ore. SF6 aplinkoje degant lankui, jo molekulės prisijungia elektros lanko laisvąjį elektroną. Taip slopinami jonizacijos reiškiniai ir lankas gęsta.

Tokio jungtuvo poliaus konstrukcija parodyta paveiksle. Kontaktų gale yra magnetai, kurie išsiskyrus kontaktams degantį lanką verčia suktis žiediniu antgaliu, taip mažiau dega kontaktų antgalis ir lankas greičiau gęsta. Tokia sistema patalpinama į eledujų pripildyta rezervuarą, kuris kritus slėgiui papildomas iš baliono.

1

4

2

3

5

6

1. Judančio kontakto srovėlaidis 2. Judančio kontakto žiedinis antgalis. 3. Žiedinis magnetas 4.

Izoliacinė tarpinė 5. Lanko degimo vieta 6. Nejudantis kontaktas Sieros fluoridas yra bespalvės, bekvapės, nenuodingos dujos, bet, veikiamas elektros lanko jos

skyla į nuodingas medžiagas. Tokie jungtuvai yra saugūs, didelis išjungimo resursas, todėl jie naudojami vis dažniau. Pastaruoju metu dauguma naujų jungtuvų mūsų šalyje statoma būtent šio tipo.

22

3.7 Vakuuminiai jungtuvai

Šie jungtuvai naudoja kontaktų sistemą, įtaisytą vakuuminėje kameroje. Vakuumo elektrinis atsparumas daug didesnis už oro, todėl atstumas tarp kontaktų gali būti mažas, o lanko gesinimo kameros gabaritai nedideli. Jungtuvų vakuumas sukuriamas gamykloje ir išlieka daugelį metų be papildomų priemonių.

3

2

1

5

7

6

4

1.Keraminis apvalkalas 2. Flančas 3.Nejudantis kontaktas 4. Judamas kontaktas 5.Kontakto plokštelės 6. Gofruotas plieno sifonas 7. Ekranas.

Išsiskyrus kontaktams, lankas gęsta per patį pirmąjį srovės perėjimą per nulinę reikšmę.

Kontaktų eiga yra labai nedidelė, iki centimetro, kai tuo metu mažo alyvos tūrio jungtuve yra artima metrui.

3.8 Jungtuvų pavaros

Jungtuvų valdymo operacijas atlieka jungtuvų pavaros. Pavara įjungia ir išjungia jungtuvą, ir

yra tiesioginio ir netiesioginio veikimo. Tiesioginio veikimo pavaros energiją ima iš pašalinio šaltinio, netiesioginio veikimo pavaros energiją kaupia savyje (pvz. spyruokles energija). Pavaros yra rankinės, elektromagnetinės, spyruoklinės, pneumatinės, hidraulinės.

Rankinės pavaros pastaruoju metu naudojamos tik skyrikliams valdyti. Elektromagnetinės pavaros naudojamos tiek vidaus, tiek išorės skirstyklose. Jos maitinamos iš

galingo nuolatinės srovės šaltinio, varomasis elementas - elektromagnetas. Pavaros greitaeigės, tinka greitam pakartotiniam įjungimui, tinka dažnam įjungimui.

Spyruoklinės pavaros naudoja spyruoklės įtempimo energiją, kuri kaupiama mažo galingumo varikliu. Pavaros lėtaeigės, sudėtingos konstrukcijos, pastaruoju metu mažai naudojamos.

Pneumatinės pavaros dirba suslėgtu oru, jos susideda iš traukių ir pneumatinės sistemos. Pavaros paprastos, greitaeigės, ypač patogu naudoti ten, kur yra naudojami oriniai jungtuvai.

23

Hidraulinės pavaros yra skirtos ypač galingų jungtuvų valdymui ir naudoja sulėgtą alyvą. Tokios pavaros yra galingos ir ypač greitaeigės.

Pastaruoju metu praktikoje daugiausiai naudojamos elektromagnetinės pavaros

3.9 Skyrikliai ir skirtuvai

Atliekant remonto darbus sistemoje, stengiamasi išjungti kuo mažesnę jos dalį, kad nuostoliai dėl elektros energijos netiekimo būtų kuo mažesni. Todėl reikia daug komutacinių aparatų, kad būtų galima atjungti tik remontuojamą elementą. Be to, atjungimas turi būti patikimas ir vizualiai matomas, nes daugumos jungtuvų kontaktai paslėpti. Šias funkcijas atlieka skyrikliai. Skyriklis - tai kontaktinė sistema, skirta atjungti ir vizualiai išskirti kontaktams. Jie statomi abipus elektros aparato (jungtuvo, transformatoriaus) ir atjungiami remonto metu. Tačiau skyrikliai negali atjungti darbo srovės, nes neturi lanko gesinimo įrenginių, todėl schemos sudaromos taip, kad srovę grandinėje atjungia jungtuvas, o tik po to atjungiami skyrikliai, nuo priešingų veiksmų skyriklį saugo blokuotės. Skyrikliais galima įjungti ir išjungti transformatoriaus įmagnetinimo srovę, įjungti oro liniją tuščioje veikoje ir t.t. Skyriklių konstrukcija paprasta, nors jų gabaritai aukštai įtampai būna dideli.

Kai kurie skyrikliai aprūpinami lanko gesinimo įrenginiais ir gali atjungti darbinę srovę, taigi gali komutuoti schemą darbinio režimo metu. Tokie įrenginiai vadinami skirtuvais. Skirtuvų trūkumas – jie negali atjungti trumpojo jungimo srovės.

3.10 Galios transformatoriai

Galios transformatoriai statomi elektrinėse ir pastotėse ir skirti keisti įtampą. Labiausiai paplitę

trifaziai transformatoriai, nes energijos nuostoliai juose 12 - 15%, o medžiagų sąnaudos 20 - 25% mažesnės negu grupės vienfazių tokios pat suminės galios transformatorių. Vienfaziai transformatoriai naudojami, jei negalima pagaminti ar transportuoti atitinkamos galios trifazių.

Trifaziai transformatoriai gali būti dviejų apvijų ir trijų apvijų. Aukštos, vidutinės ir žemos įtampos apvijas priimta žymėti AĮ, VĮ ir ŽĮ. Pagrindiniai dviejų apvijų transformatoriaus parametrai yra: vardinis galingumas SN, vardinė įtampa UN, trumpo jungimo įtampa UT%, tuščios veikos srovė I0, tuščios veikos ir trumpojo jungimo nuostoliai ΔP0 ir ΔPK. Pagrindiniai trijų apvijų transformatoriaus parametrai yra: vardinis galingumas SN, vardinė įtampa UN, trumpo jungimo įtampos visoms apvijų poroms UT12%, UT13%, UT23%, tuščios veikos srovė I0, tuščios veikos nuostoliai ΔP0 ir trumpojo jungimo nuostoliai visoms apvijų poroms ΔPK12, ΔPK13, ΔPK23.

Dar vienas transformatorių apibūdinantis parametras - apvijų jungimo grupė. Ji nusako fazių skirtumą tarp transformatoriaus aukštos ir žemos įtampų apvijų ir žymima skaičiais nuo 0 iki 11. 1 reiškia, kad fazių skirtumas 30°, 2 kad 60° ir t.t. Šis skirtumas gaunamas įvairiais būdais jungiant transformatoriaus apvijas, galimi tokie apvijos jungimo variantai - žvaigždė Υ, žvaigždė su nuliniu laidu Υo, trikampis Δ. Transformatoriaus jungimo grupė žymima pvz. Υ/Δ - 11, Υ/Υ - 0. Jungimas žvaigžde naudingas aukštesnės įtampos apvijoms, nes taip pakanka silpnesnės izoliacijos. Jungimas trikampiu naudingesnis žemos įtampos apvijai, taip sumažėja fazės srovė ir slopinamos aukštesniosios harmonikos. Neutralės įžeminimas parenkamas priklausomai nuo tinklo neutralės režimo.

24

A1 B1 C1 0 A1 B1 C1 0

A2 B2 C2 A2 B2 C2 A3 B3 C3 0

AĮ AĮ

ŽĮ ŽĮ

Grupės ypač svarbios jungiant transformatorius lygiagrečiai. Lygiagrečiai jungiamų transformatorių turi būti vienodos įtampos, grupės ir trumpojo jungimo įtampos, kitaip galimas trumpasis jungimas arba galios pasiskirsto neproporcingai transformatoriaus galingumui.

Šiuolaikinis transformatorius yra sudėtingas įrenginys, sudarytas iš magnetinės sistemos, apvijų, izoliacijos, išvadų, bako, aušinimo sistemos, įtampos reguliavimo mechanizmo. Magnetinė sistema gaminama iš specialaus šaltai valcuoto plieno plokštelių, kurios izoliuotas viena nuo kitos. Apvijos būna vario arba aliuminio, dažniausiai izoliuotos specialiu popieriumi. Visas transformatorius būna užpildytas alyva, kuri kartu su popieriaus ar elektrokartonu yra transformatoriaus izoliacija. Alyva taip pat pagerina aušinimą, dėl to sausos izoliacijos transformatoriai beveik nenaudojami aukštesnėse įtampose, jų pasitaiko tik iki 0.4 kV įtampose. Alyviniai transformatoriai aušinami natūralia alyvos cirkuliacija, apipučiant oru, taip pat naudojant priverstinę alyvos cirkuliaciją.

3.11 Dviejų apvijų transformatoriaus atstojamoji schema

Dviejų apvijų transformatorius gali būti pavaizduotas tokia schema:

RT XT

GTBT

RT XT

ΔSO= ΔPO+ jΔQO

RT, XT - transformatoriaus aktyvioji ir reaktyvioji varžos, GT, BT - transformatoriaus skersinis

aktyvinis ir reaktyvusis laidumas.

25

Aktyvioji varža nustatoma taip:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛==ΔΔ= T

N

NTNK

N

NKT R

US

RIPSU

PR 2

22

2

2

3 .

Stambiems transformatoriams RT<<XT , todėl skaičiuojama tik XT. Mažiems transformatoriams

Zu U

SX Z RT

T N

NT T=

⋅⋅

= −%

; .2

2 2

100 T

Skersinis laidumas nustatomas iš tuščios eigos bandymo

GP

UB

QUT

NT

N= =Δ Δ0

20

2; .

3.12 Trijų apvijų transformatorius

RT1 XT1

GTBT

RT2 XT2

RT3 XT3

UA

UÞ

UV

R1, X1, R2, X2, R3, X3 - pirmos, antros ir trečios apvijos varžos, perskaičiuotos vienai įtampai. Transformatoriaus parametrai gaunami pasinaudojus tuo, kad žinomos įtampos tarp dviejų šakų

galų trumpojo jungimo bandymo metu

X X Xu U

ST N

N12 1 2

122

100= + =

⋅⋅

%;

X X Xu U

ST N

N13 1 3

132

100= + =

⋅⋅

%;

X X Xu U

ST N

N23 2 3

232

100= + =

⋅⋅

%;

Pagal šias formules apskaičiuojamos trikampiu sujungtos transformatoriaus atstojamosios varžos. Perskaičiuojant jas į žvaigždę

XX X X

112 13 23

2=

+ −;

XX X X

212 23 13

2=

+ −;

XX X X

313 23 12

2=

+ −.

Aktyvinė varža skaičiuojama analogiškai

26

2

2

122112N

NK S

UPRRR Δ=+= ;

2

2

133113N

NK S

UPRRR Δ=+= ;

2

2

233223N

NK S

UPRRR Δ=+= .

Tada R1, R2, R3 skaičiuojama pagal tas pačias formules kaip ir X1, X2, X3.

3.13 Galios nuostoliai transformatoriuose

Tarkime, kad dviejų apvijų transformatorius, kurio parametrai RT, XT apkrautas galingumu S2=P2+jQ2 .

Δ ΔP I R PSU

R PT T T= ⋅ ⋅ + = ⋅ +3 22

022

22 0 ;Δ

Δ ΔQ I X QSU

X QT T T= ⋅ ⋅ + = ⋅ +3 22

022

22 0 .Δ

Įstačius RT ir XT išraiškas

Δ ΔPSS

P PTn

T= ⋅ +22

2 0 ;Δ

Δ ΔQSS

UQT

N

K= ⋅ +22

0100.

Kai lygiagrečiai sujungiama n transformatorių

Δ ΔPS

S nP n PT

nT=

⋅⋅ +2

2

2 0 ;Δ

Δ ΔQSS

Un

n QTN

K= ⋅ +22

0100.

3.14 Pastotės

Pastotė - tai įrenginys, skirtas transformuoti ir paskirstyti elektros energiją. Ji susideda iš tokių

dalių - aukštos įtampos skirstykla, galios transformatoriai, žemos įtampos skirstykla. Skirstykla - tai jungtuvų, skyriklių ir šynų sistemų visuma, skirta komutuoti linijoms ir paskirstyti elektros energiją vartotojams. Pastotės konstrukcija priklauso nuo reikalaujamo energijos tiekimo patikimumo, elektros linijų skaičiaus. Pastotės pagal konstrukciją skirstomos į uždaras ir atviras. Uždaros – tai pastotės kur visos konstrukcijos yra patalpoje, tokios pastotės statomos miestuose kur svarbus estetinis vaizdas. Atviros statomos užmiestyje, paprastai būna aukštesnių įtampų ir užima nemažą plotą.

27

10kV 0.4kV

Paprasčiausia mažos galios pastotė – tokios naudojamos dažniausiai kaino vietovėse keletui

elektros linijų maitinti, galia gali būti tik keliolika kW

1 linija

2 linija

Q1

Q2

Q3 Q4

T1 T2

10kV

110kV

Paveiksle pavaizduota pastotė, kuri prijungta prie praeinančios linijos. Tokia pastotė vadinama

atšakine su remontine jungtimi.

28

1 linija 2 linija

Q1 Q2

T2

Q7

Q4

Q6

T1

Q5

Q3

110kV

10kV

Paveiksle pavaizduota pereinamoji pastotė, kuri stovi dviejų linijų sujungime ir gali jas komutuoti. Dingus įtampai vienoje linijoje, transformatoriai perjungiami maitinimui į kitą liniją.

4. Elektros vartotojai, elektrinių savosios reikmės

4.1 Elektros vartotojų klasifikavimas

Elektros vartotojai gali būti klasifikuojami pagal paskirtį, darbo režimą, galią, įtampą, srovės

rūšį, patikimumą, teritorinį išsidėstymą. Tačiau nustatant realias elektros apkrovas užtenka klasifikuoti taip:

Klasifikavimas pagal darbo režimą: Ilgalaikis režimas, t ≤ tl (temperatūra nusistovi); Trumpalaikis režimas, t<tl (temperatūra nespėja nusistoti); Trumpalaikis pasikartojantis režimas, kada darbo periodą keičia pauzė ciklo metu, tc ≤ 10 min. Atskirą grupę sudaro apšildymas ir apšvietimo įrenginiai, kurių apkrova pastovi arba keičiasi

nuo 0 iki Pmax ir pastovi darbo metu. Klasifikavimas pagal galią ir įtampą: Didelės galios vartotojai (>80 - 100 kW), kurie maitinami 3 - 10 kV įtampa. Mažos ir vidutinės galios vartotojai (<80 - 100 kW), kurie maitinami 380 - 660 V įtampa. Klasifikavimas pagal srovės rūšį: f=50Hz (pramoninis dažnis)

29

Paaukštintas dažnis (180 -400Hz, 10000Hz) Nuolatinės srovės vartotojai. Klasifikavimas pagal patikimumą: Pirmos kategorijos vartotojai. Elektros tiekimo nutraukimas sukelia produkcijos broką,

technologinio režimo pažeidimus, kyla pavojus žmonių gyvybėms. Jie maitinami nuo dviejų nepriklausomų šaltinių (pastočių), šaltiniai perjungiami automatiškai, pageidautina turėti avarinį generatorių. Pvz. ligoninės, Ignalinos AE, telefonų stotys. Jiems visiškas maitinimo nutraukimas leidžiamas iki t<2h.

Antros kategorijos vartotojai. Elektros tiekimo nutraukimas sukelia produkcijos, sumažėjimą, prastovas. Maitinami iš dviejų nepriklausomų šaltinių, perjungimas atliekamas rankiniu būdu, be srovės gali likti 6h. Pagrindinai smulkūs gamybos cechai, didelės parduotuvės.

Trečiai kategorijai priklauso visi likę vartotojai, tame tarpe gyventojai ir smulkios įmonės. Jie maitinami iš vieno šaltinio ir be elektros gali likti iki 24h.

4.2 Elektros apkrovų grafikai

Elektros apkrovą`sudaro įvairūs elektros vartotojai, daugelio kurių darbo metu kinta vartojama

aktyvioji ir reaktyvioji galia, Elektros gamyba ir perdavimas priklauso nuo elektros sunaudojimo, todėl ir elektrinių ir elektros tinklų darbo režimai turi keistis. Tokį įrenginių darbo režimo kitimą patogu vaizduoto grafiškai, tai vadinama apkrovos grafiku.

Apkrovos grafike gali būti pavaizduotos P, Q, S, I kitimas. Dažniausiai naudojamas P ir Q grafikai. Grafikai skirstomi į:

Paros; Metinis; Šie grafikai gali būti: Vartotojo; Tinklo; El. sistemos; Elektrinės. Apkrovos grafikai naudojami: Normaliam ir ekonomiškam elektros įrenginių darbui palaikyti; Sunaudotam arba pagamintam elektros kiekiui nustatyti; Įrenginių remonto laikui planuoti; Naujų elektros įrenginių projektavimui bei esamų išplėtimui.

4.3 Metiniai apkrovos grafikai

Jie gali būti tokių rūšių: maksimalių apkrovų grafikas ir apkrovos trukmės grafikas Maksimalių apkrovų grafikas charakterizuoja skaičiuojamosios apkrovos kitimą metų eigoje. Jis

sudaromas atidedant paros pusvalandžio maksimumų vidurkį kas mėnesį.

30

3 96 12

Apkrova, MW

Grafikas reikalingas elektrinės pagrindinio agregato remonto planavimui. Metinis apkrovos grafikas parodo elektros įrenginio darbo laiką su įvairiomis apkrovomis metų

bėgyje.

P1

P3

P2

8760 h

Apkrova, MW

T1

T2

T3

Grafikas sudaromas visų parų grafikų pagrindu. Galima sudaryti ir naudojantis žiemos ir

vasaros grafikais.

4.4 Paros apkrovos grafikai

Realus paros grafikas yra tolydinis. Braižomas kartais laiptuotas, kas leidžia lengvai apskaičiuoti grafiko plotą. Plotas lygus sunaudotam energijos kiekiui, kWh

6 1812 24 h

Apkrova, MW

Pmin

Pvid

Pdmax

PVmax

Maksimali reikšmė, trunkanti ne mažiau 0.5h, vadinama skaičiuojamąja. Išskiriamos trys grafiko dalys:

31

Bazinė - P<Pmax Pusiau pikinė – Pmin < P < Pvid Pikinė P<Pvid. Paros apkrovos grafikai įvairiais metų laikais skiriasi. Skirtumas ypač jaučiasi šiaurinėse ir

vidurinėse platumose. Tai surišta su dienos ilgumo kitimu ir besikeičiančiomis klimatinėmis sąlygomis. Todėl elektros įrenginio darbas apibūdinamas dviem charakteringais grafikais - žiemos (gruodžio pabaiga) ir vasaros (birželio pabaiga). Jie gali skirtis ne tik dydžiu bet ir charakteriu.

Įvairių vartotojų grafikai taip pat nevienodi. Pramonės įmonių grafikai priklauso nuo gamybos technologinio pobūdžio ir pamainų skaičiaus.

4.5 Apkrovos grafikų dydžiai ir koeficientai

1.Plotas W P ; T P tii

m

i

T

= ==∑ ∫

1 0

( )dt

čia Pi, Ti - grafiko i-tojo laipto didumai, T - įrenginio darbo valandų skaičius, W – plotas, kuris atitinka sunaudotą energijos kiekį.

2.Vidutinė apkrova PWTvid = .

3.Grafiko užpildymo koeficientas KW

P TP TP T

PPu

vid vid= = =max max max

.

4.Maksimalios galios naudojimo koeficientas TW

PP TP

K Tvidumax

max max= = = .

5.Įrengtos galios naudojimo koeficientas KW

P TP TP T

PPn

N

vid

N

vid

N= = = .

6.Įrengto galingumo naudojimo laikas TWPN

N= .

7.Rezervo koeficientas KP

PrezN=

max.

8.Apkrovos grafiko formos koeficientas KPP

PPf

vk

vid

ef

vid= = ;

čia Pm

Pvk i

m

= ∑1 2

1; įstačius P

Wti =

ΔΔ

ir PW

m tvid =Δ

gaunama K mW

Wf

i

m

=∑Δ 2

1

čia ΔWi - elektros sunaudojimas per laiką Δti, W - elektros sunaudojimas per laiką T. Pagal šią formulę patogu formos koeficientą nustatyti iš skaitiklio parodymų.

4.6 Skaičiuojamosios apkrovos nustatymo metodai

Skaičiuojamoji apkrova dažnai nustatoma paklausos koeficiento kpi metodu. Paklausos koeficientai randami specialiuose žinynuose kiekvienai imtuvų grupei (staklėms, kėlimo mechanizmams ir t.t.). Šis metodas yra labai apytikslis ir naudojamas ankstyvojo projektavimo stadijoje, kai nežinoma atskirų vartotojų galia.

32

Kodas Grupės pavadinimas Galios panaudojimo

koeficientas kpi

Galios faktorius tgϕ

1 Staklės 0.17 1.73 2 Ventiliatoriai 0.7 0.75 3 Transporteriniai kranai 0.3 1.73 4 Elektros lanko krosnys 0.6 0.75 5 Elektros suvirinimo

įrenginiai 0.3 1.73

6 Kompresoriai 0.7 0.75 7 Siurbliai 0.6 1.02 8 Varžos krosnys 0.8 0.43 9 Indukcinės krosnys 0.7 2.29

10 Keitikliai 0.6 0.75

Kiekvieno vartotojų įrengta (vardinė) reaktyvioji galia randama: ini tgp ϕ=niq . Sumuojant randama kiekvienos grupės vartotojų aktyvioji ir reaktyvioji galia: ∑=

inin pP ;

. ∑=i

nin qQ

Skaičiuojamoji grupės vartotojų aktyvioji galia: ;npaklsk PkP = čia ;k pakl mgi kk=

;∑∑

=

ini

inipi

gi p

pkk ( )( ) ;

01.01

2.114.11m

−−

−+=

gief

gi

kn

kk .2

2

∑∑ ⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛

=

ini

ini

ef p

pn

Skaičiuojamoji grupės vartotojų reaktyvioji galia: ;nsksk tgPQ ϕ= čia n

n

PQ

=ntgϕ .

Skaičiuojamoji grupės vartotojų pilnoji galia: 2 2sk skS P Q= + sk

Skaičiuojamąją galią taip pat galima nustatyti pagal vidutinį galingumą ir formos koeficientą:

P k P k k Psk f vid f n N= = ; Q P tgsk sk= ϕ .

4.7 Sistemos apkrovos grafikas

Atsižvelgiant į elektrinių darbo ypatumus ir vartotojų poreikį, sudaromas sistemos apkrovos grafikas.

33

6 1812 24 h

Apkrova, MW

AE

TE

KE

HAE siurb.

HEHAE gen.

HEHAEsiurb.

Projektuojant elektrinę, reikia žinoti jos apkrovos grafikus. Prie jų pridedami elektrinių savųjų

reikmių galingumus. Atsižvelgiama į tai, kad savosios reikmės priklauso nuo elektrinės generuojamo galingumo. Tai apibūdina formulė:

;)6.04.0( maxspir

isp P

PP

P +=

čia Pi - elektrinės atiduodama galia; Pįr - įrengta elektrinės galia. Turint elektrinės grafiką randamas generatorių skaičius

nPPG

G

= max .

Elektrinėms, dirbančioms energetikos sistemoje, apkrovų grafikai sudaromi taip: sudaromas energetikos sistemos apkrovos grafikas (prognozavimas), po to sistemos apkrova paskirstoma tarp elektrinių taip, kad jos dirbtų ekonomiškiausiai. Paskirstymą vykdo vyriausioji dispečerinė tarnyba, esanti Vilniuje. Kadangi Lietuva yra NVS šiaurės vakarų sistemos dalis, elektrinių darbo grafikai derinami su Rygoje esančia šios sistemos dispečerine tarnyba.

4.8 Elektrinės savosios reikmės

2 skyriuje parodytose technologinėse elektrinių schemose matyti, kad elektrinių darbą užtikrina daugybė mechanizmų – maitinimo ir cirkuliacinių siurblių, oro pūtimo ir dūmų ištraukimo ventiliatorių, transporteriai, kuro smulkintuvai, valdymo bei matavimo prietaisai ir t.t. Šie mechanizmai pagrindinai varomi asinchroninių variklių ir jiems reikalingas nenutrūkstamas elektros energijos tiekimas, kitaip elektrinės nebus galima ne tik valdyti bet ir paleisti.

Šie mechanizmai daugiausia maitinami 6kV įtampa (jei variklių galia daugiau 200kW). Likę mechanizmai maitinami 0.4kV įtampa.

Padidintas patikimumas užtikrinamas maitinant savų reikmių schemą iš keleto šaltinių. Maitinimui panaudojama generatorių įtampa ir aukšta įtampa iš sistemos, naudojant atskirą žeminantį rezervinį transformatorių. Tokiu būdu net neveikiant nei vienam generatoriui elektrinę galima paleisti naudijantis energija iš sistemos. Jeigu avarija elektrinėje sutaptų su avarija aukštos įtampos tinkle, to nepakanka patikimumui užtikrinti. Todėl ypač svarbiems vartotojams maitinti naudojamos akumuliatorių baterijos ir autonominiai dizeliniai generatoriai.

Savų reikmių galingumas yra palyginti nemažas ir priklauso nuo elektrinės tipo ir naudojamo kuro/ Elektrinė Ypatumai Psp, max; % Kp

34

TE gabalinis kuras sumaltas kuras dujos, mazutas

5 - 7 8 - 14 5 - 7

0,8 0,8 0,8

KE sumaltas kuras dujos, mazutas

6 - 8 3 - 5

0.85 - 0.9 0.85 - 0.9

AE šilumos nešėjas dujos --------------------- H2O

5 - 14 5 - 8

0.6 0.7

HE mažos ir vidutinės didelės

2 - 3 0.5 - 1

0.6 0.7

HAE turbininis režimas siurblio režimas

HE 1,5 HE

-

Pastotė rajoninė mazginė

50 - 200 kW 200 - 500 kW

-

Savosios reikmės užtikrina elektrinės darbą ir saugumą tiek normalaus režimo, tiek paleidimo ar avarijų metu, tad jam keliami specifiniai reikalavimai, priklausomai nuo elektrinės tipo.

4.9 Kondensacinių elektrinių savųjų reikmių schema

Paveikslėlyje parodyta kondensacinės elektrinės, turinčios tris blokus(tris generatorius) savųjų reikmių schema. Schema maitinama per tris savųjų reikmių transformatorius T1, T2, T3, kiekvieno jų galingumas turi pakankamas vienam blokui maitinti. Kiekvienam blokui maitinti skirtos dvi šynų sekcijos (1BA, 1BB pirmam blokui, 2BA, 2BB antram blokui, 3BA, 3BB trečiam blokui). Prie šių sekcijų prijungti 6kV varikliai ir 6/0.4kV transformatoriai. Rezervinis maitinimas ir elektrinės paleidimas atliekamas per transformatorius T4, T5. Rezervinis transformatorius parenkamas taip, kad jo galios pakaktų maitinti vienam blokui ir paleisti antram. Dingus įtampai savų reikmių šynose

35

maitinimas iš rezervinių transformatorių įjungiamas automatiškai. Visi šie transformatoriai turi įtampos reguliatorius, siekiant palaikyti reikiamą įtampos lygį šynose. Galia, kurią vartoja 0.4kV vartotojai, sudaro maždaug 10 procentų bloko savųjų reikmių galios. Kiekvieno bloko 0.4kV šynos maitinamos iš 6kV įtampos per tris transformatorius. Du transformatoriai maitinami to paties bloko generatorine įtampa, rezervuojantis – kito bloko, sujungtus su kiekvieno generatoriaus savų reikalų šynomis.

4.10 Atominių elektrinių savųjų reikmių schema

Atominės elektrinės savųjų reikmių patikimumas turi būti kur kas didesnis negu kondensacinės elektrinės. Tai susiję su padidintu reaktoriaus pavojingumu ir galimomis sunkiomis avarijos pasekmėmis, specifiniais reikalavimais reaktoriaus valdymui. Visi atominės elektrinės vartotojai elektros tiekimo patikimumą skirstomi į tris grupes. Pirmoji grupė. Tai vartotojai, kurių maitinimas gali nutrūkti ne ilgiau kaip sekundės daliai visų reaktoriaus darbo režimų metu, taip pat kai dingsta įtampa pagrindiniuose ir rezerviniame savųjų reikmių maitinimo transformatoriuje. Šių vartotojų maitinamas būtinas kai avarinė apsauga sustabdo reaktorių. Šiai grupei priklauso: matavimo, reaktoriaus kontrolės ir dozimetrijos prietaisai, greitaeigių vožtuvų pavaros, avariniai turbinos tepalo siurbliai, dalis avarinio apšvietimo, reaktoriaus valdymo strypų elektromagnetai, laikantys juos nustatytoje padėtyje, cirkuliaciniai siurbliai su maža inercija, jungtuvų valdymo elektromagnetai. Antroji grupė. Vartotojai, kuriems maitinimas gali nutrūkti nuo keleto sekundžių iki keleto minučių (atsižvelgiant į avariniam reaktoriaus aušinimui keliamus reikalavimus). Šių vartotojų maitinamas būtinas kai avarinė apsauga sustabdo reaktorių. Šiai grupei priklauso: reaktoriaus aktyviosios zonos aušinimo įrenginiai, avariniai maitinimo siurbliai, priešgaisriniai siurbliai, turbinos ir generatoriaus tepalo siurbliai, cirkuliacinių kontūrų siurbliai.

36

Trečioji grupė. Vartotojai, kuriems nereikalingas ypatingas maitinimo patikimumas ir nebūtinas maitinimas avariniu būdu sustojus reaktoriui. Šiems vartotojai pagal maitinimo patikimumą tokie patys kaip kondensacinių elektrinių savųjų reikmių vartotojai. Šiai grupei priklauso: Cirkuliaciniai siurbliai su didele inercija, kondensato ir drenažo siurbliai ir t.t. Normalaus darbo režimo metu visų šių grupių vartotojai maitinami iš savųjų reikmių transformatorių, jiems atsijungus – iš rezervinių transformatorių, sujungtų su aukštos įtampos tinklu. Taigi, normaliame darbo režime atomines elektrines savųjų reikmių maitinimas toks pat, kaip ir kondensacinės. Pirmos ir antros grupės vartotojams avariniame režime numatomas autoniminis maitinimas iš dyzelinių generatorių ir akumuliatorių baterijų. Tam sukuriama atskira garantuoto maitinimo tinklo dalis. Pagal šiuos principus sudaryta schema parodyta paveiksle. Joje maitinimą garantuoja trys dyzeliniai generatoriai ir penkios akumuliatorių baterijos su kintamos srovės keitikliais. Visa schema maitinama nuo 3 grupės vartotojų maitinimo šynų, kuris savo ruožtu maitinamos nuo savųjų reikmių transformatorių.

4.11 Hidroelektrinių savųjų reikmių schemos Hidroelektrinių savųjų reikmių sistema yra palyginti paprasta. Taip yra todėl, kad hidroelektrinėse nera galingų 6kV variklių ir pakanka 0.4kV elektros tinklo. Jis reikalingas pavarų varikliams, apsaugoms, apšvietimui maitinti.

5. Elektros tinklai

5.1 Bendros žinos apie elektros tinklus

Elektros tinklus sudaro elektros perdavimo linijos ir pastotės (jose yra transformatoriai ir komutaciniai aparatai). Yra ir papildomi elementai - reaktyviosios galios kompensatoriai ir reaktoriai trumpo jungimo srovėms riboti. Elektros tinklai yra tarpinė grandis tarp šaltinio ir vartotojo. Jų paskirtis tiekti elektros energiją vartotojui. Elektros tinklams keliami tokie reikalavimai:

Elektros tiekimo patikimumas. Elektros kokybė. Tiekimo ekonomiškumas Trečia sąlyga turi būti išpildoma įvykdžius pirmąsias dvi. Elektros tinklai skirstomi į skirstomuosius, perdavimo ir magistralinius.

37

Skirstomaisiais tinklais vadiname tokius, prie kurių tiesiogiai gali būti prijungti vartotojai. Šių tinklų įtampos dažniausiai 10 - 35 kV.

Perdavimo tinklai yra skirti perduoti energijai nuo stambių paskirstymo mazgų iki vartotojus maitinančių skirstomųjų tinklų. Jų įtampa 110 - 330 kV.

Magistraliniai tinklai yra skirti ryšiui tarp stambių sistemos mazgų, jų įtampa >330 kV. Elektros tinklai dar skirstomi: Pagal vardinę įtampą - ŽĮ, VĮ, AĮ, SAĮ. Pagal paskirtį - miesto, žemės ūkio, kaimo. Pagal konstrukciją - oriniai ir kabeliniai. Pagal schemą - atviri ir uždari. Pagal neutralės režimą – izoliuotos ir įžemintos neutralės.

5.2 Elektros tinklų vardinės įtampos

Vardiniai parametrai - tai parametrai, prie kurių elektros įrenginiai gali ilgai ir patikimai dirbti. Laikoma, kad įrenginių darbas prie vardinių parametrų artimas optimaliam. Vardiniai parametrai nustatomi valstybiniais standartais (UN, IN, PN, SN, FN ir t.t.).

Lietuvoje sistemos dažnis yra 50 Hz. Tinklų vardinės įtampos(skliausteliuose nurodytos galimos arba retai naudojamos reikšmės): Žema įtampa - 380 V Vidutinė įtampa - 10, 35 kV (6) . Aukšta įtampa - 110 kV . Superaukšta įtampa - 330 kV ( 750). Lietuvoje naudojamos įtampos iki 330kV. Netoli Ignalinos yra pastatyta 750kV linija, bet ji

dirba 330kV įtampa. Elektros tinklai yra projektuojami taip, kas jie galėtų dirbti su paaukštinta įtampa (izoliacijos

atsarga). Didžiausias įtampos padidėjimas: 6 - 220 kV - atsarga 15%. 330 kV - atsarga 10%. >500 kV - atsarga 5%. Kuo didesniu atstumu perduodama elektros energija, tuo aukštesnė įtampa naudojama

Įtampa, kV Perduodama galia, MVA Atstumas, km iki 1 iki 0.1 iki 3

1 - 10 1 - 3 3 - 15 20 - 35 3 - 15 10 - 30

110 - 150 15 - 80 25 - 100 220 - 330 110 - 400 100 - 300 400 - 500 600 - 1000 200 - 1000

750 1000 - 2000 300 - 2000 1150 2500 - 6000 500 - 3000

5.3 Elektros tinklų neutralių režimai

Elektros tinklų neutralių režimai priklauso nuo transformatorių neutralių režimo. Transformatorių neutralės gali būti įžemintos betarpiškai, per indukcinę ritę ( Peterseno ritę) arba

38

izoliuotos. Tinklai, kurių neutralės įžemintos, vadinami tinklais su įžeminta neutrale. Tinklai, kurių neutralės izoliuotos, vadinami tinklais su izoliuota neutrale. Tinklai, kurių neutralės įžemintos per indukcinę ritę, kompensuojančią tinklo talpą žemės atžvilgiu, vadinami tinklais su kompensuota neutrale. Kadangi elektros linijos dažniausiai prasideda ir baigiasi transformatoriais, linijos darbo režimą nulemia transformatoriaus neutralės darbo režimas.

I=0Z

E

Fazė

Neutralė

Izoliuota neutralė

I=E/RŽm ZE

Fazė

Neutralė

Įžeminta neutralė

korpusas

Riz

I=0

Kaip parodyta paveiksle, prisilietus prie izoliuotos neutralės sistemos laido, pažeidimo vietoje

teka labai maža srovė, nes sistema neturi jokio ryšio su žeme, o atviru kontūru srovė neteka. Tą srovę nulemia laidų talpumas žemės atžvilgiu, kuo laidai ilgesni, tuo talpa didesnė. Praktiškai pavojaus žmogui nekyla tik labai mažame tinkle, didesniame tinkle srovė gali būti amperų eilės ir būti pavojinga, todėl neutralės izoliavimas neefektyvus. Kita problema – jei maitinimo transformatoriuje pramušama izoliacija tarp aukštos ir žemos įtampos apvijų, tinklas su izoliuota neutrale tampa labai pavojingas dėl aukštos įtampos atsiradimo žemos įtampos pusėje, ko nėra jei neutralė įžeminta. Kai neutralė įžeminta, pavojus kyla tiktai prisilietus prie fazinio laido, toje vietoje teka srovė, kurią lemia pažeidimo vietos varža, nes nulinis laidas sujungtas su žeme ir susidaro uždaras kontūras. Tokioje sistemoje prisilietimo atveju žmogui gresia pavojus.

Tačiau neutralės įžeminimas duoda kitą labai svarbų praktinį pritaikymą. Daug svarbiau yra ne saugoti žmogų ne nuo tiesioginio prisilietimo prie laidų, kas normaliomis sąlygomis neleistina, o nuo prisilietimo prie metalinių prietaisų korpusų, galinčių turėti potencialą žemės atžvilgiu dėl nuotėkio izoliacijoje. Tokiu atveju metalinis korpusas sujungiamas su neutraliu laidu ir tokiu būdu užtikrinama žmogaus saugumas.

39

A2 B2 C2

A1 B1 C1

AĮ

A1 B1 C1

A3 B3 C3

AĮ

ŽĮ ŽĮ

A1 B1 C1

A3 B3 C3

AĮ

ŽĮ

a) b) c)

a) AĮ tinklas įžemintos neutralės, Žį – izoliuotos b) AĮ tinklas izoliuotos neutralės, Žį – įžemintos c) AĮ tinklas izoliuotos neutralės, Žį – kompensuotos Dėl aukščiau išvardytų priežasčių tinklųi iki 1000V neutralės gali būti įžemintos arba

izoliuotos, priklausomai nuo saugumo technikos reikalavimų (praktiškai beveik visada įžemintos). Kadangi toks tinklas paprastai yra didelis, jo parazitinė talpa taip pat didelė, ir neutralės izoliavimas būtų neefektyvus. Izoliavimas naudojamas tik nedideliuose tinkluose ypač pavojingose zonose (pvz, transformatoriumi izoliuojama nuo tinklo žoliapjovė)

Tinklai 10 - 35 kV dirba su izoliuota ar kompensuota neutrale, priklausomai nuo talpuminių srovių. Tokiame tinkle jei laidas krenta ant žemės, trumpo jungimo nebūna. Kadangi tokių tinklų yra gana daug, taip padidinamas elektros tiekimo patikimumas, nes leidžiamas tinklo darbas su nukritusiu ant žemės laidu. Tačiau pažeidimo vietoje kyla didelis pavojus žmonėms.

Tinklai >110 kV dirba su įžeminta neutrale. Jei toks tinklas dirbtų su izoliuota neutrale, avarijos metu smarkiai pakiltų įtampa, o didinti izoliatorių skaičių ekonomiškai neapsimoka.

Daugelyje šalių (pvz, JAV) visų elektros tinklų neutralės yra įžemintos. Taip yra todėl, kad net jei nukritęs ant žemės laidas trumpojo jungimo nesukelia, jis vis tiek pavojingas žmogui ir jį reikia atjungti, o tuomet nėra prasmės izoliuoti neutralę,

5.4 Elektros tinklų schemos ir elementai.

Elektros tinklai schemose dažniausiai parodomi vienlinijine schema. Joje parodomi elektros generavimo ir

naudojimo taškai ir elektros perdavimo linijos. Dažnai atliekama mastelyje. Pagal schemą elektros tinklai gali būti: Radialiniai - tokia schema paprasta, jos patikimumas didelis. Nutrūkus linijai elektros tiekimas nutraukiamas bent

vienam vartotojui, schema naudojama žemose ir vidutinėse įtampose. Galima naudoti kai vartotojai išdėstyti ne vienoje linijoje, jų darbas tarpusavyje nepriklausomas, kur maži atstumai ir didelės apkrovos arba dideli atstumai bet mažos

40

apkrovos. Pavyzdžiui, stambios įmonės galingi varikliai, 10kV tinklas, iš rajoninės pastotės maitinantis mažus miestelius. 0.4kV įtampos radialinio tinklo ilgis neviršija 0.5 km a).

Magistraliniai – tokia schema paprasta, bet nutrūkus vienai linijai nutrūksta kelių ar visų vartotojų maitinimas. Dažniausiai naudojama žemos įtampos elektros tinkluose, pvz, 0.4kV oro linijos individualių gyvenamųjų namų maitinimui, įmonėje grupei įrenginių kurių darbas susijęs tarpusavyje, maitinti. Šią schemą įmonių viduje patogu realizuoti šymolaidžiais. Aukštesnėje įtampoje tokia schema tinka smulkiems vartotojams maitinti, jei optimalu juos pasiekti viena linija c).

Uždari (žiediniai) tinklai – bet kuris vartotojas elektrą gauna dviem linijoms, sugedus pastotei arba linijai tinklas visada užtikrina elektros tiekimą. Aukštas tiekimo patikimumas dar padidinamas, naudojant APĮ. Naudojama aukštose įtampose (daugiau 110kV), nes gerokai sudėtingesnės tokių tinklų relinės apsaugos lyginant su radialiniais, todėl žemos įtampos tinkle ši schema nenaudojama c).

Pusiau uždaras magistralinis tinklas su ar be automatinio rezervavimo - tokiame tinkle padidėja tiekimo patikimumas. Atsijungus vienai pastotei, aptarnaujantis personalas arba ARĮ normaliai išjungtą jungtuvą arba atstato išimtą saugiklį, taip įjungia rezervą ir maitinimas atstatomas. Schema naudojama žemose ir vidutinėse įtampose, pvz, miesto 0.4kV tinklas d).

Pusiau uždaras magistralinis tinklas su abiejuose linijų galuose pastatytais apsaugos aparatais užtikrina tinklo darbą ne tik atsijungus pastotei bei ir sugedus bet kuriai linijai. Lokalizuoti gedimui pakanka į kitą vietą perstatyti išimtus saugiklius e).

Dažnai šios visos schemos sujungiamos į vieną sudėtingą tinklą. Toks tinklas ypač patogus kai vartotojų ratas ir apkrovos nuolat didėja, tokiam tinklui retai kada reikalinga kapitalinė rekonstrukcija dėl augančių apkrovų f).

41

b)a)

P2P1

P3 P1 P2

d)

P1 P2 P3 P4

Norm.atj.

e)f)

c) P1 P2

P4P3

Norm.atj.

5.5 Elektros perdavimo linijų konstrukcijos

Elektros perdavimo linijos skirstomos į oro ir kabelines. Oro linijų pagrindiniai elementai yra

laidai, apsauginiai laidai, atramos, izoliatoriai. Laidai būna viengysliai, daugiagysliai, vieno arba keleto metalų, tuščiaviduriai. Laidai gaminami iš plieno C, Aliuminio A, aliuminio plieno AC (su plieno šerdimi dėl

atsparumo).

42

Atramos skirstomos pagal paskirtį - inkarinės, tarpinės, kampinės. Inkarinės ir kampinės

atramos tvirtesnės, prie jų stipriau tvirtinami laidai. Atramų konstrukcijos - gelžbetoninės, metalinės, medinės. Lietuvoje vyrauja gelžbetoninės atramos, tai nulėmė socializmo laikais vykdyta politika (pvz. Latvijoje daug medinių atramų, jos plačiai naudojamos ir užsienyje). Laidų išdėstymas ant atramų parodytas paveiksle, atramų aukštis gali siekti 40 metrų. Viršuje prie atramų tvirtinamas apsauginis trosas arba du trosai, kurie saugo liniją nuo žaibo smūgių. Žemos įtampos linijos apsauginių trosų neturi, todėl į jas pataikęs žaibas pavojingesnis. Tokiose linijose vienas iš dviejų viršuje esančių laidų yra neutralė, kuri periodiškai įžeminama, todėl ji atlieka linijos apsaugą nuo žaibo.

Viengrandė linija Dvigrandė linija

Dvigrandė linija- tai tokia linija, kur ant vienos atramų eilės pravestos dvi elektros linijos.

Tokios linijos daug mažiau kainuoja. Izoliatoriai gaminami iš porceliano ir stiklo. Jie būna tokių konstrukcijų: Smeiginiai izoliatoriai, naudojami iki 35 KV. Pakabinami izoliatoriai, naudojami daugiau 35 KV. Jie naudojami sujungti girliandomis,

priklausomai nuo linijos įtampos.

0.4 kV smeiginis 10 kV smeiginis 10 kV pakabinamas

Pagal izoliatorių skaičių patogu nustatyti linijos įtampą. Izoliatorių skaičius įvairioms įtampoms:

smeiginis izoliatorius - 0.4 kV

43

Smeiginis arba 2 pakabinami - 10 kV 4 pakabinami - 35 kV 7 pakabinami - 110 kV 21 pakabinamas - 330 kV

5.6 Kabelinės linijos Kabelinės linijos gali būti vieno arba dviejų kabelių. Plačiausiai kabeliai naudojami 0,4 ir 10 kV

įtampose, rečiau aukštesnėse. Aukštos įtampos kabelis turi gana sudėtingą konstrukciją, dažnai jis būna užpildytas alyva. Pastaruoju metu vis plačiau naudojami kabeliai su sausa polietileno izoliacija. Aplamai aukštos įtampos kabeliai yra brangesni už oro linijas, jų remontas ir gedimų paieška sudėtingi, todėl naudojami palyginti retai. Aukšto slėgio alyva pripildyto kabelio pjūvis parodytas paveiksle

1

2

3

4

5

6

7

1.Gysla. 2. Gyslos ekranas iš pusiau laidaus popieriaus. 3. Izoliacija iš kabelinio popieriaus. 4. Izoliacijos ekranas iš varinės juostos ir pusiau laidaus popieriaus. 5. Alyva. 6. Plieno vamzdis. 7. Antikorozinė danga.

5.7 Linijų ir kabelių parinkimas, atstojamosios schemos ir parametrai

Pagrindinis parametras pagal kurį parenkama linija arba kabelis – leistina srovė.Šie parametrai parenkami pagal specialias lenteles.

Oro linijų laidų leistinos srovės

10 kV kabelis Plieno –aliuminio laidai Skerspjūvis, mm2 Leistina

srovė, A Varža, Ω/km Leistina

srovė, A Varža, Ω/km

35 - - 175 0,79 50 205 0.61 210 0,60 70 - - 265 0,43 95 310 0.32 330 0,31

120 375 0,25 150 395 0.26 450 0,20 185 - - 520 0.157 240 490 0.125 605 0.121 300 - - 710 0.098 500 775 0. 6

44

Toliau reikalinga tikrinti liniją pagal įtampos nuostolius. Tam reikalinga nustatyti jos

atstojamosios schemos parametrus. Trifazių linijų parametrai yra paskirstyti pagal ilgį, tačiau schemose, kai linijų ilgis < 300 km,

jie vaizduojami kaip sutelkti parametrai. Paprastai skaičiavimams sudaroma tokio pavidalo Π pavidalo schema

R X

G/2 G/2 B/2B/2

Aktyvioji linijos varža R priklauso nuo laido medžiagos, skerspjūvio ir ilgio. Prie f=50 Hz R

galima prilyginti ominei varžai ir paviršiaus efekto galima nepaisyti. Varža skaičiuojama:

RlS

=⋅γ

;

Čia l - laido ilgis metrais; S - skerspjūvis mm2; γ - lyginamasis elektrinis laidumas S mmm⋅

2 , variui

≈57, aliuminiui ≈ 34. Žinynuose paprastai duodama linijos 1km varža, kuri matuojama Ω/km. Jei norima įvertinti

laido varžos kitimą nuo temperatūros, tai atliekama pagal formulę: ( )( )R R k tt o= + −1 20 ;

čia R0 - varža prie 20°C; k - temperatūrinis varžos koeficientas Al lygus 0.004 1/S; t - laidininko temperatūra.

Reaktyvioji laidininko varža X priklauso nuo srovės kitimo greičio. Kintamoji srovė, tekanti laidu, sukuria magnetinį lauką. Laukas sukuria laide saviindukcijos EVJ. Jos pasipriešinimas srovei vadinamas indukcine varža. Trifazėje sistemoje kiekvieno laido saviindukcijos EVJ sukuria visų fazių magnetinius laukus. Todėl saviindukcijos EVJ dydis priklauso nuo laidų tarpusavio išsidėstymo. Jei laidai išdėstyti simetriškai, tai visų laidų X bus vienoda.

Linijos laido 1km varža Ω/km, esant pramoniniam dažniui ir laidui iš spalvuotų metalų:

XDR

vid

ekv= +01445 0 0157. lg . ;

čia Dvid - vidutinis atstumas tarp laidų D D D Dvid ab bc ac= ⋅ ⋅3 ; Rekv - ekvivalentinis laido spindulys Rekv=0.95R AC laidams, Rekv=0.85R A laidams.

Orinių linijų varžos, priklausomai nuo atstumų tarp laidų, pateikiamos specialiose lentelėse. Tipinės oro linijų varžų X reikšmės: 0.4 kV 0.3Ω/km 6 - 10 kV 0.33Ω/km 20 - 110 kV 0.4Ω/km 220 KV 0.45Ω/km

45

Tipinės kabelių varžų X reikšmės: 0.4 kV 0.06Ω/km 6 - 10 kV 0.08Ω/km 20 kV 0.11Ω/km 35 KV 0.12Ω/km Aktyvinis laidumas G sąlygojamas aktyviosios galios nuostolių tuščiosios eigos metu - koronos

vainikinio išlydžio arba dielektrinių nuostolių kabelyje. Vainikinis išlydis priklauso nuo oro sąlygų ir įtampos (330kV ACO - 300 ΔPK=0.8 - 5.7kW/km), jam sumažinti linijos faziniai laidai sudaromi iš kelių laidininkų, taip sumažėja elektrinio lauko stiprumas laidininko paviršiuje. Aktyvinis laidumas:

GP

UK=

Δ2 .

Talpinis laidumas B atsiranda dėl elektrostatinio lauko orinėse linijose ir dielektrinės slinkties

srovių kabeliuose. Laidumas priklauso nuo laidų išsidėstymo ir geometrinių matmenų. Skaičiuojant simetrinius režimus naudojama formulė:

B DR

S mvid

ekv

= ⋅ −7 5810 6.

lg/ .

Kabelinių linijų laidumas B didesnis už oro linijų, jo reikšmė priklauso nuo kabelio konstrukcijos ir pateikiama žinynuose.

Atsižvelgiant į schemų ypatumus, Daugeliu atvejų talpinių srovių nepaisoma ir atstojamoji schema supaprastinama iki dviejų elementų:

R X

Kabeliams dažnai nepaisoma induktyvumo X, ir atstojamojoje schemoje lieka vien R.

5.8 Galios nuostoliai linijose

Galios nuostoliai linijoje pasireiškia linijos įšilimu ir magnetinio lauko susidarymu. Tarkime, kad linija, kurios parametrai R0, X0 ir l apkrauta galingumu S2=P2+jQ2 , įtampa linijos pradžioje U1 o linijos gale U2.

Jei žinoma įtampa linijos gale

ΔP I RSU

RP Q

URL = ⋅ ⋅ = ⋅ =

+⋅3 2

2 22

22

22

22

22 ;

ΔQ I XSU

XP Q

UXL = ⋅ ⋅ = ⋅ =

+⋅3 2

2 22

22

22

22

22 ;

ΔS I ZSU

ZP Q

UZL = ⋅ ⋅ = ⋅ =

+⋅3 2

2 22

22

22

22

22 .

Jei žinoma įtampa linijos pradžioje

46

ΔP I RSU

RP Q

URL = ⋅ ⋅ = ⋅ =

+⋅3 2

2 22

12

22

22

12 ;

ΔQ I XSU

XP Q

UXL = ⋅ ⋅ = ⋅ =

+⋅3 2

2 22

12

22

22

12 ;

ΔS I ZSU

ZP Q

UZL = ⋅ ⋅ = ⋅ =

+⋅3 2

2 22

12

22

22

12 .

5.9 Įtampos kritimas ir nuostoliai elektros linijose

Skaičiuojant tinklų įtampos nuostolius, reikia mokėti nustatyti ryšį tarp atskirų taškų parametrų,

pvz. įtampų Trifazio tinklo atveju simetriniam režimui galima nagrinėti tik vieną fazę. Jai sudaroma

atstojamoji Π pavidalo schema. Ryšį tarp linijos pradžios ir galo įtampų galima nustatyti nubraižius vektorinę diagramą. Tegul žinomi linijos galo dydžiai, įtampos vektorius U2f sutapatinamas su realia X ašimi. Linijos talpuminės srovės nevertinamos.

R XU1f U2f

I 2

ϕϕ

ϕ

a bc

e

dI2

U2f

U1f

IR

IX

Iš vektorinės diagramos matyti, kad perduodama linija galia priklauso tiek nuo įtampų skirtumo, tiek nuo jų fazių skirtumo. Skersinis linijos laidumas (jis čia neparodytas) teigiamai veikia į linijos darbo režimą.

Aritmetinis įtampos modulių skirtumas yra įtampos nuostoliai

ΔU U Uff f

= −− −1 2

.

Geometrinis įtampų skirtumas yra įtampos kritimas ΔU U U I Zf

f f= − = ⋅

− − −1 2.

−

Įtampų kritimas turi išilginę ir skersinę dedamąsias Δ ΔU U j U

ff f−

= + ⋅δ ;

čia

47

ΔU ab bc IR IXU de cd IX IR

f

f

= + = +

= − = −

cos sin ;cos sin .

ϕ ϕ

δ ϕ ϕ

Padauginus abi lygybių puses iš 3 2

2

UU

gauname

ΔU IRUU

IXUU

PR QXU

U IXUU

IRUU

PX QRU

= ⋅ + ⋅ =+

= ⋅ − ⋅ =−

3 3

3 3

2

2

2

2 2

2

2

2

2 2

cos sin ;

cos sin .

ϕ ϕ

δ ϕ ϕ

nes 3 32 2IU P IU Qcos ; sinϕ ϕ= = . Gautas formules labai patogu naudoti tinklų įtampų nuostoliams nustatyti

ΔUPR QX

U

UPX QR

U

=+

=−

2

2

;

.

δ

Turint šias išraiškas ir žinant įtampą linijos gale, galima gauti įtampą linijos pradžioje:

( ) .2221 UUUU δ+Δ+=

Įtampos kritimo dedamosios palyginti su U2 yra nedidelės, todėl šakniai ištraukti pritaikoma apytikslio skaičiavimo binomo formulė ir gaunama tokia išraiška:

( ) .2 2

2

21 UUUUUU

Δ++Δ+≈

δ

Šios formulės naudojamos skaičiavimams kai žinomi linijos galo duomenys ir norima rasti linijos pradžios parametrus. Jei žinomi linijos pradžios duomenys skaičiavimai vykdomi kiek kitaip.

Dedamosios ΔU ir δU randamos įstatant į jų išraiškas Linijos pradžios įtampą U1, galias P1 ir Q1. Tuomet galo įtampa gaunama pagal formulę:

.2 1

2

12 ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−Δ−=

UUUUU δ

Jei įtampa linijos gale ar pradžioje nežinoma, tai apytiksliam skaičiavimui naudojama vardinės įtampos UN reikšmė.

δU gali būti nevertinama tinklams iki 110 kV. Superaukštos įtampos tinkluose R<<X todėl skersinė įtampos dedamoji δU turi būti įvertinta.

5.10 Įtampos kokybės rodikliai

Įtampos kokybės rodikliai nustatyti Lietuvos respublikos standarto LST EN 50160, priimto

2001m. vasario mėn. Dažnis yra 50 Hz ±1%, kai sistema sinchroniškai sujungta su jungtine sistema. Dažnis gali būti 50 Hz ±2%, kai sistema sinchroniškai nesujungta su jungtine sistema Įtampos lygis yra 230V matuojant tarp fazės ir neutralės. Vienas pagrindinių rodiklių yra įtampos nukrypimas

ΔUU U

UN

N=

−⋅100%; jis turi neviršyti 10%.

48

Kitas parametras - nesinusiškumas. Jis normuojamas formule

kU

Unes

nn

N

n= =

∑100%

2

2( )

; knes <8%, atskirų harmonikų amplitudės normuojamos ir pateiktos

lentelėje. Atskirų harmonikų iki 25 įtampų tiekimo gnybtuose vertės procentais nuo Un.

Nelyginės harmonikos Ne kartotinos 3 Kartotinos 3

Lyginės harmonikos

Eilė H

Santykinė įtampa, %

Eilė h

Santykinė įtampa, %

Eilė H

Santykinė įtampa, %

5 6 3 5 2 2 7 5 9 1,5 4 1 11 3,5 15 0,5 6…24 0,5 13 3 21 0,5 - - 17 2 - - - - 19 1,5 - - - - 23 1,5 - - - - 25 - - - -

Aukštesniosios harmonikos padidina nuostolius izoliacijoje, dėl to ji šyla ir greičiau sensta.

Harmonikos ypač kenkia kondensatoriams, nes juose ima tekėti daug didesnės srovės. Taip pat normuojama įtampų nesimetrija. Ji trifaziame tinkle normuojama atvirkštinės ir nulinės

sekų įtampomis. Įtampos nesimetrijos priežastis yra nesimetrinės apkrovos ar tinklo parametrai. Leistina atvirkštinės sekos įtampa yra 2% vardinės reikšmės. Nesimetrinės įtampos sukuria stabdantį magnetinį lauką elektros varikliuose, dėl to išauga nuostoliai.

Dar vienas kokybės parametras – trumpalaikiai įtampos kryčiai. Įtampa tinkle staiga pažemėja , kartais net iki 40 procentų vardinės reikšmės, tai trunka dažniausiai iki 1s. Tokių trikdžių per metus gali būti iki 1000. Šie įtampos kryčiai ypač pavojingi automatikos įrenginiams, nuo jų daugeliu atvejų sudėtinga apsisaugoti.

6. Įtampos reguliavimas elektros tinkluose

6.1 Reguliavimo būdai

Elektros tinklo įtampą stengiamasi reguliuoti taip, kad ji neišeitų už standartais nustatytų

leistinų ribų. Įtampos lygiai, lyginant su nominalia įtampa, parodyti paveiksle, matyti kad visuose elementuose yra įtampos nuostoliai, išskyrus reguliuojamus transformatorius, kurie pakelia įtampą taip kompensuodami nuostolius

49

MC1

2

34

56

VA

UN

-10%

+10% ΔE ΔE

1. Maitinimo centras(MC); 2. Maitinančio tinklo linijos; 3.Linijinis reguliatorius; 4.Vidutinės įtampos tinklo kabelinė linija; 5. Žemos įtampos transformatorius; 6. Žemos įtampos linija; 7. Vartotojų apkrovos (VA)

Ryšys tarp įtampos nukrypimų MC ir nukrypimų vartotojo gnybtuose VA parodomas formule

U U U EVA MC MC VA jj

m

= − +−=∑Δ

1;

čia (ΔUU

P R Q XMC VAN

i i i ii

k

−=

= +∑1002

1;%)

);

, k - tinklo elementų skaičius; - įtampos

prieaugių m elementuose skaičius. Jie nustatomi parenkant tinkle esančių transformatorių ir autotransformatorių perdavimo koeficientą K

Eii

m

=∑

1

T, išraiška tinka tiek maksimaliam, tiek minimaliam apkrovų režimui.

U U U EVAMAX

MCMAX

MC VAMAX

jMAX

j

m

= − +−=∑Δ

1;

U U U EVAMIN

MCMIN

MC VAMIN

jMIN

j

m

= − +−=∑Δ

1;

Įtampos svyravimų diapazonas pas vartotoją

U U U U U U E EVAMAX

VAMIN

MCMAX

MCMIN

MC VAMAX

MC VAMIN

jMAX

jMIN

j

m

− = − − − + −− −=∑( ) (Δ Δ

1

Iš išraiškos matyti, kad vartotojų įtampos nukrypimus galima sumažinti šiais įtampos reguliavimo būdais:

MC šynų įtampos reguliavimu; Atskirų tinklo elementų įtampos nuostolių keitimas Transformatorių, autotransformatorių ir linijinių reguliatorių perdavimo koeficientų keitimas Maitinimo centro šynų įtampos reguliavimas iššaukia viso tinklo įtampos keitimąsi, todėl jis dar

vadinamas centralizuotu įtampos reguliavimu, visi kiti metodai - vietiniu įtampos reguliavimu.

6.2 Centralizuotas įtampos reguliavimas

Maitinimo centras gali būti generatorinės įtampos šynos ir žeminančių pastočių žemos įtampos šynos, >35kV. Įtampa MC galima reguliuoti įvairiais būdais ir priemonėmis:

Efektinės šynų įtampos keitimas keičiant generatoriaus žadinimą; Transformatoriaus su įtampos reguliatoriumi atšakų perjungimas; Reguliavimas sinchroniniu kompensatoriumi;

50

Reguliavimas linijiniu reguliatoriumi.

a)Transformatoriaus suįtampos reguliatoriumiatšakų perjungimas;

b)Reguliavimassinchroniniukompensatoriumi;

c)Reguliavimaslinijiniureguliatoriumi.

SK

Sinchroninis kompensatorius - tai peržadintas sinchroninis variklis, jo charakteristikos yra

panašios į kondensatoriaus, jis dirba tuščiosios eigos režimu Linijinis reguliatorius - tai įtampos pakėlimas specialiu transformatoriumi Visais šiais atvejais įtampa reguliuojama automatiškai. Toks įtampos reguliavimas gerai tinka tokiu atveju, jei visi vartotojai yra vienarūšiai, t.y. visų

vartotojų grafikų kitimas laike sutampa. Jei vartotojai nevienarūšiai, centralizuoto reguliavimo gali nepakakti. Tada vartotojai skirstomi grupes ir kiekviena grupė reguliuojama atskirai.

a)Du transformatoriai b)Transformatorius irsinchroninis kompensatorius

SK

c)Transformatorius irlinijinis reguliatorius

Kartais vartotojų negalima suskirstyti į grupes. Pvz. vartotojai prijungti išilgai linijos. Šiuo

atveju įtampa reguliuojama pagal daugumos vienarūšių vartotojų reikalavimus, likusiems panaudojamas vietinis įtampos reguliavimas.

6.3 Vietinis įtampos reguliavimas išilgine kompensacija

Įtampos nuostoliai bet kuriame tinklo elemente lygūs

ΔUU

P R Q XN

K K K K= +1

( ) .

Paprastai tinklo elementu k duota UN ir PK esant atitinkamam apkrovos režimui. Šių dydžių keisti negalima. Tuomet įtampos nuostolius tinkle galima reguliuoti

Keičiant elementų varžas R ir X;

51

Keičiant perduodamą Q Elementų varžos R ir X galima keisti kai lygiagrečiai dirba keli elementai. Tuomet minimalios

apkrovos metu lygiagrečius elementus galima atjungti, o maksimaliai apkrovai Jie prijungiami. Tačiau praktikoje taip nedaroma, nes smarkiai padidėja perdavimo linijos kaina.

Tinklo reaktyviąją varžą X galima sumažinti nuosekliai įjungiant kondensatorių C. Tai vadinama išilgine talpine kompensacija.

R XU1f U2f

C

ϕ

I 2

U2f

U1f

IRIXL

IXCU1fk

Kompensuotos linijos įtampos nuostoliai

ΔUU

P R Q X XLKN

L L L L C= + −1

( ( ).

Tokiu būdu kompensuojant induktyvinę linijos varžą mažinamas įtampos kritimas. Tai tikslinga daryti orinėms linijoms, kurių XL>RL ir apkrovos naudoja daug reaktyviosios galios.

Įtampos padidėjimas dėl kompensavimo proporcingas srovei ir keičiasi taip kaip ir apkrovos srovė. Tai svarbu reguliuojant įtampą tinkle su staigiai besikeičiančia apkrova (pvz., paleidžiant elektros variklius). Ilgose linijose išilgine kompensacija daroma, siekiant padidinti jų pralaidumą, jis padidėja (<40 - 50%).

6.4 Kondensatoriaus parinkimas išilginei kompensacijai

Kondensatoriaus parinkimas įtampos reguliavimui ir išilginei kompensacijai atliekamas pagal

norimą įtampos lygį. Tarkime, kad pasirinkus laidų skerspjūvį pagal ekonominį srovės tankį įtampos nuostoliai viršija leistinus

R XU U’C

U’’

P+ jQ’; cosϕ’ P+ jQ’’; cosϕ’’

čia U’ ir U’’ - įtampa iki ir po kondensatoriaus, P - linijos aktyvioji galia, ji kondensatoriuje

nekinta, Q’ ir Q’’ - galia iki ir po kondensatoriaus. Tuomet galioja formulė P U I U I= ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅3 3' cos ' ' ' cos ' 'ϕ ϕ ; iš jos gauname

cos' ''

cos ' 'ϕ ϕ=UU

52

tgU U

U

UUϕ

ϕϕ

ϕϕ

ϕ

ϕ'

cos 'cos '

cos ' '' ' cos ' '

cos ' '

cos ' '

' ''

'

''

=−

=+

=+1 2 2 2 2

2

22

;

Kondensatoriaus galia parenkama Q Q Q P tg tgC = − = −' ' ' ( ' ' ' ).ϕ ϕ

Įstačius tg’ϕ išraišką gauname

QP U

UC = −⎛⎝⎜

⎞⎠⎟ −

⎡

⎣⎢⎢

⎤

⎦⎥⎥cos "

sin "'' '

cos "ϕ

ϕ ϕ2

.

Turint Qc randame XQIC

c=3 2 ; taip pat U=U”-U’. Turint šiuos dydžius parenkamas

kondensatoriaus tipas. Kondensatorius įjungiamas pagal schemą

R

TV

FV

CQs2

Qs1

Qs3

TV - įtampos transformatorius; FV - iškroviklis.

6.5 Perduodamos reaktyviosios galios kompensavimas

Reaktyviąją galią galima gaminti elektrinėse ir perduoti vartotojui.Tačiau ekonomiškai tai daryti neapsimoka, geriau Q gaminti netoli vartotojo esančiuose kompensavimo įrenginiuose.

P2+j(Q2-QK)

-jQK

P2+jQ2

KĮ

∼

U1 U2

KĮ - kompensavimo įrenginys (kondensatorių baterija arba sinchroninis kompensatorius

ΔUU

P R Q Q XKN

L K= + −1

2 2( ( ) L ).

53

Jei U1 fiksuota, U2 reikšmė priklausys nuo ΔUK, ir tuo metu nuo QK. Kompensavimas vykdomas taip, kad Q2>QK, jei ši sąlyga netenkinama, prie minimalios apkrovos U1<U2, o tai yra neleistina. Dėl to QK reikia reguliuoti pagal apkrovos didumą. Kompensavimo įrenginiai būna valdomi taip:

Pagal apkrovos srovę; Pagal naudojamą reaktyviąją galią; Pagal cosϕ. Kadangi kondensatoriaus talpos sklandžiai keisti negalima, reikia naudoti keletą baterijų. Jų

talpos parenkamos pagal santykius 1:1:1:….1; 0.5:1:1:1:….1; 1:2:4:8…..

6.7 Kompensavimo įrenginių galios parinkimas

Paprastai skaičiavimai vykdomi maksimaliam ir minimaliam apkrovos režimams, maitinimo centro gnybtų įtampa laikoma pastovia, skaičiuojama žemos įtampos pastotės gnybtų įtampa. Ryšys tarp maitinimo centro ir pastotės gnybtų įtampų.

U UP R Q X

U1 22 2

2= +

+;

Kompensavus gaunama kita išraiška

U UP R Q Q X

UK

1 22 2

2= +

+ −''

( ).

Sulyginus išraiškas

UP R Q X

UU

P R Q Q XU

U UK2

2 2

22

2 2

22 2+

+= +

+ −≈'

''( )

; ;

UQ XU

UQ Q X

UK

22

22

2

2

+ = +−'

'

( );

U UQ XU

K2 2

2= −'

' ;

QU U U

XK =−( )' '

2 2 2 .

6.8 Įtampos reguliavimas transformatoriais

Kadangi tinklo įtampa keičiasi priklausomai nuo apkrovos, reikalingas įtampos lygis

palaikomas reguliavimo transformatoriais. Naudojami du būdai įtampai transformatoriuje reguliuoti: Keičiant transformatorių perdavimo koeficientą (perjungiant atšakas); Indukuojant papildomą EVJ( panaudojant specialų įtampos reguliavimo transformatorių) Reguliuojami transformatoriai be pagrindinių atšakų turi papildomas, kurių pagalba keičiamas

KT. Paprastai atšakos daromos aukštesnės įtampos pusėje. Transformatoriai skirstomi į du tipus: Transformatoriai, kurių atšakos perjungiamos neesant apkrovos (PNA); Transformatoriai, kurių atšakos perjungiamos esant apkrovai (PEA). T su PEA žymiai brangesni už T su PNA. Kainų skirtumą sudaro perjungimo įrenginys, kurio

kaina panaši visų galios transformatorių. Dauguma 6 - 20 kV transformatorių gaminami su PNA. Pradedant 35 kV transformatoriai gaminami su PEA.

54

Transformatoriai su PNA turi 4 atšakas ±2×2.5% UN. Mažo galingumo transformatoriams gali būti naudojamas vienas perjungiklis visoms trims fazėms. Šių transformatorių atšakos keičiamos retai. Tai atliekama stipriai keičiantis sezoninei apkrovai (du kartus į metus, atjungiant transformatorių nuo tinklo).

Transformatorių su PEA įtampos reguliavimo diapazonas žymiai didesnis ir priklauso nuo transformatoriaus galios ir įtampos. TSRS gamybos transformatoriai yra su įtampos reguliavimo diapazonais nuo 10 iki 16%, reguliavimo laipto įtampa 1.25 - 2% .

Labiausiai paplitę tokios apvijų perjungimo schemos

AA

I

AĮ

0

ŽĮ

0 PEA

A

AĮ0

ŽĮ

I

0 PEA

A

P

a) b)

I - ieškiklis; P - perjungiklis a) Su nereversuojama reguliavimo apvija b) Su reversuojama reguliavimo apvija

6.9 Atšakų perjungimo įrenginiai

Yra dvi įrenginių grupes: PEA su reaktoriais ir PEA su rezistoriais

L

I1 K1

I2K2

1

2

Atšakos perjungimas nuo 1 ant 2 padėties vyksta taip: Atjungiamas kontaktorius K2; Ieškiklis I2 perjungiamas nuo 1 ant 2 padėties; K2 įjungiamas; K1 išjungiamas;

55

Ieškiklis I1 perjungiamas nuo 1 ant 2 padėties; K1 įjungiamas. Perjungimas trunka iki 3 sekundžių. Perjungimo metu išlyginamojo reaktoriaus varža padidėja

dėl srovių nesimetrijos. L - ritė su šerdimi ir oro tarpais. Ritė ir ieškikliai talpinami transformatoriaus viduje, kontaktorius atskirame alyvos bake transformatoriaus išorėje.

Toks įrenginys yra gremėzdiškas ir siekiant sumažinti gabaritus naudojamas kitas perjungimo įrenginys su rezistoriais.

0

I1

R1

I2

1

2

K3

K1

K4

K2

A

R2

Pradiniu momentu ieškikliai I1 ir I2 yra 1 padėtyje, kontakoriai K1 ir K2 įjungti, K3 ir K4 išjungti

Perjungimas nuo 1 atšakos ant 2 vyksta taip: Ieškiklis I2 perjungiamas iš 1 padėties į 2 Kontaktorius K1 atjungiamas, srovė teka per R1 ir K2; Kontaktorius K4 įjungiamas, srovė teka per R2 ir I2; Kontaktorius K2 atjungiamas; Ieškiklis I1 perjungiamas iš 1 padėties į 2 Kontaktorius K3 įjungiamas Perjungimo operacijos sublokuojamos, naudojant greitaeigę pavarą perjungimas trunka 0.15s.

Kadangi per rezistorius srovė teka trumpai, jų gabaritai nedideli. Transformatorių atšakos gali būti perjungiamos automatiškai ir per atstumą. Gali būti numatytas

rankinis perjungimas.

7. Trumpieji jungimai

7.1 Bendros žinios apie trumpuosius jungimus Trumpasis jungimas - normaliomis darbo sąlygomis nenumatytas sujungimas tarp fazių, o

sistemose su įžeminta neutrale - vienos arba kelių fazių sujungimas su žeme ar nuliniu laidu. Įžemėjimas - sistemose su izoliuota neutrale vienos arba kelių fazių sujungimas su žeme. Pagrindinė priežastis sukelianti trumpuosius jungimus yra izoliacijos pažeidimas dėl jos

senėjimo, viršįtampių, personalo klaidų, paukščių, žvėrelių veiksmų. Kartais trumpieji jungimai sukeliami dirbtinai - supaprastintose pastočių schemose naudojami specialūs aparatai trumpiesiems jungimams sukelti, taip priverčiant suveikti nutolusius relinės apsaugos įrenginius. Sibire, rajonuose kur dažnos plikšalos, trumpieji jungimai naudojami ledui nuo laidų tirpinti.

56

Trumpojo jungimo metu srovė viršija darbinę nuo keleto iki kelių dešimčių kartų. Tai priklauso nuo tinklo parametrų ir avarijos atstumo nuo maitinimo šaltinio. Kuo trumpasis jungimas arčiau šaltinio, tuo srovė didesnė. Jeigu trumpasis jungimas labai stiprus, jo srovę galima riboti reaktoriumi.

Trumpieji jungimai būna: 1. Trifaziai, K(3), tikimybė 3 - 5%. 2. Dvifaziai, K(2),tikimybė 10 - 15%. 3. Vienfaziai, K(1),tikimybė 65 - 70%, arba įžemėjimai. 4. Dvifazis su žeme, K(1,1),tikimybė 20 - 25%.

Trumpuosius jungimus tiksliai skaičiuoti sunku, nes reikia įvertinti visus elektromechaninius ir

elektromagnetinius procesus. Skaičiavimams supaprastinti daromos tokios prielaidos: 1. Trifazė sistema simetriška. 2. Magnetinės sistemos neįsotintos. 3. Nevertinama trumpojo jungimo vietos varža. 4. Generatorių EVJ sutampa faze, nevertinami švytavimai. 5. Apkrovos skaičiuojamos apytiksliai. 6. Nevertinamos linijų talpinis laidumas. 7. Jei 3R<X, nevertinti aktyvinio linijų laidumo. Trumpo jungimo skaičiavimo rezultatai naudojami: 1. Elektros aparatų parinkimui. 2. Trumpojo jungimo srovių ribojimo priemonių parinkimui. 3. Relinės apsaugos projektavimui ir nustatymams.

7.2 Trifazio trumpojo jungimo pereinamasis procesas

RT LT

E

∼RT LT

RT LT

K(3)IT

Srovė trumpojo jungimo metu apskaičiuojama iš tokios išraiškos:

;dt

diLRiE T

TTT +=

Gauta srovė susideda iš dviejų dedamųjų - periodinės ir aperiodinės: ;apperT iii +=

Dedamosios apskaičiuojamos taip: );sin( TTmper wtIi ϕα −+= ; α - fazė trumpojo jungimo momentu. i I eap ap

t TT= − /

IE

R wLTm

T T

=+2 2( )

; );(T

TT R

wLarctg=ϕ T

LRT

T

T= .

57

Pradinę aperiodinės dedamosios reikšmę galima nustatyti iš priešavarinio režimo momentinės vertės išraiškos:

);0( I );0()0()0( ap +=+++=− apapper iiii ); sin() sin()0()0(I TTmmperap IIii ϕαϕα −−−=+−−=

čia Im ir ϕ - srovės amplitudė ir kampas tarp srovės ir įtampos prieš trumpąjį jungimą Grafiškai trumpojo jungimo srovė atrodys taip:

i

t

I(-0)=0 iap

iper

ism

ITmIap

Neesant apkrovos (Im=0) aperiodinės srovės dedamoji gali pasiekti ITm - periodinės trumpojo jungimo dedamosios amplitudę, jei tuo momentu įtampa pereina per nulį. Grandinių su induktyvumais didžiausios aperiodinės ir tariamosios momentinės srovės laikai yra artimi. Todėl praktiniuose skaičiavimuose didžiausia momentinė trumpojo jungimo srovės reikšmė, arba smūgio srovė randama esant 0.01 s nuo TJ pradžios:

i I I e k Ism Tm TmT

sm TmT= + =−0 01. / ;

k e ksm

Tsm

T= + < <−1 10 01. / ; .2 Aperiodinė dedamoji pastebima tik pradinėje pereinamojo proceso stadijoje ir gęsta po 0.1 -

0.13s. Žemos įtampos tinkluose ji beveik nepastebima. Smūgio srovės reikšmė reikalinga skaičiuoti mechaniniam laidų ar šynų atsparumui TJ metu,

nes dėl laidų magnetinio lauko jas veikia didelės jėgos.

7.3 Trumpojo jungimo srovių skaičiavimas vardiniais vienetais

Trumpojo jungimo srovių skaičiavimas dažnai suvedamas į periodinės TJ srovės dedamosios nustatymą. Dažniausiai skaičiuojamas trifazis TJ, kuris yra simetrinis ir skaičiavimai vykdomi vienos fazės sistemai. Skaičiavimai vykdomi sekančia tvarka:

1. Sudaroma skaičiuojamoji schema, kuri atitinka normalų darbo režimą vienai fazei. Priimama, kad visi generatoriai dirba lygiagrečiai, apskaičiuojamos visų elementų reaktyviosios varžos. Aktyviosios varžos vertinamos kabeliams ir transformatoriams, kurių S<630 kVA. Linijos varža nevertinama, kai R<0.3X.

58

G1 T1

X0,l

T2

R0,X0,l

T3U4

ST,UK% ST,UK% ST,UK%

L1 L2

SG,Xd’’

U1 U2 U3

2. Pagal skaičiuojamąją schemą sudaroma atstojamoji schema. Sudarant atstojamąją schemą su

elektriniais ryšiais reikia įvertinti schemos magnetinius ryšius, dėl kurių elementų įtampos yra skirtingos. Jų parametrai apskaičiuoti prie skirtingų įtampų. Todėl įvairių transformacijos laiptų elementų parametrai ir EVJ redukuojami vienam įtampos lygiui, patogiausia tam, kuriam skaičiuojamas TJ. Pasirinkus redukuojamos įtampos lygį, parametrai gali būti perskaičiuojami tiksliai ir apytiksliai.

XGE

∼

K(3)

XT1 XL1 XT2 XL1 XT3

2.1. Tikslus perskaičiavimas.

U U k k k z z k k kpi i n pi i n= ⋅ ⋅ = ⋅( ..... ); ( ...... ) .1 2 1 22

čia Up, Zp - perskaičiuotos parametro reikšmės, U, Z - perskaičiuojamos parametro reikšmės; ki

- transformatoriaus transformacijos koeficientas, kU

Uii

i=

−1. Koeficiento reikšmės priklauso nuo

pasirinktos redukuojamosios įtampos lygio. Pirmuoju laikomas perskaičiuojamos įtampos lygis. 2.2 Apytikslis perskaičiavimas. Šis būdas paprastesnis ir greitesnis. Skaičiavimai vykdomi naudojant vidutines įtampos

reikšmes. Perskaičiavimui naudojamas koeficientas kUUi

vid p

vid i=

.

., čia Uvid.p - perskaičiuojamos

įtampos lygis, Uvid.i - esamoji elemento įtampa. Bendrasis perskaičiavimo lygčių pavidalas: U U k z z kpi i i pi i i= ⋅ =; ( 2) .

Daug patogesnės specialios varžų skaičiavimo formulės:

Generatoriams X XUSG d

p

G= ∗

'' ;2

tachogeneratoriams ; hidrogeneratoriams

; sinchroniniams varikliams ,

X d∗ ='' .0125

X d∗ ='' .0 27 X d∗ =

'' .0 2 .G

pG U

UEE ⋅= Sistemai Xs=0, Ss=∞.

Transformatoriams XU U

STT p

T= ⋅

%.

100

2

Elektros perdavimo linijoms X X lUU

R R lUUL

p

vidL

p

vid= ⋅ ⋅

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟ = ⋅ ⋅

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟0

2

0

2

; .

Oro linijoms X0=0.4Ω/km kai U>1000V.

59

Kabeliams X0=0.08Ω/km kai U=6 - 20 kV.

Suskaičiavus varžas, srovė nustatoma pagal Omo dėsnį ;3∑

=Z

EI

7.4 Santykinių vienetų sistema

Elektrinių dydžių vaizdavimas santykiniais vienetais leidžia supaprastinti teorinius

samprotavimus, padeda greitai nustatyti rezultatus, dar juos vaizdesniais. Santykinė bet kurio dydžio reikšmė yra jo santykis su bendravardžiu dydžiu. Todėl pirmiausia

parenkami matavimo vienetai, vadinami baziniais dydžiais. Iš keturių elektrinių charakteristikų U, I, Z, S du galima pasirinkti laisvai, kiti pasirenkami

naudojant Omo dėsnį. Dažniausia pasirenkama bazinė įtampa Ub ir galia Sb. Srovė ir varža gaunamos pagal formules:

ISU

ZU

Ibb

bb

b

b

= =3 3

; .

Elektrovaros jėga E*, įtampa U*, srovė I*, varža Z*, galia S* santykiniais vienetais apskaičiuojami taip:

EE

UU

UU

III

ZZZb b b

∗ ∗ ∗ ∗= = = =; ; ; b

.

Žvaigždutė rodo, kad dydžiai privesti prie bazinių, išreikšti santykiniais dydžiais. Varžą patogu išreikšti taip:

ZZZ

ZI

UZ

SUb

b

b

b

b∗ = =

⋅=

32 .

Kai kurių elementų (pvz. generatorių) varžos žinynuose pateikiamos santykiniais vienetais prie vardinių sąlygų.

Kaip ir skaičiavime vardiniais dydžiais, santykiniais dydžiais galima skaičiuoti tiksliai ir apytiksliai. Apytikslis skaičiavimas paprastesnis, todėl pateikiamos apytikslio skaičiavimo formulės elektros sistemos elementams:

Generatoriams . ; NG

bNdd EE

SSXX ∗∗∗∗ =⋅=

Transformatoriams .100

%

G

bTT S

SUX ⋅=∗

Elektros perdavimo linijoms X X lSU

R R lSUL

b

bL

b

b∗ ∗= ⋅ ⋅

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟ = ⋅ ⋅

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟0 2 0 2; .

Skaičiuojant šiuo būdu, vienoje iš pakopų (pvz. i) pasirenkami baziniai dydžiai Ubi ir galia Sbi . Perskaičiavus tos pakopos elektrinius dydžius gaunami jų santykiniai dydžiai. Tačiau toks perskaičiavimas galioja tik tos pat įtampos grandinėje. Norint gauti santykinius dydžius kitose pakopose, reikia perskaičiuoti bazinę įtampą Ubi.

Dažniausiai bazinė įtampa priimama lygi vidutinei įtampai, tad perskaičiavimas supaprastėja. Apskaičiavus tiriamąjį režimą rezultatas gaunamas santykiniais vienetais. Norint gauti vardines reikšmes, reikia juos dauginti iš atitinkamų tos pakopos bazinių srovių, įtampų, varžų.

Santykinių dydžių skaičiavime gaunamos mažesnės skaitinės reikšmės, todėl šis metodas patogesnis rankiniam skaičiavimui negu vardinių vienetų sistema

60

7.5 Skaičiavimo pavyzdys vardiniais vienetais Kauno HE

G1T1

ST= 60MW,UK%= 5.5

L= 10kmSG= 25MW,Xd’’= 0.27

U1= 10kV U2= 115kV

XGE

∼

K(3)XT1 XL1

K(3)

Priimama, kad redukuojamoji įtampa Up=115kV.

kVUU

EEN

pG 115

5.101155.10 =⋅=⋅=

X XUSG d

p

G= = ⋅ =∗

'' .2 2

0 27115

25142Ω

XU U

STT p

T= ⋅ = ⋅ =

% ..

10055%100

11560

1212 2

Ω

X X lUUL

p

vid= ⋅ ⋅

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟ = ⋅ ⋅

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟ =0

2 2

0 4 10115115

4. .Ω

( )kA

XEIT 365.1

31421.124115

325.3

=++

==∑

Norint gauti srovę generatoriaus gnybtuose, trumpojo jungimo srovė perskaičiuojama

kAUUII TTGEN 95.14

5.10115365.1

1

2 =⋅=⋅=

7.6 Skaičiavimo pavyzdys santykiniais vienetais Kauno HE

Pasirenkama bazinė galia Sb=100MW. Bazinė įtampa trumpojo jungimo vietai pasirenkama

Ub1=115kV, kitai schemos daliai Ub2=10.5kV

XG*E*

∼

K(3)XT* XL*

X XSS

EEUG d N

b

N

N

b∗ ∗ ∗

∗= ⋅ = ⋅ = = = =0 2710025

10810 510 5

12

. ...

.

61

XU S

STT b

N∗ = ⋅ = ⋅ =

% .. .

10055%100

10060

0 09

X X lSUL

b

b∗ = ⋅ ⋅

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟ = ⋅ ⋅

⎛

⎝⎜⎜

⎞

⎠⎟⎟ =0 2 20 4 10

100115

0 03. . .

69.203.009.008.1

25.325.3=

++==

∑ ∗

∗∗ X

EIT

Norint gauti srovę vardiniais vienetais reikia IT∗ padauginti iš bazinės srovės. Ji lygi

IS

UkAb

b

b1

1

131003 115

051∗∗= =

⋅= .

ISU

kAbb

b2

231003 105

56∗∗= =

⋅=

..

kAIII bTT 365.11 =⋅= ∗

7.7 Nesimetriniai trumpieji jungimai

Nesimetrinių trumpųjų jungimų skaičiavimas žymiai sudėtingesnis už trifazių. Juose neužtenka

visas tris fazes pakeisti atstojamąja vienfaze schema. Skaičiuojant reikia vertinti visų fazių atstojamąsias schemas su atskirų fazių elementų magnetiniai ryšiais, kas gana paprastos schemos skaičiavimus pavers sudėtingu uždaviniu. Siekiant tą uždavinį supaprastinti naudojamas simetrinių dedamųjų metodas. Jo esmė - bet kokią trifazę nesimetrinę sistemą galima pavaizduoti trijų sistemų suma. Pirmoji sistema yra vadinama tiesiogine seka, joje fazės keičiasi įprasta tvarka A1→ B1→ C1; antroji sistema vadinama atvirkštine seka, joje fazės keičiasi vietomis atvirkščiai tiesioginei A2→ C2→ B2, trečioji sistema vadinama nuline seka ir susideda iš trijų faze sutampančių vektorių A0 B0 C0. Tuomet kiekvienos fazės parametrai užrašomi taip:

A A A A

B B B B

C C C C

− − − −

− − − −

− − − −

= + +

= + +

= + +

⎫

⎬

⎪⎪

⎭

⎪⎪

1 2 0

1 2 0

1 2 0

;

;

.

Tiesioginės sekos sistema parašoma taip:

A B A a C A a− − − − −

= =1 1 12

1 1; ; .

.

0

Atvirkštinės sekos sistema parašoma taip:

A B A a C A a− − − − −

= =2 2 2 2 22; ;

Nulinės sekos sistema parašoma taip:

A B C− − −

= =0 0 . čia reiškia vektoriaus padėtį . Daugyba iš a reiškia vektoriaus posūkį prieš laikrodžio

rodyklę 120 laipsnių. a e j= 120

Kiekvienam sistemos elementui nustatomos jo varžos tiesioginei, atvirkštiniai ir nulinei sekai. Tiesioginei sekai varža atitinka trifazės sistemos varžą X1=X(3);

62

Atvirkštinės sekos varžos lygios tiesioginės sekos varžomis visiems statiniams elementams X2=X1. (linijoms, transformatoriams).

Besisukantiems elementams (turbogeneratoriams) X2=1.22X1. Nulinei sekai varžos yra tokios: Orinė viengrandė linija su apsauginiu trosu X0/X1=3.0; Kabelis X0/X1=(3.5 - 4.6); Generatoriams X0/X1=(0.15 - 0.6); Transformatoriams su dviem apvijoms ir grupe Υ0 ⁄Δ X0=X1; Transformatoriams su grupė Υ0 ⁄Y X0=0.5X1+Xμ0; Laikant fazę A ypatingąja faze, nes joje vyksta trumpasis jungimas, pagal simetrinių dedamųjų

formules galima parašyti 6 lygtis, kaip susiję simetrinių srovių ir įtampų dedamosios ir atskirų fazių srovės ir įtampos

;

;

;;

;

;

022

1

0212

021

022

1

0212

021

UUaaUU

UaUUaU

UUUUIIaaII

IaIIaI

IIII

AAC

AAB

AAA

AAC

AAB

AAA

++=

++=

++=++=

++=

++=

Pagal atstojamąją trumpojo jungimo schemą sudaromos 3 lygtys surišančios atskirų sekų sroves, įtampas ir varžas

;0;0

;

000

222

111

XjIUXjIU

XjIEU

AA

AA

AAA

−=−=−= Σ

Šios devynios lygtys leidžia rasti bet kurios schemos vietos srovę ir įtampą. Tačiau jos yra

neišsprendžiamos, nes 9 lygtys turi 12 nežinomųjų. Norint jas išspręsti lygtis ,reikia parašyti dar tris lygtis remiantis avarijos vietos įtampų ir srovių ypatumais. Vienfazio TJ metu avarijos vietoje vienoje fazėje įtampa lygi nuliui, o kitų fazių srovės lygios nuliui, todėl gauname:

;0

;0

;0

)1(

)1(

)1(

=

=

=

C

B

A

I

I

U.

Todėl sprendžiant lygtis gauname tiesioginės sekos srovės dedamosios išraiškas )1(0

)1(2

)1(1 AAA III == ;

( )[ ]021)1(

1 / XXXjEI AA ++= Σ Pagal šias lygtis sudaroma atstojamoji TJ schema vienfaziam trumpajam jungimui ir braižomos

vienfazio TJ srovių ir įtampų vektorinės diagramos . Dvifazio TJ metu avarijos vietoje vienoje fazėje srovė lygi nuliui, o kitų fazių įtampos

susilygina, todėl gauname:

63

.

;

;0

)2()2(

)2()2(

)2(

cB

cB

A

UU

II

I

=

=

=

Pasinaudojus išraiškomis dvifaziam TJ gauname tokias tiesioginės sekos srovės išraiškas: )2(

2)2(

1 AA II −= ; ( )[ ]21

)2(1 / XXjEI AA += Σ

Priklausomai nuo trumpojo jungimo tipo sudaroma atstojamoji schema A fazėms

X1ΣGP IA1

UA1

EΣEΣ

X1ΣGP IA1

UA1

X2ΣGP IA2

UA2

a) b)

X1ΣGP IA1

UA1

EΣEΣ

X1ΣGP IA1

UA1

X2ΣGP IA2

UA2

c)d)

X2ΣGP IA2

UA2

X0ΣGP IA0

UA0

X0ΣGP IA0

UAo

a) trifazio TJ atstojamoji schema A fazei b) dvifazio TJ atstojamoji schema A fazei c) vienfazio TJ atstojamoji schema A fazei d) dvifazio TJ su žeme schema A fazei Paveiksluose parodytos raidės P ir G reiškia schemos pradžios ir galo taškus. Bet kurios sekos

schemos pradžia yra tos sekos schemos nulinio potencialo taškas, pabaiga - taškas, atitinkantis

64

avarijos vietą. Teigiama kryptis schemose laikoma srovei tekant nuo schemos pradžios į galą, teigiama įtampos kryptis – tarp galo ir pradžios kiekvienoje schemoje.

Trumpojo jungimo srovės tiesioginės sekos dedamoji A fazei skaičiuojama pagal formulę

;)( )(

11 m

mA XXj

EI

+=

∑

∑

čia X(m) yra papildoma varža, ji randama priklausomai nuo TJ rūšies:

TJ rūšis X(m)

K(3) 0 K(2) X2Σ K(1) X2Σ+ X0Σ K(1,1) X2Σ ⏐⏐ X0Σ

Atstojamosios schemos pradžia laikomas taškas, kuris gaunamas sujungus į vieną tašką

generatoriaus ir visų apkrovos prijungimo taškus. Schemos galas yra trumpojo jungimo vieta. Pilnosios trumpojo jungimo srovės visose fazėse gaunamos vektoriškai sumuojant apskaičiuotas

A fazės tiesioginės, atvirkštinės ir nulinės sekų dedamąsias, atsižvelgiant į jų ženklą.

; ; ;

; ; ;

022

10212

021

022

10212

021

UUaaUUUaUUaUUUUU

IIaaIIIaIIaIIIII

AACAABAAA

AACAABAAA

++=++=++=

++=++=++=

UA1

UA2

UC2

UB1UC1

UB2

UA

UBUC

IA1

IC2

IC1

IC

IB1

IB2

IB

IA2

Dvifazio trumpojo jungimo srovių ir įtampų vektorinės diagramos

65

UA1

UA2

UTA0

UC1 UB1 UB2

UB0

UC2

UC UBUC0

IA

IA1 IA2 ITA0

IC1IC2

IB2IB1

IC0

IB0

Vienfazio TJ įtampų ir srovių vektorinės diagramos

Tačiau sumuoti sroves sudėtinga, tad galimas paprastesnis variantas – pažeistų fazių srovės avarijos vietoje gaunamos iš tiesioginės sekos srovės IA1 pagal paprastas formules:

Dvifaziam TJ - kitoms fazėms ;0=AI )2(1

)2()2( 3 ACB III == ; Vienfaziam TJ - pažeistai fazei . ;0== CB II )1(

1)1( 3 AA II =

Pagal srovės stiprumą pažeidimo vietoje lyginant su trifaziu TJ nesimetriniai trumpieji jungimai apibūdinami taip:

Dvifazis ; )3()2( 86.0 TT II =Vienfazis Koeficientas priklauso nuo nulines sekos varžos. Matyti, kad

vienfazio TJ srovė gali būti pati stipriausia. ( ) .5.11.0 )3()1(

TT II −=

Todėl dvifazis TJ dažniausiai skaičiuojamas naudojantis trifazio TJ srove.

8. Relinė apsauga

8.1 Bendros žinios apie RA

Dėl žalingų aplinkos poveikių elektros sistemoje atsiranda įvairūs gedimai, dažniausiai trumpieji jungimai. To pasėkoje linijose teka didelė srovės, žalingai veikiančios elektros įrengimus, taip pat galimi įtampos sumažėjimai. Todėl trumpieji jungimai turi būti greitai likviduojami, atjungiant nuo elektros tinklo sužalotą elementą. Tai gali atlikti specialūs automatiniai įrenginiai, sudaryti iš elektromagnetinių ir puslaidininkinių elementų.

Reikalavimai, keliami relinei apsaugai: 1. Selektyvumas - atjungti tik tą sistemos elementą, kuris yra sugedęs. 2. Jautrumas - reaguoti į avarinius sistemos režimus bet nereaguoti į normalius. 3. Greitis - kuo greičiau atjungti sugedusį elementą. 4. Patikimumas - relinė apsauga veikia palyginti retai, bet kai to prireikia, apsauga turi būtinai

paveikti. Relinė apsauga ne tik atjungia gedimus, bet ir signalizuoja budintį personalą apie įvairius

nenormalius režimus. Tarybiniais metais relinės apsaugos buvo realizuojamos daugiausia elektromechaninių relių

pagalba, nes puslaidininkinės relės buvo nepatikimos ir plačiai nepaplito. Pastaruoju metu apsaugos vis dažniau realizuojamos mikroprocesorių pagalba. Tokiais įrenginiais aprūpinamos naujai statomos pastotės. Skaitmeninės relės ne tik atlieka apsaugos funkcijas, bet ir perduoda matavimų

66

reikšmes dispečeriniam centrui. Jų parametrai nustatomi personalinio kompiuterio pagalba, per specialias duomenų perdavimo magistrales jos gali būti suderinamos distanciniu būdu. Tokios relės leidžia realizuoti tokius dalykus, kaip avarinio proceso srovių ir įtampų atsiminimas, kas palengvina avarijos pašalinimą. Tačiau senose pastotėse esančių relių neskubama keisti naujomis, nes mechaninės relės savo pagrindines funkcijas atlieka gerai, nors užima daug daugiau vietos, ir yra ne tokios patikimos.

Linijų apsaugos reaguoja į: 1. Srovės padidėjimą. 2. Srovės padidėjimą ir krypties kitimą. 3. Varžos kitimą. 4. Srovių skirtumo tarp dviejų taškų padidėjimą. 5. Įtampos padidėjimą arba sumažėjimą. Lengviausia realizuoti apsaugas linijoms, kurios turi maitinimą iš vienos pusės. Tokias linijas

saugo maksimalios srovės apsaugos su srovės atkirtomis Esant dvipusiam maitinimui, apsaugas parinkti sunkiau, nes sudėtingesni elektrinių dydžių kitimo dėsniai. Šiuo atveju naudojamos kryptinės apsaugos. Sunkiausiai parinkti apsaugas dirbančias žiediniame tinkle, jame naudotinos distancinės ir diferencinės apsaugos.

Šiame skyriuje relinės apsaugos principai aiškinami naudojant mechanines reles, nes jos paprastesnės, vaizdesnes ir leidžia greičiau suvokti apsaugų veikimą ir realizavimo algoritmus.

8.2 Srovės transformatorius, jo paskirtis ir veikimo principai

Srovės transformatorius - tai elektros įrenginys, skirtas srovės matavimui. Jis galvaniškai

atskiria pirminę ir antrinę grandinę, tokiu būdu galima saugiai naudoti matavimo aparatūrą aukštos įtampos grandinėse.

Za

I l ITA

TA

Za≈0

Za - matavimo elemento varža. Schemos perdavimo koeficientas

nII

constTl

TA= = .

Paprastai antrinės apvijos srovė būna standartinė, lygi 5A. Pirminės apvijos srovė yra tokio didumo, kad ji indukuoja antrinėje apvijoje vardinio dydžio srovę, o transformacijos koeficientas

nurodomas srovių santykiu, pvz. 100

5.

67

8.3 Maksimalios srovės apsauga (MSA)

Maksimalios srovės apsauga reaguoja į srovės padidėjimą saugojamoje linijoje

1 2 3

QJungtuvo atjungimas

Apsaugasuveikė

TA

IS Is2

1. Matuojantis elementas (maksimalios srovės relė) 2. Uždelsimo elementas 3. Atmintis elementas.

Atsiradus trumpajam jungimui suveikia srovės relė ir po nustatyto laiko duodama komanda atjungti jungtuvą Q. Uždelsimas reikalingas apsaugos darbo selektyvumui užtikrinti. Pagal apsaugos suveikimo laiko priklausomybę nuo srovės skiriamas MSA su nepriklausoma ir priklausoma suveikimo laiko charakteristika.

IS

tt

IS

a)Nepriklausoma ch. b) Priklausoma ch.

8.4 MSA su nepriklausoma laiko charakteristika

68

KA KT KH

Q

TA

IS IS2

YAT

+ - +

-

Q1

KA - maksimalios srovės relė; KT - laiko relė; Q1 - jungtuvo blokkontaktas; KH - signalinė relė; YAT - jungtuvo atjungimo ritė; TA - srovės transformatorius. Apsaugos pirminė suveikimo srovė turi būti didesnė už maksimalią linijos normalaus darbo

srovę Ilmax ir randama:

Ikk

ISa

gL= ⋅ max ;

ka - atsargos koeficientas, ka=1.1 - 1.2; kg - relės grįžimo koeficientas , kg=0.85. Nustatant Ilmax turi būti įvertinamas linijų srovės padidėjimas perkrovimų metu ir srovės

padidėjimas variklių savilaidos metu. Srovė transformatoriaus antrinėje apvijoje nustatoma pagal formulę:

Ikk

ISsch

TAS2 = ⋅ ;

čia ksch - schemos koeficientas, įvertinantis srovės transformatorių ir relių sujungimo schemą, kTA - srovės transformatoriaus transformacijos koeficientas.

Saugant keletą nuosekliai sujungtų linijų, apsaugų veikimas parenkamas laiptavimo principu - veikimo laikas didinamas apsaugoms, esančioms šalia maitinimo šaltinio.

69

1MSA

Q1

2MSA

Q2

3MSA

Q3 DB CA

ts1= ts2+ Δtts2= ts3+ Δt

ts3

t

l

K1 K2 K3

Iš paveikslo matyti, kad linijos CD apsaugos 3MSA suveikimo laikas parenkamas laisvai, o

linijos BC apsaugos suveikimo laikas turi trukti ilgiau. Linijos AB apsaugos 1msa suveikimas turi trukti ilgiau už BC apsaugos suveikimo laiką. Laikas Δt vadinamas selektyvumo laipto laiku, jis parenkamas atsižvelgiant į laiko relių tikslumą ir jungtuvo atjungimo laiko svyravimus, kinta nuo 0.2 iki 1s. Kai įvyksta trumpasis jungimas linijoje CD(K3) veikia visos trys apsaugos, bet atjungia 3MSA, nes jos veikimo laikas trumpiausias. Analogiškai veikia apsaugos ir atsiradus TJ kituose laiptuose. Tokiu būdu TJ atjungia arčiausiai esanti apsauga.

Tokios apsaugos selektyviai veikia tiktai radialiniuose tinkluose su vienpusiu maitinimu. Be to, MSA su nepriklausoma laiko charakteristika ne visada greitai veikia. Prie maitinimo šaltinio esančius gedimus apsaugos atjungia per keletą sekundžių. Tai didelis šios apsaugos trūkumas, nes TJ arti maitinimo šaltinio turi būti atjungiami greičiau.Kad būtų galima naudoti šią apsaugą, ji turi būti pakankamai jautri. Jautrumas nustatomas pagal formulę:

kI

IjT G

S= ≥min .15 ;

čia ITminG - minimali trumpojo jungimo srovė linijos gale.

8.5 Maksimalios srovės apsauga su priklausoma suveikimo laiko charakteristika

Priklausoma charakteristika gaunama naudojant specialias srovės reles, dažniausiai indukcines, mikroprocesorinėse apsaugose charakteristika keičiama programiškai. Apsaugos principinė schema yra labai paprasta

70

KA KH

Q

TA

ISIS2

YAT

+

-

Q1

KA - laiko relė su priklausoma laiko charakteristika; KH - signalinė relė. Srovės relės su priklausoma suveikimo laiko charakteristika leidžia keisti apsaugos

charakteristikas

IS

tt

IS

a)Laiko keitimas b) Srovės keitimas

Kadangi šioje apsaugoje suveikimo laikas mažėja didėjant srovei linijoje, tai įgalina greičiau

atjungti gedimus arčiau maitinimo šaltinio:

71

1MSA

Q1

2MSA

Q2B CA

Δt1MSA

ITJ

S

K1 K2

S

2MSA

ts

Apsaugų charakteristikos sudaromos pagal trumpo jungimo srovės ITJ priklausomybes nuo atstumo S kreivę, tinkamai parenkant relės charakteristiką. Iš paveikslo matyti, kad apsaugos veiks selektyviai ir gedimai linijoje AB bus atjungiami greičiau. Tai pagrindinis tokio tipo apsaugos pranašumas lyginant su nepriklausomos laiko charakteristikos apsaugomis.

8.6 Maksimalios srovės atkirta (SA)

Atkirta - maksimalios srovės apsauga, kurios selektyvus veikimas pasiekiamas tinkamai

parenkant suveikimo srovę. Ji veikia be uždelsimo arba su nedideliu uždelsimu. Apsaugos schema:

KA KL KH

Q

TA

ISIS2

YAT

+ - +

-

Q1

Atjungimosignalas

72

Tarpinė relė schemoje KL reikalinga todėl, kad srovės relės kontaktai silpnesni ir negali junginėti jungtuvo atjungimo ritės YAT. Atkirtos suveikimo srovės parinkimas priklauso nuo TJ vietos ir srovės ir pavaizduotos paveiksle.

SA

Q1 BA

ts

SA

ITJ

S

K1

S

ts

N

a) Atkirtos schema; b) TJ srovės kitimo kreivė; c) atkirtos laiko charakteristikos AN - saugoma zona; NB - nesaugoma zona. Suveikimo srovė turi būti didesnė už maksimalią trumpojo jungimo srovę saugomos kinijos

gale: I k IS a T G= max ;

čia ka - atsargos koeficientas 1.2 - 1.4; ITmaxG - maksimali trumpojo jungimo srovė linijos gale. Atkirta saugo tik dalį linijos, kuri nėra pastovi. Ta dalis vadinama atkirtos saugoma zona ir jos

ilgis kinta priklausomai nuo sistemos režimo. Apsaugos jautrumas tikrinamas pagal formulę:

;min

S

PRTj I

Ik =

čia ITminPR - minimali trumpojo jungimo srovė linijos pradžioje. Jautrumas tikrinamas pagal saugomos zonos santykinį ilgį:

nllsz

AN

AB= > 0 5. .

Pagrindinis atkirtos trūkumas - ji neapsaugo visos linijos. Šią problemą galima spręsti naudojant dviejų laiptų apsaugas. Tačiau tokios apsaugos netenkina jautrumo reikalavimų.

Paprastai SA naudojama kartu su MSA kad apsaugoti liniją nuo trumpųjų jungimų.

73

8.7 Srovės transformatorių jungimo schemos

Trifazėje sistemoje srovė matuojama visose trejose arba dviejuose laiduose, todėl galimi keli

srovės transformatorių įjungimo būdai. Įjungimas charakterizuojamas schemos koeficientu:

kIIsch

n Kn

TAn

( )( )

( )= ;

čia n - TJ rūšis, Ik - srovė tekanti relės apvija, ITA - srovė TA apvijoje. Skaičiuojant MSA apsaugos antrinę suveikimo srovę, imamas schemos koeficientas trifazio

simetrinio režimo atveju.

-+ ++A B C

KA1 KA2 KA3

KT

Jungimo schema žvaigždė - žvaigždė K(3) ksch=1 K(2) ksch=1 K(1) ksch=1 K(1.1) ksch=1

-+ ++A B C

KA1 KA2 KA3

KT

74

Jungimo schema trikampis - žvaigždė K(3) ksch=3 K(2) ksch=2 K(1) ksch=1 K(1.1) ksch=3

-+

A B C

KA1

KT

Jungimo schema - fazių srovių skirtumas

K(3) ksch=3 K(2) ksch AB=1, BC -1, AC=2

K(1) ksch= - K(1.1) ksch=3

-++A B C

KA1 KA2

KT

Jungimo schema - nepilna žvaigždė K(3) ksch=1 K(2) ksch =1 K(1) ksch=- K(1.1) ksch=3

8.6 Kryptinė maksimalios srovės apsauga

75

Kryptinė MSA reaguoja į srovės kryptį ir jos padidėjimą. Kryptinės apsaugos naudojamos, kai reikia užtikrinti apsaugą linijoms, turinčioms dvipusį maitinimą.

Q1 Q2 Q3 Q4B CA

K1 K2

Q2 ϕ

UB

IK1

Q3

180+ϕ

UB

IK1

Q2

180+ϕ

UB

IK2

Q3 ϕ

UB

IK2

a)

c)b)

a) principinė schema; b)vektorinė taško B diagrama, kai gedimas K1 linijoje AB; c)vektorinė taško B diagrama, kai gedimas K2 linijoje BC.

Iš paveikslo matyti, kad trumpojo jungimo metu srovės kryptis keičiasi pasikeitus TJ vietai. Abiem atvejais srovės, tekančios per jungtuvus Q ir yra priešingos. Šį faktą galima panaudoti sudaryti kryptinės MSA schemai. Struktūrinė kryptinės relės schema parodyta paveiksle.

3 4 5

Q2Jungtuvo atjungimas

Apsaugasuveikë

TA

IAB

IAB

Q3

1

2

UB

1. Kryptinė relė; 2. Maksimalios srovės relė; 3. Loginis elementas IR;

76

4. Uždelsimo elementas; 5. Atminties elementas. Kryptinė relė suveikia, kai yra kampas tarp srovės IAB ir įtampos UB ne didesnis kaip ϕmax ir

ne mažesnis ϕmin, skirtumas tarp šių kampų – 180 laipsnių. Kampai parenkami taip, kad relė suveiktų tik tada, kai gedimas yra kairėje šynų B pusėje.

B

Kad apsaugos veiktų selektyviai, jų laikai sudėtingesnėje sistemoje parenkami pagal priešpriešinio laiptavimo principą. Pagal jį derinami apsaugų, turinčių ta pačią suveikimo kryptį laikai.

Q1 Q2

K1

Q3 Q4

K2

Q5 Q6

K3

t2t4

t6

t1t3

t5

tS

tS

l

l

8.9 Distancinės apsaugos

Distancinė apsauga reaguoja į varžos kitimą saugomoje linijoje ir turi pastovią suveikimo laiko

priklausomybę nuo atstumo tarp trumpo jungimo ir apsaugos pastatymo vietų. Struktūrinė apsaugos schema atrodo taip:

3 4

Q2

Jungtuvo atjungimas

Apsaugasuveikë

TA

IAB

IAB

1

2

UB

UB

Uex= U/I= ZK

ts= f(lk)

lk

77

1. Paleidimo varžos relė 2. Varžos`keitiklis; 3. Valdomas uždelsimo elementas; 4. Signalizavimo elementas. Suveikimo laikas priklauso nuo TJ atstumo, priklausomybės charakteristikos pateikiamos

paveiksle

ts

lK

ts

lK

ts

lK

a) Tolydinė; b) Laiptuota; c)Kombinuota. Aplamai, distancinė apsauga yra kryptinė. Trumpo jungimo srovės kryptį gali nustatyti

paleidimo varžos relė, turinti atitinkamą charakteristiką. Kryptinės distancinės apsaugos gali selektyviai ir greitai dirbti bet kokios konfigūracijos tinkluose. Jų charakteristikos mažai kinta kintant trumpo jungimo rūšiai ir sistemos režimui. Distancinių apsaugų jautrumą ir patikimumą nustato varžos relių ir varžos keitiklių darbas.

8.10 Varžos relių charakteristikos

Pagrindinė varžos relės charakteristika - kampinė, zs=f(ϕ), kur ϕ yra kampas tarp U ir I

vektorių. Ji vaizduojama kompleksinėje koordinačių sistemoje R, jX, kur užima tam tikrą uždarą zoną. Norint parinkti varžos relių charakteristikas, reikia žinoti kaip kinta apkrovos varža ZA ir trumpo jungimo varža ZK. Tai parodyta paveiksle

78

XL ZK

RLankRL

ZAZA

R

jX

ZK zona sudaroma tariant, kad linija turi tiktai išilginę varžą, o trumpo jungimo vietoje lankas turi aktyvinę varžą. Apkrovų zona apskaičiuota remiantis tuo, kad ji gali turėti tiek induktyvinį, tiek talpuminį pobūdį. Pasikeitus srovės krypčiai, varža pereina į priešingą kvadrantą. Varžos charakteristikos gali būti tokios:

R

X

ZS=const

R

X

a) b)

R

XZo

R

XZo

c) d)

79

R

X

e)

a) Pilnosios varžos relė; b) Reaktansinė relė; c) Kryptinė varžos relė; d) Relė su elipsine charakteristika; e) Relė su kombinuota charakteristika. Pilnosios varžos relė reaguoja į varžos modulio pasikeitimus bet negali nustatyti TJ krypties.

Jos dažniausiai naudojamos suveikimo laiko keitimo įtaisuose. Relės paprastai realizuojamos bet netiksliai nustato atstumą iki TJ vietos. Reaktansinė relė tiksliau nustato atstumą, nes nereaguoja į aktyviosios galios varžos kitimą. Bet ji gali suveikti darbo metu, nes jos darbo zona apima apkrovos kitimo zoną. Kryptinė varžos relė reaguoja į TJ kryptį, todėl jos maksimalaus jautrumo kampas nustatomas artimas ZK kampui. Dar jautresnė yra relė su elipsine charakteristika, jos veikimo zona dar labiau nutolusi nuo apkrovos kitimo zonos. Geriausia visus reikalavimus tenkina relės su kombinuota charakteristika, jos dabar realizuojamos mikroprocesorių pagalba

Distancinės apsaugos yra gana tobulos ir patikimai veikia bet kokios konfigūracijos tinkluose. Atjungimas trunka ne ilgiau 0.5 s. Pagrindinis trūkumas - apsaugos sudėtingumas, pastaruoju metu jis sėkmingai sprendžiamas mikroprocesorių pagalba.

8.11 Diferencinės apsaugos

Šios apsaugos reaguoja į dviejų ar daugiau srovių skirtumo padidėjimą. Į relę, paduodančią

atjungimo komandą, patenka vektorinis dviejų srovių skirtumas. Srovės parenkamos taip, kad jų skirtumas neesant gedimo butų artimas nuliui. Atsiradus gedimui skirtumas staiga išauga. Naudojamos išilginės ir skersinės diferencinės apsaugos. Išilginėse I1 ir I2 - linijos pradžios ir galo srovės, skersinėse I1 ir I2 yra lygiagrečių linijų srovės.

Diferencinės apsaugos pagal savo veikimo principą gali būti tik selektyvios, jos veikia be uždelsimo. Nesvarbu, ar elementas maitinamas iš vienos, ar iš dviejų pusių.Tačiau šios apsaugos nerezervuoja gretimų elementų apsaugos, joms reikalingos ryšio linijos, kas kartais apsunkina darbą su apsaugomis. Diferencinė linijos apsauga atrodo taip:

80

Q1

Jungtuvo atjungimas

TA1

(I1-I2)/KA

KA=KA1=KA2

I1

TA2

Q2

I2

I1/KA

I1/KA

K

Apsaugos suveikimo srovė parenkama pagal formulę: I k IS a neb= max ;

čia ka=1.3 - 1.4 - atsargos koeficientas; Ineb max =I1 - I2 maksimali nebalanso srovė, parenkanti į išėjimo grandinę, kai saugojamoje linijoje nėra gedimo.Nebalanso srovė atsiranda dėl srovių skirtumo sudarymo įtaiso paklaidų arba dėl srovių I1 ir I2 nevienodumo.

Kai trumpas jungimas yra apsaugos veikimo zonoje, srovė I1 smarkiai išauga, srovė I2 keičia kryptį ir apsaugos relė suveikia dėl skirtumo I1 - I2. Kai trumpasis jungimas yra už apsaugos saugomos zonos, apsauga turėtų neveikti, nepaisant išaugusių srovių I1 ir I2. Tačiau dėl šiuo atveju išaugusios nebalanso srovės kuri atsiranda dėl srovės transformatorių paklaidų, suveikimo srovė Is turi būti gana didelė ir tokia apsauga normaliai neveiks. Problemai spręsti naudojamos relės su magnetiniu stabdymu. Jose suveikimo srovė priklauso nuo srovių I1 ir I2 sumos ir didėja sumai didėjant.

81

IS

IS min

IST= I1+ I2

Tokios apsaugos pakankamai jautrios ir stabilios esant TJ tiek saugomoje linijoje, tiek už jos ribų. Didelis diferencinės apsaugos trūkumas - joms reikalingi jungiamieji laidai tarp linijos pradžios ir gali, tad, kai linijos ilgis didelis, atsiranda techninių problemų. Dėl to šios apsaugos populiarios transformatorių bei generatorių apsaugai, kur atstumai tarp matavimo taškų nedideli.

8.12 Apsaugų naudojimas elektros sistemoje

Remiantis reikalavimais, išdėstytais “Elektros įrenginių įrengimo taisyklėse”, apsaugų

naudojimas įvairių įrenginių apsaugai yra reglamentuotas. Šie reikalavimai trumpai išdėstyti lentelėje Įrenginys Gedimas Apsaugos tipas Generatoriai P>1MW, U>100V Tarpfaziniai TJ statoriaus

apvijoje Išilginė diferencinė apsauga

P<1MW, U>100V Tarpfaziniai TJ statoriaus apvijoje

Greitaveikė SA

U>100V Vienfaziai ižemėjimai Iiz>5A

Apsauga nuo įžemėjimo

P>30MW Išoriniai nesimetriniai TJ Atvirkštinės sekos srovių apsauga P>30MW Išoriniai simetriniai TJ MSA su minimalios įtampos paleidimu P<1MW Išoriniai TJ MSA P<1MW, U<100V Visų tipų TJ ir perkrovos Automatinis išjungėjas Transformatoriai, U>3kV S>6,3MW Vidiniai ir išoriniai

(išvaduose) TJ Išilginė diferencinė apsauga

S>1MW aukštinantis ar žeminantis su dvipusiu maitinimu

Išoriniai simetriniai TJ MSA su minimalios įtampos blokuote

S>1MW aukštinantis aukštinantis ar žeminantis su dvipusiu maitinimu

Išoriniai nesimetriniai TJ Atvirkštinės sekos srovių apsauga

S>1MW žeminantys t-riai Išoriniai tarpfaziai TJ MSA su minimalios įtampos blokuote ar be jos

82

S<1MW Išoriniai tarpfaziai TJ MSA S>0.4MW Perkrova Signalizavimas apie perkrovą Linijos 3 – 35 kV Vienpusis maitinimas Tarpfazis TJ MSA su SA Žiedinis tinkas su vienu maitinimo šaltiniu

Tarpfazis TJ Kryptinės MSA su SA. Jei netenkinami reikalavimai – distancinės apsaugos

Visos linijos Įžemėjimas Apsauga nuo įžemėjimo Linijos 110 – 330kV Vienpusio maitinimo pavienė linija

Tarpfazis TJ Srovės apsauga arba distancinė apsauga

Vienpusio maitinimo pavienė linija

Vienfazis TJ Nulinės sekos apsauga

Dvipusio maitinimo pavienės linijos

Tarpfazis TJ Distancinė apsauga su papildoma SA. Jei netenkinami reikalavimai greitaeigiškumui – diferencinės apsaugos su papildomu ryšio kanalu

Dvipusio maitinimo pavienės linijos

Vienfazis TJ Nulinės sekos apsauga

9. Elektros sistemų automatika

9.1 Automatinis pakartotinis įjungimas (APĮ)

APĮ - tai greitas pakartotinis atjungtų elektros sistemos objektų įjungimas specialiais įrenginiais, nedalyvaujant žmogui. Eksploatuojant orines elektros perdavimo linijas buvo pastebėta, kad kai kurie gedimai savaime išnyksta, atjungus juos veikiančią įtampą. Tai atmosferinių viršįtampių sukelti oro izoliacijos pramušimai, laidų suartėjimai, pašalinių daiktų užmetimai ant laidų, judančių objektų prisilietimai. Todėl RA atjungtas linijas pageidautina vėl įjungti, po to jos dažnai sėkmingai veikia toliau. Trumpalaikis įtampos nutraukimas daugeliui vartotojų nekenkia, jie toliau sėkmingai tęsia darbą. Tai rodo, kad APĮ yra labai efektyvi priemonė, didinanti elektros tiekimo patikimumą. Greta oro linijų, APĮ reikia naudoti šynoms, transformatoriams ir kabelių linijoms, juose gedimai dažniausiai būna oro izoliaciją turinčiose dalyse.

Jei po pakartotinio jungimo objektas lieka veikti, toks APĮ vadinamas sėkmingu. Jei po pakartotinio jungimo objektą atjungia relinė apsauga - APĮ vadinamas nesėkmingu. Oro linijoms sėkmingų įjungimų tikimybė - 0.7 - 0.8, kabelių ir transformatorių apie 0.5. Sėkmingų įjungimų periodas svyruoja nuo 0.5m (OL) iki 15m (transformatoriams ir šynoms).

APĮ gali būti vykdomas vieną, du ar tris kartus. Dažniausiai naudojamas vienkartis APĮ įrenginiai, dvikarčiai rečiau. Pakartotinio jungimo kartotinumo skaičiaus didinimas sėkmingų įjungimų tikimybė padidina palyginti nedaug (0.05 - 0.15), o nesėkmingo jungimo atveju labai gadinamas jungtuvas.

APĮ turi tenkinti tokius reikalavimus: APĮ neturi veikti, kai objektų jungtuvai atjungiami pagal operatyvines komandas; APĮ neturi veikti, kai įjungus jungtuvą jis iškart išjungiamas relinės apsaugos;

83

RA APĮ

1-Atjungta

YAT YAC

2-Atjungti3-Įjungta

++

+

+

-

+

21 3 4

4-Įjungti

Valdymo raktas

Lengviausia APĮ naudoti elementams, maitinamiems iš vienos pusės. Esant dvipusiam

maitinimui, reikia tarpusavyje suderinti keleto įrenginių darbą ir atsižvelgti į sinchronizacijos sąlygas.

Pastaruoju metu APĮ gaminamas viename korpuse su rele, kuri saugo liniją kaip papildoma apsaugos funkcija

9.2 Automatinis rezervo įjungimas (ARĮ)

Tai greitas rezervinių maitinimo šaltinių bei kitų įrenginių įjungimas, kai dėl gedimo ar kitų

priežasčių atsijungia pagrindiniai įrenginiai. Norint turėti nenutrūkstamą elektros energijos tiekimą vartotojams reikia tiekti elektrą bent iš

dviejų nepriklausomų maitinimo šaltinių. Tačiau tai reikalauja sudėtingesnių relinės apsaugos įrenginių, padidėja TJ srovės. Todėl buvo pasiūlyta tiekti elektrą vartotojams iš vieno šaltinio ir jam atsijungus įjungti rezervinį. Trumpalaikis įtampos dingimas daugelio vartotojų darbui beveik netrukdo.

Kad būtų galima naudoti ARĮ, schema turi būti tam pritaikyta - numatyti pagrindinis ir rezervinis elementai.

ARĮ

Pagr. linija Rez. linija

ARĮ

L1 L2

a) b)

84

ARĮ ARĮT1

RT

T2

c)

a) rezervavimas elektros tiekimo linijai; b) Rezervavimas sekcijiniam jungtuvui; c) Rezervavimas transformatoriui. Rezervinis įjungimas yra atliekamas su tam tikru uždelsimu, kuris yra lygus 0.1 - 2.0 s. Tai

reikalinga todėl, kad kartais įtampa dingsta dėl TJ. Todėl ARĮ turi būti atliekamas tada, kai relinė apsauga atjungia pažeistą liniją, todėl suveikimo laikas derinamas su apsaugos suveikimo laiku.

ARĮ paleidžia minimalios įtampos elementas, jis turi suveikti kai Usuv=(0.25 – 0.4)UN. Šis elementas realizuojamas įtampos transformatoriaus ir dviejų relių pagalba.

ARĮ

TV10kV

9.3 Automatinis dažninis nukrovimas (AND)

AND - tai greitas elektros vartotojų atjungimas, sumažėjus dažniui sistemoje. Dažnis yra vienas pagrindinių elektros energijos kokybės rodiklių, kurie turi būti pastovūs.

Todėl energetikos sistemoje turi būti galių balansas. Jei vartotojų galia padidėja, lyginant su generatorių galia, atsiranda galios deficitas ir dažnis ima mažėti ir atvirkščiai. Nenumatytus vartotojų galios nukrypimus kompensuoja agregatų greičio reguliatoriai, kurie atstato galių balansą ir stabilizuoja dažnį. Kad reguliavimas būtų įmanomas, dirbantys agregatai privalo turėti tam tikrą galios keitimo diapazoną. Kartais susidaro sąlygos, kai agregatų galios nepakanka. Taip atsitinka staiga sustojus dideliam blokui arba elektrinei, sugedus aukštos įtampos perdavimo linijai, kuria tiekiama didelė aktyvioji galia. Tuomet sistemoje ima mažėti dažnis, kas yra labai pavojinga. Gali susidaryti dažnio mažėjimo lavina, dėl kurios gali sustoti visos sistemos elektrinės. Ją iššaukia

85

šiluminių elektrinių savųjų reikmių agregatų našumo mažėjimas. Greitas HE ir kitų agregatų paleidimas trunka 60 – 120s ir negali sustabdyti dažnio mažėjimo. Lieka viena išeitis - atjungti dalį vartotojų, kad atsistatytų galių balansas ir dažnis būtų artimas nominaliam.

AND įrenginiai neleidžia dažniui nukristi žemiau nustatyto lygio, kuris priklauso nuo sumažėjimo trukmės. Kiekvienai sistemai sudaromas leistino dažnio sumažėjimo trukmės grafikas

49

48

47

46

45

80s400

f,Hz

ADN įrenginiai turi apsaugoti sistemą nuo darbo žemiau kreivės esančioje zonoje. Dažninis nukrovimas vykdomas tam tikromis porcijomis, kurios vadinamos AND eilėmis. Yra

trys ADN įrenginių grupės. 1. ADN - 1, kuri turi sustabdyti dažnio mažėjimą. Jos suveikia dažniuose 46.5 - 49 Hz,

selektyvumo laiptas 0.1 Hz, yra 26 eilės. Suveikimo laikas minimalus, 0 - 0.3 s, suminė atjungiama galia gali siekti iki 60% sistemos vardinės galios, tarp eilių ji paskirstoma po lygiai.

2. AND - 2, jo paskirtis yra atstatyti dažnį iki ilgalaikės leistinos reikšmės 49 Hz. Jo visų eilių suveikimo dažnis yra 49.2 Hz, o suveikimo laikai yra skirtingi ir siekia 5 - 60 s. selektyvumo laiptas yra 3 s. Prijungta galia siekia 40% AND - 1 galios.

3. Papildomas AND yra naudojamas ten, kur yra nedidelės elektrinės, o visas tinklas pagrindinai maitinamas iš kitų elektrinių. Šie įrenginiai turi užtikrinti, kad nesustotų elektrinės, jų dažnis nekristų žemiau 45 Hz.

Sumažėjus dažniui ir veikiant AND, paleidžiami papildomi hidroagregatai ir galių balansas po kelių minučių atsistato. Tuomet dalį vartotojų vėl galima prijungti prie tinklo. Pageidautina, kad tai vyktų automatiškai su laiko uždelsimu, kad įsijungimas vyktų palaipsniui.

86

ADN1

t

50

49

48

47

46

45

AND 2

ts adn2 min Δtadn2

3

2

1Δtadn2 Δtadn2

1 Dažnio kitimas sistemoje veikiantAND1 ir ADN2;2.Dažnio kitimas veikiant tik AND1;3. Dažnio kitimas be AND

Literatūra: 1. A. Bačauskas, P. Grėblikas, L. Kaulakis. Elektros sistemos ir tinklai. Paskaitų konspektas.

Lietuvos TSR aukštojo ir specialiojo vidutinio mokslo ministerijos leidybinė redakcinė taryba. Vilnius,1979.

2. V. Ažubalis, J. Koryzna. Trumpieji jungimai elektros sistemoje. Mokymo priemonė. Lietuvos TSR aukštojo ir specialiojo vidurinio mokslo ministerijos leidybinė redakcinė taryba. Vilnius, 1986.

3. A. Nargėlas. Elektros sistemų relinė apsauga. Mokymo priemonė. Lietuvos TSR aukštojo ir specialiojo vidutinio mokslo ministerijos leidybinė redakcinė taryba. Vilnius,1983.

4. A. Nargėlas. Elektros sistemų automatika. Mokymo priemonė. Lietuvos TSR aukštojo ir specialiojo vidutinio mokslo ministerijos leidybinė redakcinė taryba. Vilnius,1984.

5. R. Deksnys. Elektrinės ir pastotės. Paskaitų konspektas. Kaunas, “Technologija”, 1994. 6. R. Deksnys. Elektros įrengimai. Paskaitų konspektas. Kaunas, “Technologija”, 1993. 7. R. Deksnys. Elektrinių elektrinės dalies kursinis projektavimas. Metodiniai nurodymai.

Kaunas, KPI, 1987. 8. Л. Д. Рожкова, В. С. Козулин. Электрооборудованние станций и подстанций. Москва,

Энергоатомиздат, 1987.

87