{ I \

~'.~ " :-,' .'

,

ELEKTRANE I RAZVODNA POSTROJENJA

V DOPUNJENO IZDANJE

ElEJ(TRflNE / RfJZVODNR

POSTI10JEtJA 8ty~C" /4J9

NOVlNSKO-IZDAVACKO PREDUZECE

TEHNICKA KNJIGA BEOGRAD, 1969.

'\ 1/1 i I (I ;! ! ;, I

/ /!

Nacrt za korice:

MIRKO STOJNIC

Stampa: Beogradski graficki zavod, B::ograd, Bulevar vojvode Misica 17

UVOD

U »Elektranama i razvodnim postrojenjima« obradeni su proizvodnja i razvodenje elektriene energije od pogonske ener­gije preko transformatorskih i razvodnih postrojenja do elek­triene mreze, odnosno dalekovoda.

Prvu elektranu (elektricnu centralu) sagradio je Edison u Nju Jorku 1882. godine. To je bila mala elektrana jedno­smerne struje snage oko 120 KS (konjskih snaga) i napona 103 V. Napajala je 7000 sijalica do daljine od nekoliko stotina metara. Od interesa je pomenuti, da je deset godina docnije 1892. go dine podignuta u Beogradu prva javna elektrana na Balkanu. I to je bila elektrana za jednosmernu struju sa oko 600 KS. Posle Teslinog1) otkriea obrtnog magnetnog polja 1882. godine, za­tim patentiranja trofaznog asinhronog motora 1888. godine i koriseenja trofazne struje pocinju se graditi velike elektrane naizmenicne struje. Konstruisanjem asinhronog motora indu­strija dobija jednostavan i ekonomiean motor, a time postaje ekonomicno proizvodenje i prenosenje naizmenicne trofazne struje. Tako se vee 1895. godine podiie na Nijagari elektrana za naizmenienu struju snage 15000 KS. Elektriena energija pre­nosena je u grad Bufalo udaljen 40 km od vodopada.

Sa razvitkom proizvodnje elektriCne energije razvijala se i tehnika prenosa elektricne energije. Godine 18.91. sagraden je prvi dalekovod za trofazni prenos ad hidroelektrane Laufen do Frankfurta na Majni. Dalekovod je bio dug 175 km i na-

1) Nikola Tesla genijalni pronalazac, poreklom Srbin, roden u Sroi­ljanu (Hrvatska) 1856. g. umro u Nju Jorku 1943. godine. Ostavio je eka 900 pronalazaka i patenata iz raznih oblasti elektrotehnike.

5

pona 15 do 25 KV (1 kV = 1 000 V). Godine 1908 ... 1910. koriste se n Evropi i Americi dalekovodi napona 110 leV. Go­dine 1913. u Kaliforniji je sagraden dalekovod za napon od 150 leV, leoji se 1923. god. prepravlja na napon od 220 kV. Danas se nalaze u pogonu dalekovodi sa standardnim napo­nima od 380 kV.

Prenos elektriene energije nu velike daljine omogucen je jednostavnim povecanjem napana naiZDlenicne struje pomOCll transformatora. Prvi transformator sa primarninl navojenl preko sekundarnog leonstmisao je Pedz (Page) iz Vasingtona 1839. godine. Prvo su se primarni navoji transformatora ve­zivali na red (Jabloekov 1878.), a zatim paralelno 1883. godine

1 _ Kenedi (Kennedy). Preimucstvo elektricne energije prema energiji druge vrste

je u tome, sto se moze lako i sa malo gubitka preneti na veIike daljine, i sto se isto tako lako na proizvoljnom mestu moze pretvoriti u drugi oblik potrebne energije, na primer u mehanieleu, toplotnu iIi hemijsku energiju.

6

l I ELEKTRANE f.x:::

Elektranonl nazivamo postrojenje u kome se preobrazava raspoloziva energija (vode, goriva, vetra i slieno) u elektrienu energiju. Elektrane mozemo podeliti prema vrsti struje, prema vrsti pogona i prema velieini potrosaekog podrucja.

Prema vrsti stmje eleletrane delimo na elektrane za jedno­smernu i za naizmenicnu struju. Danas se elektrane za jedno­smernu struju vise ne grade. Jednosmerna struja kojn se ko­risti za elektricnu VllCU, u hemijskoj industriji i za os tate po­trebe dobija se pomOCll usmeraca 1Z naizmenicne eJektricne mreze. Naizmeniena struja se posle Teslinih pronalazaka ko­risti u vidu trofazne struje sa frekvencijom od 50 Hz u Evropi, odnosno 60 Hz u Americi. Za elektriene zeleznice koristi se jednofazni sistem sa frelevencijom: 16 213 Hz (Austrija, Nemacka, Svedslea), 25 Hz (USA) i 50 Hz (Jugoslavija, Madarska, Francuska).

Prema velicini potrosackog podrucja elektrane mozemo podeliti na lokalne, gradske i pokrajinske. Lokalne (blok) elektrane snabdevaju jednu zgradu, fabriku, iIi jedan blok zgrada. Napon elektricne mrete je isti kao i napon generatora, obieno 3 x 220 (380 V. Gradske elektrane imaju generatore vi­sokog napona koji se razvodi do centara opterecenja u kojima se nalaze transformatorske stanice, koje smanjuju napon na nizak napon za potrebe potrosaca. Pokrajinske elektrane snab­devaju vece podrucje. Visoki napon njihovih generatora (6 iIi 10 kV) pomocu transformatora se podize na vrla visok napon (110 iIi 220 k V) sa kojim se elektricna energija prenosi na vece daljine.

U tablici 1 pokazana je sematski celokupna podela elek­trana. 1z nje se vidi i podela elektrana prema vrsti pogonskih rnasina.

7

Tab!. 1

1 . prema vrsb

struje

1 1---1

ELEKTRANE

I r----------I prema vrsti prcma veliCini potro-

pagona sackog podrucja I I : I

i zu jednosmernu zu naizmenic-

1

lakalne (blok)

I pokrajinske struju nu struju

jednO~azne za VllCll

2 163 Hz

1 elektrane ou vetar

1

1 trofazne

II Evropi 50Hz u Americi 60Hz

1 hidro­

elektrane

1

1

i termo­

elektrane

I protocne akumulacionc

I sa turbinama: Peltonovim Kapianoyim, Fransisovim

propelernim

'1---1

sa evrstim gorivom

1 Sa klipnim

parnirn masi­nama, sa par­riim turbinuma

sa tecnim gorivom

1 -I Sa -b~nzinskjm :

mot., sa Dize- !

lovim moL, sa gasnim turbinama

sa gaLim gorivam

1 Sa gasom: prirodnim

ix yisokih pe­ei, iz gUJogc­

neratora

1 TERMOELEKTRANE ft

I gradske

elektrane

1 kombinovane

elektrane

I sa nuklearnim

gorivorn (utomske)

Termoelektrane iIi toplotne elektrane koriste bemij,ku energiju goriva, koja se u nizu procesa pretvara u elektricnu energiju. Prema vrsti goriva termoelektrane delimo na elek­trane sa cvrstim, tecnim i gasDvitim gorivom. Nuklearne elek­trane uvrsticemo u termoelektrane, jef se u nuklearnim reak­torima razvija toplotna energija, koja se na sliean naein kao u pamim elektranarna preko pamih turbina i elektrienih genera­tora preobrazava u elektricnu energiju.

8

1.1 Elektrane sa cvrstim gorivom

Kao gorivo u 0 bzir dolazi iskljuCiva ugalj. Drva je SUVIse skupoeen materijal, da bi se upotrebila za ovu svrhu. Hemijska energija uglja u pamim kotlovima prelazi u toplotnu energiju pare, koja se u pamim turbinama preobrazava u mehanieku i najzad u elektrienim generatorima u elektrienu energiju. Ove elektrane mozemo nazvati i pamim elektranama.

1.2 Gorivo/,/

K valitet goriva se odreduje na osnovu srednje probe goriva, koja se uzima na sledeci naCin. Iz gomile na slovaristu se uzima 10 do 20 kg na svakih 1000 kg. Tako izdvojeno gorivo se raza­stife na eistu betonsku plocll, na kojoj se isitni, dobra izmesa i razmesti u kvadratni sloj visine oko 10 em, koji se zatim dija­gonalno podeli u eetiri trougla. Suprotni se trougli izbace, a ostatak se ponova sitni, razastire u kvadrat i dijagonalno deli. Ovaj se postupak ponavlja, dok u preostalim trouglovima ne ostane 10 kg goriva. Ova preostala koliCina hermetieki zatvorena u limenu kuliju predstavlja srednju probu goriva, koja se salje u hemijsku laboratoriju na ispitivanje. U laboratoriji se vrsi hemijska i tehnieka analiza goriva.

Hemijska analiza daje sastav goriva u kilogramima po 1 kg iIi u proeentima. Glavni sastavni delovi goriva su: ugljenik (C), vodonik (H), kiseonik (0), sumpar (S), azol (N), vlaga (W), i pepeo (A).

Tehnieka analiza daje one podalke koji se ne mogu do­biti hemijskom analizom goriva, kao sto su: kolieine isparljivih delova, topljivost sljake, duzina plamena i toplotna moe gonva.

Gornja to lotna moe oriv (H.) oznaeuje onu koliCinu toplo e u ea kg, koja se oslobodi pri potpunom sagorevanju 1 kg goriva pod uslovam da voda u produktima sagarevanja ostunc -,u tecnom stanju.

"Donia toplotna moe goriva (Hd) oznaeuje onu kolieinu toplote u keal/kg, koja se oslobodi pri potpunorn sagorevanju I kg goriva pod uslovom da u produktirna sagorevanja voda astanc u parnom stanju.

Podsetimo se, da je I keal (kilokalorija) ~427 kpm ~ 4187 J (Dzula). Pri tome je kilopond (kp) ~9,81 N (Njutna), gde je Njutn jediniea sile u Dordijevom memom. sistemu.

9

Za elektrane je merodavna donja toplotna moe gonva (Hd), jer produkti sagorevanja (dimni gasovi) pri izlasku iz kotlovskog postrojenja imaju temperaturu visu od 100 °C, tako da se voda u njirna nalazi u parnom stanju odlazeCi sa dimnim gasovima kroz dimnjak. U tablici 2 dato je nekoliko podataka za donju toplotnu moe uglja nekih nasih rudnika.

Tabl.2

Lignit Hd (kcal/kg) Mrki ugalj Hd Kameni ugalj H d

Kosovo 1980 Breza 3000 Rtanj 4930

Kostolac 1990 Vrdnik 3230 Dobra Sreca 5230

Kolubara 2100 BanoviCi 3300 Srpski Balkan 5 720

I Bukinje 2280 Kakanj 4250 Vrska Cuka 5940

Kreka 2660 Siveri6 4600 Rasa 6600

\ .... Sortiranje ug\ja - Osim po tOplotDOj moCi, ugalj klasi­ficiramo 1 po asorhmanu, to jest po veliCini komada. Rovni ugalj je ugalj, kakav se vadi iz jame (nesortiran) posle odvajanja grube (uocljive) jalovine. Ugalj De sme sadrzati grube jalovine Vise od 5%. U tabliei 3 dat je asortiman uglja prema privre­menim propisima JUS-a l ).

Tab!. 3

Kameni ugalj Mrki ugalj Lignit

" Naziv -'" Donja Gornja Donja Gornja Donja Gornja " c N gran. gran. gran. gran. gran. gran. 0 mm mm mm mm mm mm

Komad A 60 ... 80 neodred. 60 neodred. 80 ... 120 neodred.

Kocka B 30 60 ... 80 30 ... 40 60 ... 65 40 ... 65 80 ... 120

Orah C 12 ... 20 30 15 ... 20 30 .. .40 20 ... 35 40 ... 65

Grasak D 5 ... 10 10 ... 20 5 ... 10 15 ... 20 10 ... 20 20 ... 35 .

Griz E - - 3 ... 5 10 5 ... 10 10 ... 20 ------

Prah F - - - 3 .. .5 - 5 ... 10 ---

Sitan ug. G - 5 ... 10 - 10 ... 20 - 10 ... 20

1) JUS - jugoslovenski standardi.

10

'e Skladista za "galj "",;- Skladiste treba da je sposobno da primi zalihu uglja za I do 2 meseea rada elektrane u slucaju zastoja u snabdevanju. Ugalj na vazduhu oksidise, tako da u nepovoljnim slucajevima maze doci do samozapaljenja.. Visina sloja llglja ne treba da prede izvesnll granicu sto zavisi od vrste uglja i uredenja skladista i sto se odreduje iskustvom. Visina sloja za Iignit i sirovi mrki ugalj ne treba da prede 2 m, a za ugalj sa malom sklonoseu ka samozapaljenju i raspadanju 5 m. Ugljena prasina se smesta sa narocitom opreznoscu i ne duze od 4 nedelje. Ne smeju se na skladistu mesati razne vrste uglja, niti se sme nabaeati sve' ugalj na gomilu odle:i'anog uglja. Radi bezbednosti potrebno je da zgrade budu odvojene ad skladista i da skladista imaju betonsku iii gvozdenu ogradu, a ne drvenu. Ako se ugalj zapaJi treba ga izdvojiti od ostalog uglja i pokriti vlaznom zemljom iii pepelom.

Zadatak 1 - Elektrana trosi 10 vagona mrkog uglja na dan. Odrediti dimenzije skladista na otvorenom prostoru, tako da moze da primi rezervu za 1 mesee.

Visinu sloja za mrki ugalj usvoji6emo h=4 m. Pretpo­stavljamo da skladiste ima pravougaoni oblik povrSine S = a' X b'. Povrsinu S izracunacemo iz zapremine i visine sloja S = V/h, a zapreminu iz tezine G i specificne tezine V = G /y. Specificna tezina uglja u nabaeanom stanju i ugao nagiba dati su u tablici 4.

Tabl.4

Vrsta ug1ja I Specificna teZina I Ugao nagiba

Mrki ugalj 0,65 ... 0,78 tim' 30 ... 33 stepeni

Kameni uga1j 0,72 ... 0,80 32 ... 45

U gljena praSina 0,4 ... 0,5 Rasipa se

Ukupna tdina uglja u (onama za mesee dana: G = 10 x x IO x 3D = 3 000 t (vagon sadrZi 10 tonal.

G 3000 Ukupna zapremina za mesee dana u m 3: V = - = -- =

y 0,70 = 4 286 m 3 (y = 0,70 t/m3 iz tabl. 4).

Povrsina skladista ne uzimajuCi U obzir ugao nagiba:

S=~= 4286=1072m2

h 4

11

Ako usvojimo duzinu skladista a' = 50 m (vidi sliku I)

d b·· V' • b' S 1 072 B k o lcemo Slnnu = -=-- = 21,5 nl. 0 ovi ne Inogu a' 50

stajati vertikaIllo, nego zauzimaju neki ugao nagiba. lz tab!. 4 usvajamo ugao nagiba ex = 30°. Strane a' i b' zbog ugIa nagiba

povecace se za 2 X-=-= c[m] (vidi sIiku 1). Povecanje c izracu-2 h

nacemo iz odnosa - = tg 30° = 0,577. c

r- - - - -- -,-if! I I

I I b' b

I- - - - - - - - I --1j ~'-_Ia'

a h

81. 1 - Stovariste ugJja

h 4 c~--~---~7m

0,577 0,577

Dimellzije skladista sa nagibima iznose:

a = a' + c = 50 + 7 = 57 m b = b' + c = 21,5 + 7 = 28,5 ill

, Sagorevanje cvrstog goriva jJ Sagorevanje je hemijski proces u kame se sastavni delavi goriva jedine s kiseonikoDl iz vazduha uz razvijanje topIote. Pri sagorevanju mozema pm­titi sledece faze: .-

1. Susenje gasova od vlage pri zagrevanju do oko 100°C. 2. Suva destilacija, pri kojoj se iZdvajaju pojedine grupe

jedinjenja kaa sta su ugljovodonici, katrani i drugi isparIjivi delovi. Obavlja se pri zagrevanju do oko 500°C.

12

3. Nepotpuno sagorevanje, koje nastaje pri nedostatku kiseonika, odnosno vazduha u toku sagorevanja. U dimnim gasovima nalazi se ugljen-monoksid (CO), kao i nesagoreli ugljovodonici (H2, CH4 i drugi).

4. Potpuno sagorevanje. Ugljenik (C) prelazi u ugljen­dioksid (C02), a vodonik (H) u vodn (H20). Pri potpunom sagorevallju 1 kg goriva oslobada se 8 100 keaI, a pri llepotpu­nom samo 2440 kea!. Iz ovoga se vidi da se pri nepotpunom sagorevanju oslobada samo 30% od toplote koja bi se razvila p"i potpunom sagorevanju. Nepotpuno sagorevallje karakterise ern dim iz dimnjaka.

Gorivo se paJi na temperaturi od 300 do 500°C. Najmanju koIiCinu vazduha potrebnog za potpuno S"go­

revanje 1 kg goriva oznacicemo sa Qrnin. Prakticno je potrebna veca kolicina vazduha od minimalne zbog neizbeznih gUbitaka. Potrebna (stvarna) koliCina vazduha iznosi Q = A • Qrnin, gde je ). koefieijent suviska vazduha, koji zavisi od vrste goriva i tipa Iozista i koji je uvek veCi od 1. Koefieijent suviska vazduha ), iznosi za:

- fuena Iozista 1,6 ... 2,0 - mehanicka Iozista 1,3 ... 1,6 - Iozista za uIje i ugljenu prasinu 1,2 ... 1,4 - ,gasna Iozista 1,05 ... 1,2

Pri sagorevanjll Iignita i mrkog ugIja u Iozistu se postizu temperature od 1 000 do 1 200° C, a kamenog uglja do I 3000 C.

Trajanje sagorevanja goriva je utoliko krace, ukoliko je veea povrsina goriva u dodiru sa vazduhom pri istoj tezini. Zbog toga se gorivo drobi i sitni kada je patrebno postiCi njegovo bde sagarevanje. Mlevenjem uglja u prasinu trajanje sagore­vanja u Iozistu se smanjllje ad nekoliko desetina minuta na nekolika seklllldi.

1.3 KotIovsko 1l0strojeuje i. i , Kotlavska postrojenje sluzi za dobijanje pare pod pritis­

kam. Narmalno kotloysko postrojenje se sastoji iz: Iozista, parnog kotIa, deloya kotlovskog agregata, kotloyske armature i aparature.

13

, I

-- t Lozista V\t Gorivo sagoreva na resetki, a ispod nje je pe~ peon~ji propada pepeo i sljaka. Proizvodi sagorevanja (dimni gasovi) izvode se iz lozisnog prostora dimnim kanalima kroz dimnjak u atmosferu. Posebna vrsta lozista su za sagore­vanje ngljene prasine. Lozista mogu biti sa rucnim i sa meha­ruckim lozenjem. .'1

"'"-" Rucuo lozeui~~olazi u obzir za male elektrane, na primer za elektrane sa parnom lokomobilom. Resetka je nacinjena od stapova od livenog gvozda iii celika. Izmedu stapova su proeepi (otvori) Za prolaz vazduha. Resetka moze biti ravna i kosa. Ugalj se na rdetku ubaeuje lopatama a rasprostire i razmesta grabuljama. Na kosu resetku gorivo se dovodi kroz levak, odakle ono usled sopstvene tdine klizi niz stepenastu resetku koja ima nagib 30° do 40".

..,- . Mehanicko Iozenje primenjuje se za lozista sa velikom potro'sIljom goriva. Za mrki i kameni ugalj koristi se lancana resetk:y Na slici 5 prikazani kotao je sa lancanom resetkom. Gorivo pada iz levka 2 na reselku I u obliku lanea (slicnom gusenici kod traktora), na kojoj se pali i sagoreva. Resetka

Sl. 2 - Detalj kraja Iancane resetke

1 - zupeanik za pokretanje resetke; 2 - stapovi resetke; 3 - lanac; 4 -

metalni zid

nosi zapaljeno gorivo ka zad­njem delu gde potpuno sagori. Vazduh se dovodi ispod re­setke. Na slici 2 dat je de­talj kraja resetke i izbacivanja sljake. t"Za losije vrste uglja sa lepljivom sljakom (lignit i mrki ugalj) primenjuju se pomicne resetke, takozvani rtokeri. Delovi resetke pomicu se napred i nazad i pome~ raju gorivo ne dozvoljava­juti da se sljaka, lepi za resetku. Ovakve resetke su obicno koso postavljene. Po­stoji i tip raYne takozvane kaskadne resetke Ciji je prin­elp pokazan na slici 3. Osci­

latornim kretanjem pokretnih elemenata I prebacuje se gorivo od jednog do drugog nepokretnog elementa 2. Pri tom se go-

14

pot i SogOf I . :1

I !

(1"1 ... 1 , 't -

rivo krece po resetki prevrcuci se po putanji 4. Visina sloja goriva se regulise pomeranjelTI zavrsnog elementa 5, preko koga sljaka i pepeo padaju u pepeonik 6. Iz pepeonika se sljaka izbaeuje obaranjem obrtnog dela 7.

.-, Promajp 'V4- Promajom nazivamo strujanje vazduha pot­rebnog za sagorevanje goriva. Pramaja maze biti prirodna i vestacka. Prirodna promaja se ostvaruje pomocu dimnjaka. Ako prirodna promaja nije dovoljna pribega va se vestackoJ promaji. Vazduh se moze ubacivati pod pritiskom ispod resetke (donja promaja), iii isisavati iz lozisnog prostora (usisna pro-

Sl. 3 - Loziste sa kaskadnom resetkom

- pokretan element; 2 - nepokretan element; 3 - otvor za vazduh~ 4 - putanja goriva; 5 - zavrsni element; 6 - pepeonik; 7 - obrtni deo

maja). VeliCina promaje se moze izraziti sa razlikom pritiska h = Pp- Pz, gde je pP pritisak u pepeonik u, a p, pritisak u 10-zisnom prostoru. Pritisak se meri visinom vodenog stuba (mm H 20, iii mm VS). Pritisku od 1 mm H 20 odgovara pritisak od 1 kgjm2 pri temperaturi od 4°C. Za prirodnu promaju h iznasi do 30 mm H 20, a za vestacku preko 30 mm H 20.

__ Priprema vode za napajanje kotiova ... :,L Sirova prirodna voda 'nije pogadna za napajanje kotlova, jer saddi razne stetne primese. Stetne nerastvorene i rastvorene primese moraju se odstraniti iz vade, jer bi se inace mogle taloziti u cevima kotla. NaroCito je opasno talozenje kotlovskog kamena po zidovima kotla i cevi iz rastvorenih soli. Kotlovski kamen je vrlo stetan, jer s jedne strane smanjuje stcpen iskoriscenja kotla zbog male toplotne provodljivosti, a s druge strane dovodi do pregrevanja kotlovskog materijala, sto moze dovesti do deformisanja i eks­plozije kotla.

1 5

Mehanicko bistreuje sastoji se u talozenju pesh i mulja u taloznicama, posto se prethodno ukloni gruba neCistoca pomocu resetki i gustih mreia. Hemijsko bislrenje sastoji se u dodavanju raznih hemijskih sredstava, na primer aluminijum­skih soli, da bi se olaksalo talozenje fino razdeljenih materija koje lebde u vodi (blato, glina, ulje). Filtriranje -vode naziva se propustanje vode kmz sloj zrnastog materijala od sljunka, peska, koksa i drugog. Kad se filter zaprlja mora se prati pro­pustanjem vode u suprotnom smeru. Pri tome se saddaj filtra duvanjem vazduha komesa, da bi se sto bolje oprao. VeliCina taloznika je obicno tolika, da se voda radi bistrenja u njemu zadrzava od 4 do 24 casa.

Izdvajanje gas ova iz yode - Rastvoreni gasovi u vodi, a narocito kiseonik (02) i ugljendioksid (C02) izazivaju koro­ziju (nagrizanje) kotlovskog materijala. IZdvajanje gasova iz vode obicno se postize zagrevanjem vade pomocll pare na tem­peraturi od 105 do 130 'c. U redim slucajevima se gasovi od­<tranjuju i hemijskim sredstvima.

\.,../

Omeksavanje-¥<llk. - Voda se smatra utoliko tvrda uko­liko saddi vise rastvorenih soli iz kojih se moze taloziti kot­lovski kamen. Jedan nemacki stepen tvrdoce Cd) ima ona voda u cijem se 1 lit. nalazi toliko rastvorenih soli, da bi se iz nje ~oglo dobiti 10 mg Cistog kalcijum oksida (CaO, negasen krec). Cim tvrdoca vode prede dozvoljen stepen tvrdoce, sto zavisi od vrste kotla, pritiska i temperature, mora se voda omeksavati. Za kotlove sa dimnim cevima (lokomotivske) dozvoljava se tvrdoca vode do l2°d, za kotlove sa nagnutim cevima do SOd a za specijalne konstrukcije kotIova priblizno OOd.

U vodi rastvorene soli kalcijuma i magnezijuma se pri zagrevanju raspadaju i izdvajaju iz vode u vidu netopljivog kotlovskog kamena. Za vodu sa ovakvim rastvorima ,kazemo da ima prolaznu (karbonatnu) tvrdocu. Rastvori kalcijumovih i magnezijumovih sulfata i hlorida ne mogn se izdvojiti zagre­vanjenl, pa kazemo da voda sa takvim rastvorima ima stalnu (karbonatnu) tvrdocu. Neprekidnim isparavanjem vode u kotlu povecava se stalna tvrdoca do granice rastvorljivosti, posle -cega se iz vode izdvaja kotlovski kamen. Omeksavanje vode moze se postiCi destilacijom, zagrevanjem i hemijskim putem.

16

+1

on7els~ ;:;t7dG r

° k~ . I d t'I" . . 0'" 1" . Ytfcn & me savanJc voc e es I aCIJom JC naJsavrSC11JJ1, all naJ-uplji po stupak kojim se moze dobiti najcistija voda. Voda a 'J'

se isparava u narocitinl isparivacinla (obicno oduzetom parom (!~(!(lc;{lid"'tfl --:;j:Z turbina), a zatim se isparena voda kondenzuje.

-; Olneksavanjc vode zagrevanjem se vrsi u narocitinl ure- ):// dc\jima izvan katla iz kojih se talog moze odstraniti. Zagreva- /' njenl se moze delilnicno odstraniti prolaz11a tvrdoca. Pri tome .if11', se rastvoreni hidrokarbonati raspadaju taka, da ugljen-diok-sid (C02) odlazi II atmosferu, a karbonati se taloie. Kao pri-mer uzmimo hemijski proces: Ca(HC03)2= CaCOrc.C02.+H20. Zagrevanjem se pOlllaze ~lvajanje gasova iz vode.

Hemijsko omeksavanje vode. Postoji vise postupaka od kojih navodimo samo po stupak pomocll kreca i sode senlatski prikazan na slici 4. 2r;';~ £ GC;UJ.;~C! eOS//?-:?c \ r3 0'-"62. +52-SI. 4 - Serna urcdaja za

omeksavanje vade A - dovod sveie vode; B­odvod amcksane vade; C­ubacivanje kreca (CaO) i vade; P J i P2: - slavine za probne analize; 1 - po-mocna posuda; 2 .~ veza sa gJavnom posudom; 3 -glavna posuda; 4 - ubaci­

5

7 _8

'16 vanje sode (Na2C03); 5 -, 'V veza sa filtrom; 6 - filter;

3

8 ! -; 7 i 8 - slavine za izbaci-/- __ . vanje necistoce

Q,IHHU-j"~ M. II d , , Sveza voda se ubacuje kod A kroz kaskadni zagreJac

gde se voda zagreva pomocu pare na 60-90 0 C. Zagrejava­njem se ubrzava proces Ollleksavanja vode. U sudu 1 se mesa krecno 11lleko Ca(OH)2 sa vodom. Delimicno omeksana voda iz suda 1 uvodi se kroz cev 2 u sud 3. Kod PI se uzima probna analiza vode. U sudu 3 dodaje se kroz cev 4 soda Na2C03. Omeksana voda se odvodi iz sud a 3 kroz cev -S u filter 6. Na slavini P 2 uzima se jos jedna probna analiza. Iz filtra se kod B odvodi omeksana voda. Ako je potrebno jos bolje omekSa­savanje vode, moze se postupalc nastaviti dodavanjem fosfata (Na3P04) u posebnoj posudi. .....

17 P-L{}-k..Ji'Q~I'k(mJ;m"Odn" Po,(co/eoi" PTP q1i51JJ{:~-fA~J Iliktd#·f;orO/BYe>

Krecno mleko u posudi 1 j 3 razvija sledecu reakciju smanjujuci prolaznu tvrdocu vode:

Ca(HC03h+ Ca(OHh= 2CaC03+ 2H20

Mg(HC0312+ 2Ca(OHh~" Mg(OH)2+ 2CaCO r i 2H 20

Netopljivi kalcijumov karbonat (krecnjak CaCO,) i ma-gnezijumov hidroksid Mg(OH)2 taloze se na dnu posllde i od­stranjuju kroz slavine 7 i 8.

Sodom (Na2CO 3) se smanjuju stalne tvrdoce. Kao pri­mer uzmimo postupak kalcijum sulfata CaS04 sa sodom Na2C03.

CaS04+ Na2C03= CaC03+ Na2S04

Krecnjak se talozi u slldu 3, a ostatak (Glauberova so Na2S04) odlazi u kotao, gde se kad koncentracija prede gra­nieu zasicenja talozi u vidu neopasnog mulja. Osim toga se, cim koncentracija soli u kotlu prede dozvoljene granice, je­dan dec vode u kotlu zanlenjuje svezom vodom cime se kon­centracija soli smanjuje.

U savrenlenirn postrojenjirna cesto se koristi permutitni po stupak u kome se voda ollleksava pomocll filtra ispunjenog zmcima od prirodnog permlltita iIi vestackih smola. Ovaj ma­terijal ima osobinu da svoje bazne metale izrnenjuje sa dru­gim metalima iz tvrde vode. Taka natrijum permlltit menja svoj natrijUTIl s ka1cijmnom i magnezijumom 1Z tvrde vade. Pri tome se u vodi obrazuju jedinjenja sa natrijumonl koja su manje opasna. Kad se natrijum u permutitu utrosi, moze se materijal regenerisati ispiranjem sa rastvorom kuhinjske soli.

Parn; kotIovi - Pame kotlove delimo uglavnom na kot­love s dimnim (gasnim) cevima i na kollove s vodostrujnim ceviIna. U kotlovinla sa dimnim cevima dimni gasovi struje kroz cevi, a voda se na]azi oko cevi. U ovu grupu se, ubrajaju: lokomotivski, lokomobilski i brodski kollovi. Ovi kotlovi se nazivaju i kollovi sa velikim saddajem vode. Takvi kotlovi su malo osetIjivi na nagle promene opterecenja, njihovo Ciscenje je relativno prosto pa ne zahtevaju veliku cistocn vode za napa­janje. Za sasvim male elektrane od ovih kotlova dolazi II obzir lokomobilski kotao. Lokomobila je klipna pama mallina, koja Gini jednll celinu sa kotlom. U kotlovima sa vodostrujnim

18

cevima dimni gasovi struje oka cevi, a voda kroz cevi. U ovu grupu spadaj u kotlovi sa nagnutirn cevima, kotlovi sa strmim cevima i specijalni kotlovi. Ove kotlove nazivamo i kotlovima sa malim sadrzajem vode. lzraduju se za veliku proizvodnju pare i za velike pritiske, zauzilnaju malo prostora i brzo se zagrevaju, ali su osetljivi na 6StOC11 vode za napaj2.nje i zahtevaju dobre uredaje za regulisanje napajanja. ani normalno dolaze u obzir za potrebe parnih elektrana. Kotlovi sa vodogrejnim cevima sastoje se od jednog iIi vise cilindara (bojlera) izmedu kojih se nalaze snopovi cevi. Cevi su tako razmestene, da se ostvaruje prirodna cirkulacija vade kroz njih, ali postoje i kotlovi sa vestackorn cirkulacijom vod~J Na slici 5 prikazan je kotao sa nagnutim vodostru]nim cevima~

Specijalni kotlovi namenjeni S11 za proizvodnju pare llaj­viseg pritiska (60 do 300 kg/em2). U specijalne konstrukcije mozemo llbrojati i elektricne kotlove.

Kotlovska armatura obuhvata pribor i instrumente po­trebne za siguran i pravilan rad kotlovskog postrojenja, kao sto Sil: manometar, venti I sigurnosti, vodornerno staklo i ventil za napajanje vodom. U kotlovsku aparatllru spadaju ostale

I

81. 5 - Skica kotlovskog agregata 1 - lancana resetka; 2 - levak za ugalj; 3 - nagnute vodostrujne cevi;: 4 - uzduzni dobos; 5 - skupljac pare; 6 - pregrejac pare; 7 - zagrejae vade (eiconomajzer); 8 - zagrejac vazduha; 9 - dimni kanal; 10 - dim-

njak; 11 - vodomerno staklo; 12 - venti! sigurnoBti

19

sprave i pomocni uredaji potrebni za pravilan rad kotla, leao sto su: slavine za vodu i paru, zasuni i ventili za regulisanje promaje J aparati za ciscenje koHa, kao i aparati za kontrolu pravilnog rada kotla.

.. Kotlovi za lozenje ugljenom praSi.ruwl -- Mlevenjem uglja u prasinu II velikoj meri se povecava brzina sagorevanja. Dok obieno sagorevanje uglja u slojevima traje oko 20 do 60 minuta., sagorevanje ugljene prasine u lozistu kotla traje samo nekoliko sekundi. U avom slucaju se uslavi sagorevanja priblizuju llslo~ virna za tecno i gasno gorivo.

Na slici 6 pokazana je sema jednog ured[~ja za lozenje ugljenom prasinom. U galj se u Inlinu 5 111clje, a zatim pomocu ventilatora 7 izmcsan sa vazduhom ubacuje u kotIovski proslor kroz plamenjake 10. Sagorevallje se reglilise P01110ClI sckllndar-

" / '3

1_':':':J.-IHlijl'Oo J

8

SI. 6 - Serna postrojellja za loienje lIg1je-nom prasinom

1 - bunker za ugalj; 2 - zasun; 3 - vaga; 4 - ubacivac uglja; 5 - mlin za ugalj; 6 ... - separator; 7 - ventilator; 8 -. sekun-darni vazduh; 9 - otvori za vazduh; 10 --plamenjak; 11 - ckranske cevi; 12 - izba-

civanje sljake; 13 - dimni kanaI

nag vazduha 8. Raspored plamenjaka i otvora za sekundarni vazduh je· taka v, da se dobije sto vise vrtlozenja. Smesa ug­ljene prasine i vazduha sagoreva u vidu plamenog miaza. Da bi se izbegao direktan dodir sa plamenom

J vodostrujne cevi

Stl rasporedene pored zidova u vidu takozvanih ekranskih cevi

20

11. Zrnca sljake propadaju kroz reselku koja se hladi vodom (granulaciona reselka) u sud sa vodonL Postoje i razne druge kOl1strukcije.

Preimucstvo ovakvih postrojenja: mogu se koristiti sve vrste ugJja, brzo pustanje u pagan, veliki stepell iskod5cenja (Ylk do 90j~), u Iozistu TIema pokretnih delova izlozenih yiso­kiln tenlperaturama, mala upotreba radne snage.

N-edostaci: Patrebno je postrojcnje za mleyenjc uglja, velika cena izgradnje, potreban je 11areeiti uredaj za pustanje katla urad, zauzimaju veliki prostor, zbog veee koliCine dima i pepela potrebno je preciscavanjc dirnnih gasova.

Paroyodi - Para 1Z kotlova se odvccli rarovcdim8 u parne TIlasine, • odnosno turbine. Parni kotlov] i turboagregati mogu biti 111edusobno povezani parnim sabiITlim vodovima, tako da se na iste parne sabirnice mogu prikljuciti razni kot10vi i turbine (skupni pagan), a mogu svaki pojedini kolao i turbo­agregat ciniti odvojenu cclinu (pogon u bloku). Da bi ~e ~manjio gubitak toplote u okolinu paro­vodi se oblazu toplotnim izo1a­torima, na primer staklenom vu­nom iIi vunOID od sljake, koja se ablaze lvrdim pl~slom od gipsa, iIi se nabija u presvlaku od zieane mreze sa zastitnim oklopom od pocinkoval1og ili aluI11inijumskog S!. 7 - Elasticna lima. OSi111 toga se za izolaciju upo- spojnica

trebljava kremena (diatomejska) iIi plasticna masa u cbliku fazonskih komada ili ploca. Radi mogucnosti prornene duzine parnih vodova pri PJcrr~eI1i tem­perature u dugaekilll vcdovima pos1avJjaju se elasticne spojnice (vidi sliku 7). Brzina pare II parnim vodovima iznosi za za­sicenu paru 20 ... 40 mis, a za pregrejanu 30 ... 50 m/s.

Delovi kotlovskog agregata - U del ave kotJovskog agre­gata pored samog koHa ubrnjamo: pregrejac rare, zagrejac vade za napajallje kotla i,/zagrejac vazduha. Ovi luedLji po­vecavaju ekol1omicl1ost l),6tIovskog postrojenja.

/ ~<tiaj(_l!are I U pregrejacu pare se povecava tempe­

ratura pare pri Stallo"m prilisku. Pregrejana para dozvoljava. yeci pad pritiska (v-~tu ekspanziju) nego zaSiCCTI2. Zasicena

21

para se admah kondenzuje (izdvajaju se kapljiee vade) eun .se pntisak smanji. Kapljiee vade kaje para pavlaci sa sabam -ostecuju lopatice parne turbine, pa zato vlazTIost pare ne srne preci dazvaljeue graniee (10 do 12%). Pregrejana para pocinje ,da se kondenzuje tek posto je pres!a u zasicenu, Pregrejavanjem -pare povecava se i stepen iskoriscenja parnog postrojenja, koji je narocito znatan prj visokim pritiscima. Zbcg svega toga Sll

kotlovska postrojenja za pame elektrane snttbdevena pregre­jaci Ina parc. Pregrejac pare se sastoji od snopa cevi rnanjeg precnika (20 do 40 mm), kroz koje se propusla zasicena para iz kotlovskog parnog prostora, odnosno parnog cloma. Pre­grejac pare se nalazi u prostoru u kame se nalaze i vodostrujne 'cevi, a zagreva se vTeEm gasovima Stl temperatuforn preko 500° C.

Zagre,jac vode (ekonomajzer) - Vreli gasovi koji se u kotlu vise ne mogu ekonmnicno iskoristiti, mogu se iskoristiti za zagrevanje vode koja napaja kotlove. Primena ekonomajzera je ekonomicna, jer je grejana povrsina zagrejaca vade znatno eftinija od grejne povrsine samog parnog kotla, Ekonomajzer je obicno smesten u dimnom kanalu, a sastoji se iz cevi kroz koje prolazi voda za napajanje kotla. Oko cevi strllje dirnni ;;asovi koji zagrevajll vodu. Temperatura dimnih gasova na izlasku iz kotJovskog postrojenja bez ekonomajzera iznosi do 400" C, a sa ekonomajzerom 180 do 200 0 C. Prema tome eko­nomajzer iskorisclije OVlI razliku u temperaturi. Temperatura vade na izlazu iz ekonomajzera iznosi od 40 do 50° ispod "1.ell1perature zasicene pare.

Zagrejac vazduha ~ I zagrejac vazduha je vrsta ekono­'majzera, koji naknadno koristi jedan deo toplote preostale u vrelim gasovima, a koja se vise ne moze iskoristiti u samom kotJu. Zagrevanjem vazdllha se poboljsava sagarevanje i lime -povecava stepen iskoriscenja loii8ta. Povisenjenl temperature vazduha za 20~~ postize se usteda od 1% u kolicini utrosenog .gorivu. Zagrejac vazdllha se ugraouje pozadi kotla, obieTIo iza zagrejaca yode.

Za sagorevanje uglja na resetki vazduh se u zagrejacu zagreya do 200° C, a za loiis(a sa ugljenom prasinom do 300°C i vise. Da bi se omoguCila prircdna prolllaja, temperatura gas ova na ulazu u dimnjak ne treha da hude ispod 1800 C. ZagrejaCi vazduha lnogu biti rekuperativni, kod kojih se izmena toplote vrSi neposrcdno kroz zidove cevi iJi pJoca na vazduh

22

i regenerativni, kod kojih se topIota prenosi posredno na taj nacin sto se jedan konstruktivni dec prethodno zagreje dim­mm gasovima a zatim naizmence predaje akumulisana top­Iota vazduhu.

Na slici 5 prikazani Sll delovi kotlovskog aparata: 6 -pregrejac pare; 7 - zagrejac vode (ekonomajzer); 8 - zagrejac vazduha.

Odstran,iivanje otpadaka iz kotlovskog postrojenja. Sljaka i pepea lnogu se odstranjivati rucno, polumehanizovanim iIi TIlehanizovanim nacinom.

Rucno uklanjanje sljake i-Jru1~I"...l2omQ~kolicailLv_a_g~ ncta primcnjuje se u malirn elektranama. Ono se obavlja jedan do dva puta u toku smene.

Polume4"~JM~9Y~1!9_"JJklanjanj.e_j;ljake.._.YIili,._.se 11 eJektra JJ (J rna srednle 'veTicine. Iz ]oiista se sljaka izbacuje u vagonete, posto se prethodno ugasi prskanjem VOdOlll. Vagoneti se guraju do grotla (otvora u podu) i u njega sljaka izbaei. Iz grotla se sljaka elevatorima izdize u bunker, a iz bunkera izbacuje u vagone iIi slep,

SI. 8 - Uklan.ianje sIjake pomocll beskrajnc trake

1 - korito sa vodom; 2 - gumena traka; 3 - bunker; 4 - vagon; 5 - cev za izbacivanje sljake iz. kotla; 6 -- korito; 7 -- voda; 8 - povratna strana trake

Mchanizovano uklanjanje. olpadaka primenjllje se II Ye­likimt~le'ktranan1a:'"~Po"stoJ-r-~l'is'e--sisierna od' koj(h -cen10 navesti sarno neke. .

a) Sistcm sa beskrajnonl trakom prikazan na slici 8. Cevi za izbaeivanje sljake potopljene su u vodu tako da se sljaka ugasi pre nO sto padne TIa gumenu traku. Po potrebi sljaka se prethodno izdrobi. Ovaj sistem dolazi U obzir za neprekidno izbacivanje s!jake, Brzina kretanja trake sa Sljakom je oka 30 em/min. Traj2.nje trake je 3 do 5 godina.

23

~ b) Hidraulicki sistenl uklanjanja SJiake (pomocll ycde). Sljaka se mOl,c spirati VOdOlll U otvorenim glatkim kanajima.

-P()sle talozenja s.!.iake u Ja111ama izvaIlkotJovlllce vod~~J;.~~~~ ponov"-!1potr".Qi!LJ~o~na kolicin:~ vodeTe'~Tcr:'do J 5 ,l'l!N ,.:..--.-- -,

SI. 9 ~ HidrauIicno ukJanjanje sljake

1 ~ pepeonik; 2 _._- rezcrvoar za vodn; 3 -- cev za vodu sa sljakom; 4 ~ ruCica za zasun; 5 ~ bazen za sljaku

veca ad koliCine sljake i pcpc]n. koji se odnose. Sljttk(l. i pepeo rnogll se odnosili j VOd0111 koja struji kroz cevi ped pritiskom. Prema duzini cevi pritisak vade moze biti niz] i viSi do 30 kg/em2-. Na slici 9 pokazan je hidrullllcki sistem niskog pritiska. Veda. sa sljakonl protice u bazen gde se sljaka talo?;i i odatle speci­jalnim erpkama Hi na neki drugi nacin izbaeuje.

c) Pncumatski sistcm uklanjanja sljake i pcpela (ponlccu v!l.z:duha). 1J§_iJnJ~!!~! __ sljaka moz.e s.e odnosllI 1 str~yaz-(rlaUl koji ostva,:uje usisa~(ej(shaustC;i) ,krozcevi,Pre~izla~ska iz~p<)~ s.rf()j~fiJa~,~]j_~t1Gl -se ,il1(ii:~-- ~)(tyojiti o~_!:~~:0duha. qdyaIQ:DJe -}Ujake Cia-· v~lzcrllha ·-~?rcno_~se - o1),~lvl~~a--·ii· tak?zvaniIl1. _c,il<Jon~kjlTl izdv?_:-__ jiCiffia uJ(oJimase51jaKaiiav~aja lislcd centrifugnlne sile, Ovaj~ Slsie-n1 nlo,ze_ da radi neprc:Ki!lno, ali prouzi:okuje dosta larme '-l'f"sTlle, 'DoE!Z1 u obzif-ka(ja je oteiallo postavJjanje hidra­ulicnog sistema. Pogo dan je zaloziste sa ugljeIlOTIl prasinom, jer tada llema potrebe za drobilic0111.

"_!-.:±,"~E,ec~!~_~~,~,~J~ ____ ~~_!!!_l.~~!t_ gas~'y~ Ako dirnni gasovi koji izlaze jz di11111jaka sadrze mnogo

necistoce (cadi, prasille, sumpora), isti mogu biti stetni po ljude i poljoprivrednu kulturu u okolini. U izvesnim slucaje­vuna a narocito kad 10zE;ta za ugljenu prasiuu, javlja se po-

24

treba za preciscavanjelll gas ova pre izlaska iz dimnjaka. Necis­toea jz dimnih gasova maze se ukloniti na raznc nacinc.

_-R£~nje ~~Q!!... pomacu snaznih tuseva moze se primenit] tmuo gde ima na raspolaganju dovoljno vode j gde se zaga­dena voda Inoze bez teskoca vratiti u reku. Po ovon} sistemu dimni gasovi s1ruje nasuprot lnlazevima vode iz tuseva.

_1L~lI':l'!!I_~_~im.j~!lvaj~Cima din1ni gasovi prolaze kr02 prsten sa zavo.1ni111 kanalinla, tako da dobijaju kruzno kretanie. Usled centrifugalne sile izdvajaju se cestiee' neClstGCe jz gas-2" 1aloze uz zidove izdva.jaca i izbacuju kroz donji otvor. Kroz gorn.1i olvor sc sisu preCisceni gasovi (vidi sliku 10).

Elcktrofiltcr je principijelno prikazan na slici 11. Dimni gasovi'slr'Uj,,"T£nledu dye elektrcde, od kojib je jedna nn vi­sokom negativnolll potencijalu izvora jcdnosmerne struic (40 ... 80 kV) U obIiku zategnute tanke .lice, a druga U oblik'u cilin­dricne ploce. Dirnni gasovi struje oka zicne elektrode sa ne­gativnim potencijalom i jonizuju sc u elektricnonl palju. Joni

, se odbijaju od negativnc ka pozitivnoj elek-l<E,-- '" trodi noseCi sa so-bom cestice praS-ine, koje

se zbijaju oko jona primajuCi ncgativl10 op­terecenje. Pri dodiru sa povrsinom pozitivne

<...cr.." :11lL_ 2

-i\l: SI. 10 - Skica ciklon- SI. 11 - Serna uredaja elektrofiltra

skog izd\'ajaca 1 -- ulaz gasova; 2 ~ pr­sten sa kanalima; 3 ~ izdvajanje necistoce; 4

~ izlaz gasova

- regulacioni transformator; 2 -- mc­hanicka usmeraca visokog napona; 3 -- kc­mora (celija) filtra; 4 - ncpreCiscen gas; 5 - preciScen gas; 6 -" negativna (emisiona) elektroda sa tegom za zatezanje zice; 7 -izbacivanje neCistocc; 8 - metalni segmenti;

9 ~ kontaktne povrsine

25

elcktrode joni sa prasinom se neutralisu i na taj nacin izdvajaju necistocu iz dimnih gasova.

Uredaj elektrofillra se sastoji iz jedno - iIi trofaznog prikljucka na elektricnu mrezu iz regulacionog transforma­tora ], koji podize priIllarni naizmenicni napan na potrebnu visinu 40 do 80 kV, zatim naroCito konstruisane mehanieke usmerace 2, koja usmerava naizmenicnu struju visokog napana u istosillernu, i iz sarnog filtra 3. Mehanicka usmcraca se sas­toji ad izolacione place sa dva metalna segmcnia 8, koju okrece sinhrani motor, i ad cetiri nepokrctne kontaktne povrsine 9. Pomocni uredaji za stresanje prasine sa elektroda i za ukJa­l1janje radio smetnji nisu u semi oznaceni. Citav uredaj se u stvari sastoji iz vise celija paralelno povezanih. Iz dimnih gas ova se moze odstraniti 95 do 99% neCisto6e. Jacina struje ne treba da bude veea od 300 rnA. Potrosnja elektriene energije iznosi oko 1,0 kWh na 1 000 m 3 gasa.

1.5 Masinska dvorana

U masinskoj dvm"ani se nulaze pogonske masme i elek­tricni generatori sa raznim pomoenim uredajima. Za pogonske n1<lsine u parniln elektranan1a dolaze U obzir parne turbine. Elektrane sa klipnim parnim masinama se danas retko grade.

jer je pagon sa parnim turbinama ekonomicniji vee za snagc preko 500 kW. Za male snage bi mogla doCi U obzir eventu­alno pama lokomobila. Medutim za male elektrane je uobi­cajena upotreba motora sa unutrasnjim sagorevanjem. U od­nosu na klipne parne masine parne turbine imaju veei stepen iskoriScenja, mirniji hod, zatim zahtevaju lakse temelje i manju povrsinu za smestaj.

~ Pame turbine - Prvu kOllstrukciju parne turb'ine dali su Svedanin Laval i Englez Parsons 1884. godine. Para iz kot­lova, koja raspolaze sa potencijalnom energijom (energijom pntIska), dovod1 se kroz parovode do parnih turbina. U tur­binama para prolazi Ieroz sprovodne kanale gde dobija veliku brzinu (do I 200 m/s) i na taj nacin se Iljena potencijalna ener­gija preobrazava u kinetieku. 1z nepoIeretnog dela para dalje protice kroz pokretne (radne lopatiee), gde se kinetieka ene'r-

26

gija pare napokon preobrazava U lllehanitku energiju kretanja lopatica. Po natinu iskoriscenja energije pare u turbini, turbine delimo l1a akcione i reakcione.

BPIlOVOON/ .l!PA.-'tAT

81. 12 - Princip akcione turbine

Princip dejstva akcio­ne turbine pokazan je l1a sliei 12. Pokretnc lopatice su tako konstruisane da para pri proticanju iZDledu njih De lnenja vcliCinu rclativne brzinc) to jest brzinu pare u odnosu na pokretne lopatice (W1 ~ w2)' Medutim iako se ne lllenja velicina relativnc brzine, nlcnja se njen smer (1)1 nije 1>2)' Usled skretanja mlaza pare javlja se centrifugalna sila koja dcluje l1a lopatice poIeretnog kola.

Da bi se iskoristila sva kineticka energija pare, apso­lutna brzina (brzina u odnosu na nepaIerctne delove turbine) na izlasku iz pokretnog kola trebalo bi da bude nula (C2= 0). Da bi se to ostvarilo, Inorala bi obimna brzina pokretnog kola da iznosi polovinu apsalutne brzine na ulasku u kolo

2

, , ,

SI. 13 - Skica akcione turbine 1 ~ ulaz pare; 2 - izlaz pare; 3 - oklop

(u ~ ~')- BuduCi da je

apsolutna brzina cl vrlo velika (do I 200 m/s), a obimna brzina pokretnog kola (u) ogranieena ot­pornoscu rnaterijala (do 400 m/s), ne moze se ki­neticka energija pare i5-koristiti samo u jed nom nizu poIeretnih lopatica. 1z toga razloga se parne tur­bine grade sa vise nizova pokretnih lopatica na vise radnih kola. Na taj nacin turbina irna vise stupnjeva,

27

tako da se II svakom stupnju iskoristi sarno jedan dec energije, a u svim stupnjevima Citava energija. Na slici 13 s{n-_utd:i je prikazana skica akcioEc parne turbine sa vise stcpena. Sprovodni ararati oznaceni su sa: S1, S2, S3, S4, a radna kola sa nizo­vima lopatica: R}, R 2) R 3, R 4 . Na istoj slici pokazana je pro­mena pritiska p i apso]utne brzine c pri proticanju pare duz turbine,

~ .1]:illfip dejstva r."ak~0_cle_tllIbine pokazan je 11a slici 14, OVaj sistcm ima talGlV oblik pokretnih lopatica da se para pri proticllllju izmedu 11jih ubrzava (l-V2>Wj). Nasuprot sili ubrzanja F = m . a dc1uje sila reakcije R, cija jedna k0111ponenta R t deluje tange11cijalno 11a rotor turbine. Ta s11a okrece turbinu. Aksi­jalna komponenta Ra deluje aksijalno dui osovine turbine i 1nora sc 11a neki 11<1cin ponistiti.~Prakticno se pored reakcionog koristi delimicno i akciono dejstvo, jer para pri proticanju menja i smer. Obic110 takozvan<l reakciona tu1'bina koristi jednu po10-vinu energije pare na rcakcioni, a drugu polovinu na akcioni nacin.

u

SI. 14 - Princip reakcione turbine

Velike pame turbine mogu biti podeljene na vise del ova (obicno 2), tako da ista para prolazi kroz sve dclove. To su takozvane viscoklopne turbine. Samo jedan veliki okloI' bi se izlagao velikilTI mehanickinl na­prczanjima pri prmneni telnpe­rature usled velikih dinlcnzija. Obicno je prvi dec akcionog tipa visokog pritiska, a drugi reakcionog lipa niskog pritiska,

Prema smeru proticanja pare delimo turbine na aksijalne (para protice u s]neru osovine) i radijal11e (para protice radijalno od vratila ka periferiji), Aksijalne turbine se cesee koriste. Od radijalnih turbina poznata je 8vedska konstrukcija ,tipa Ljun­gostrom. Za razliku od aksijalnih turbina u radijalninl turbi­nama se krece i sprovodno i radno ko]o u suprotnim slnerovilna. Prema tome ove turbine ilnaju i dva generatora koji se krecu U slJprotnim smerovima4 U aksijalnim turbinama reakcionog sistema javlja se aksijalna komponenta sile (Ra) u smeru oso­vine. Da bi se ovaj pritisak p011i8tio, jer negativno de1uje na

28

lezista, u velikim viseoklopnirn turbinmua para se clovedi u sredinu del a niskog pritiska, a odatle propusta u dva suprotna smera duz vratila. U veCini slucajeva turbine su ncposredllo spojene sa generatorom pomocu krute iIi elasticne spojnice i imaju 3000 obrta u luinutu. Ako iz konstruktivnih razloga turbina 1110ra da ima veCi broj obrta od generatora, ouda je prenos posredan preko zupcanika (reduktora), Leiista se pod­mazuju sa uljem pod nadpritiskom od 0,3 do I kgicm2, leoje s~ hladj vodom 11 hladnjaku za ulje. Potrosnja ulja za podm~­zlvanje i pogon pomoenih uredaja lZllosi 0,05 do 0,08 gr jkWh,

Regulisanje snage, odnosno broja obrta je obicno pro­Inenom kolicine pare pomocu grupe TIl1aznika. Rede se pri­menjuje reguhsanje guscnjem pare. AutOlnatsko regulisallje brzinc obrtanja je principijelno slicno kao ked vodnih turbina, pa ce biti obradeno u odeljku 0 vodnim tu1'binanlu.

81. 15 - Izglcd turboagregata

Na slici 15 dal je izgled jednog turboagregata firme Simens, koji se sastoji, posmatrano sa prednje strane, od dela turbine vlsokog pritiska, zatim deja niskog pritiska i na kraju elektricnog generatora, takozvanog turboalternatora, Izmedu dela turbine visokog i niskog pritiska vide se dYe spojne cevi za paru.

29

1.6 Stepen iskoriScenja parnJ!lLPostrojenj'L

U tehnici se koristimo preobrazajem jednog oblika ener­gije koji nam stoji na raspolozenju n drugi, koji nam je koristan. Usled neizbeznih gubitaka uvek je iskoriscena energija manja od utrosene. Odnos iskoriscene energije Q i utrosene Q' nazivamo stepen iskoriscenja 1).

Q '1=-.

Q' Preobrazaj energije je obicno slozen iz vIse procesa. U

tom slucaju ukupan stepen iskoriscenja za ceo slozen proces dobija se mnozenjenl stepena iskoriscenja za pojedine procese:

Aka pasmatramo stepen iskoriscenja citave elektrane od hemijske energije goriva u lozistu kotla do elektricne ener· gije na sabirnicama elektrane, mozerno izdvojiti sledeee pro­cese sa svojim stepeninla iskoriseenja.

a) Kotlovskog postrojenja. Ako sa Qk (lznacimo iskori­seenu energiju koja iz kotla odlazi u parovode, a ulozenu ener­giju koju saddi gorivo sa B' Hd, onda je slepen iskoriscenja kotlovskog poslrojenja:

Q. '1.=---= 0,7 ... 0,9. B·Hd

Gubitak energije odlazi sa dimnim gasovima kroz dim­njak, zracenjem u okolillU i 11 izbacenOlTI nesagorelom gorivu.

b) Parovoda. Gubitak toplote zracenjem u okolinu sma­njuje se toplotnom izolaeijom parovoda. Ako sa QI oznacimo iskoriscenu energiju koja odlazi u turbillU, mozemo pisati:

'1p= Ql = 0,97 ... 0,99. Qk

c) Turbinskog postrojenja. Efektivni stepen iskoriscenja . pame turbine (1) ,,) je proizvod termickog ('1,), termodinamickog ('1"J i mehanickog (1)m) stepena iskoriscenja turbine:

Q, '1,' = - = '1" '1th' '1m = 0, IS ... 0,45.

Ql

30 \ I

gde je Q e energija iskoriscenja na vratilu turbine. Veca turbina inla veei stepen iskoriscenja. Termicki stepen iskoriscenja dat je izrazom:

'1,=~I-Q2=0,3 ... 0,5 Ql

gde je: QI koliCina toplote koju sadrzi para na ulazu u tur­binu, a Q2 koliCina toplote pare na izlazu iz turbine. Sto je kolicina toplote pare na ulazu u turbinu veca a na izlazu i2 turbine manja, bice veCi termicki stepen iskoriscenja. KoliCina loplote koju saddi 1 kg pare je utoliko veea ukoliko su veei njen pritisak j temperatura. 1z tog razloga, para koja se dovodi u turbil1u trcha da ima s10 vis! pritisak i temperatufu, a para koja se odvodi iz turbine sto manji. Danas se postizu pritisci pare do oko 300 kg/em2, a temperatura od oko 600 0 C, slo je uslovljeno otpornOScli materijala. Smanjenje pritisku pare na izlasku iz turbine postize se hladenjem pare pomocu vade za hladenje u pamom kondenzatoru. Pri tome se para kon­denzuje, 5kuplja na dna kondenzatora i pomocu crpke vraca natrag u kotao. Termodinamicki stepen iskoriscenja uzima u obzir gubitke usled trenja i vrtlozenja pare pri protieanju kroz sprovodne i radne lopatiee turbine i iznosi '~'h = 0,67 ... 0,90. Mehaniclci stepen iskoriscenja uzima u obzir mehanicke gubilke zbog trenja u lezistima i u pomoenim pogonima i iZ1105i 1).,=,0,9 ... 0,99.

d) Elektricnog generatora 1).= O,SO ... 0,99. e) Pomocnog uredaja (priprema i transport goriva, pogon

crpki, reduktora i drugo) 1)ur= 0,90 ... 0,94. f) Elektricnog razvoda u elektrani (kablovi i sabimiee)

'r,r= 0,99S. Stepen iskoriscenja eele elektrane:

'lJet='lJk' 'lJp' YJet' YJur' 'lJr.

Na primer 1),,= 0,86xO,9SXO,30xO,95xO,92xO,99S = 0,22. Povecanjem temperature pregrejane pare do 650' C, pri­

tiska do 300 at, zatim upotrebom regenerativnog zagrevanja vode za napajanje kotlova i visestrukinl medupregrevanjem pare u savrenlenim termoelektranama se postize stepen isko­riscenja elektrane ('1et) do 41 %.

31

.1.7 Potro'llja goriva za jlfoizvO(lnju 1 kWh '-""'~"~~'~'O"~" _.m ·'_".'.d·d_N_.,, __ d"~' ,_~ ___ .• __ _

Stepen iskoriscenja elektrane je

Q" J7c1 = -, B·Hd

gde je Q('J korisno proizvedena clektricna energija lzrazclla u toplotnim jcdinicama (lecal), a B· Hd utrosena energija goriva opct u toplotnilll jedinicama, Da bi odredili potrosnju goriva za proizvedcn ] kWh 111oramo 1 kWh izraziti u toplotninl jcdinicama: ] kWh = 860 keal = Qcl' Sada l11ozemo pisati i

860 llel = ---, oJaklc dobijatno

B·Hd

B~- 860 '),z· Ha

gde je -r,eZ stepen iskoriscenja eele eleklrane, a H d [kc,,] (kg] donja toplotna moe goriva.

Zadatak 2 _. Odrediti potrosnju uglja u kg za proizvodnju 1 kWh, aka jc donja toplotna moc uglja (Jignit) H(l~ 2 500 kcal /kg, a stepen iskoriscenja elelctrane "fie[ = 0,22.

Resenje: B,~~8_~~_~~_~1,56 kg . ·Zlez· Hd 0,22 x 2500 kWh

Zadatak 2a - Odrediti kolicinu toplote Qcl u kcal za proizvodnju 1 kWh uz podatke iz zadatlea 2.

" . 860 860 k cal R esenle: Q,,~B· Hd~·~~-- ,~3909 --~-

'7e! 0,22 kWh

1.8 ~!!:2i.enie E..1.'c()O.<'.ellzovanje _pare

N~~lveCi gubitak energije u parn01n postrojenju je u top­loti koju odnosi izlazna para napustajuci turbinu. Kondenzo­vanjenl pare POll10CU vode za hladenje smanjuje se izlazni pri­tisak i temperatura izlazne pare, a time se povecava termicki (i opsti) stepen iskoriscenja parnog postrojenja. Kondenzo­vana para (kondenzat) je deslilisana voda koja se erpkama vraca u kotao. Postrojenje bez kondenzatora moral a bi pri­prelnati svu vodu za llapajanje kotla, dok se u kondenzacionom

32

postrojenju to eiill sarno sa dopunskom vodom (voda sto iseuri i ispari), koja iznosi sarno 3 do 10% od ukupne koliCine vode i pare u kruzenju. Prema tome korist od parnog kon-

WK'7t'i07 81. 16 - Princip kondenzatora

-- ulaz pare; 2 - dovod vode za hladenje; 3 - odvod vode za hla­denje; 4 - vodena komora; 5 -pregrada; 6 - sabiraca; 7 - izlaz kondenzata (30 ... 406 C); 8 - cevi za vodu; 9 - odvod vazduha; 10 -

poklopac

10

denzatora je dvostruka, u popravci stepena iskariscenja parnog postrojenja i u mal1joj potrebi za preciseavanjem vode.

U pamim elektranama upotrebljavaju se povrsinski kon­denzatori. Povrsinslei kondenzator se sastoji od eilindricnog tela sa veCim brojem tankih mesinganih cevi kroz koje protice voda. Na sliei 16 se vidi princip povrsinskog kondenzatora. Vodena komora je tako pregradena, da voda teee vijugavo kroz cevi, odnoseci toplotu pari koja struji odozgo naniie ako cevi sa vodom. Para se hladi predajuci toplotu vodi za hladenje i kondenzuje se smanjujuCi zapreminn. Para kondenzovana u vodi - kondenzat, skuplja se na dnu kondenza(ora u sabiracu, odakle se odvodi crpkama za kondenzat. Voda za hladenje (cirkulaeiona voda) potiskuje se crpkama iz dovodnog kanala kroz konden­zatorj

Potrebna kolieina vode za hladenje je 50 do 70 pnta veea od kolieine pare koja se kondenzuje. Crpke za kondenzat i vodu za hladenje su rotacione eentrifugalne erpke sa dvostrnkim pogonom (elektricni motor i mala pama turbinal radi sto vece sigurnosti pogona.

Kroz lose zaptivena mesta i sa izradenom parom u kon­denzator prodirn vazduh i gasovi. Ovaj vazdnh kvari vakuuml )

u koudcnzatoru, jer se ne moze kondenzovati, pa se mora od-

1) Pritisak u parnom kondenzatoru iznosi 0,02 ... 0,08 kp/cm2 •

3 Elektrane i razvodna postrojenja 33

straniti. Za odstranjivanje vazduha iz kondenzatora najcesCe se koriste ejektori. Princip ejektora dat je na slici 17.

, I

7~'J~j J..!. 4 •

SI. 17 - Princip ejektora

I - vazduh; 2 - para (800 ... I 200 m/s), iii voda (20 ... 30 m/s); 3 -sisak; 4 - difuzor; 5 - para (voda) izmesana sa vazduhom

Mlaz pare iii vode slruji velikom brzinom kroz difuzor provlaceCi sa sobom cestice vazduha. Kolicina vazduha koja se mora odstraniti iz kondenzatora maze se racunati sa 1,0 do 0,5 kg na sat za svakih I 000 kg kondenzovane pare. Za pogon parnog ejektora potrebno je 0,5 do 1% ukupne potro­snje parne turbine. Pri tome se den toplotne energije pare iz ejektora predaje vodi za napajanje kotla, sto povecava eko­nomicnost uredaja parnog ejektora. Za ejektor sa vodom ko­liCina pogonske vode iznosi oko 10% od vode za hladend

Kondenzator se postavlja neposredno ispod turbine, da bi gubici isticanja bili sto ll1anji. Na slici 18 pokazano ie celo­kupno kondenzaciono postrojenje.

_ Odreiliv'!IJilLllWtok!! vO<!L~denje - Protok vode za hladenie u kondenzatoru ll1ozemo o"i!reaiti prema jednacini:

gde ie: m = W = 50 ... 70 odnos vode za hladenie i kondenzovane G

pare, odnosno koliCina vode u kg potrebna da bi se konden­zovao 1 kg pare

G kg g = -- = 3,5 ... 5,5 -- kolicina pare u kg potrebna za

Pma, kWh

proizvodnju 1 kWh.

34

Prnax [kW] maksimaino (naivece) opterecenie elektrane.

Zadatak 3 - Odrediti protok vade u m 3/s za potrebe parne elektrane maksimalne snage Pmax = 30 MW.

,

6 19

14

-lIS

I,

Sl. 18 - Skica kondenzacionog postrojenja

1 - pama turbina; 2 - elektricni generator~ 3 - kondenzator; 4 - crpka za vodu za hladenje; 5 - pogonski el. motor (rezervni parni pogon Dije ucrtan); 6 - crpka za kondenzator; 7 - dovod vade za hladcnje; 8 - odvod vade za hladcnje; 9-skupljac kondcnzata; 10 - odvod vazduha; 11 -pami ejektor; 12 - hladnjak za kondenzavanje vade iz ejcktora; 13 -odvod kondenzata iz hladnjaka; 14 - odvod pare u atmosferu (po potrebi); 15 - ventil sigurnosti za siucaj kvara u kondenzatoru; 16 - dovod pare

za ejektor; 17 - odvod kondenzata

Res e nj e: Glavni deo potrosnje vode je za potrebe kondenzacije pare. Usvojicemo ill = 50 i g = 5 kg/kWh.

kg W ~ m· g. P roa' = 50 x 5 x 30000 = 7,5 x 106 -

h

m3 m3 W=7,5 x 103-=2,08-.

h s

Ovoj vodi dodajell1o dopunsku vodu za napajanje kotla. Usvojicemo da dopunska voda iznosi 5% od protoka konden­zata, odnosno pare. Protok pare, odnosno kondenzata iznosi:

3· 35

"

Pet procenata od toga iznosi:

_5_ x 150 x 103 ~7,5 X 103 kg ~ 2,08 kg . 100 h 5

Odavde vidimo da su ostale potrebe za vodom neznatne u odnosu na potrebe vode za kondenzaciju pare.

Hlade!!,je upotrell.!leIl-"-Yod!, - Za kondenzovanje pare potreban je veliki protok vode. Ukoliko se iz reke iIi bunara ne moze dobiti dovoljno vode, mora se upotrebljena voda hladiti. Ima vise postrojenja za hladenje upotrebljene vode kao sto su: otvoreni bazeni, bazeni sa prskalicama i hladnjaci u vidu tornja. Za vece elektrane najvise se upotrebljavaju hladnjaci u vidu tomja (kule). To su tornjevi od drveta iii betona vi sine 15 do 95 m, cija je unutrasnjost isprepletena letvama na kojima se topla voda odozgo razbija u kapljice i time pove6ava dodimu

SI. 19 - Serna postrojenja sa tornjem za hladenje

1-kondenzator; 2 - tapla voda; 3 - ulaz vazduha; 4 - kamin; 5 - izlaz top­log vazdllha; 6- bazen; 7-rashladena voda ~ 8 - crpka

povrsmu vode sa vazduhom. Tok kretanja vode i vazduha je suprotan. Topla isparenja ostvaruju promaju kroz otvor tomja navise. Rashladena voda pada n obliku kise u bazen, a odatle se odvodi u kondenzator. Promaja je obicno prirodna, ali postoje i hladnjaci sa vestackom promajom. Gubitak vode usled isparava­nja i curenja iznosi 4 do 6%, od ukupne vode za hladenje i nju treba nadoknadivati. Povrsina osnove toruja moze se opteretiti sa protokom vode od 5,5 do 4 m 3 /h po m2 osnove. Ukoliko

36

je vodu potrebno viSe ohladiti opterecenje osnove se uzima manje. U tablici 5 dato je nekoliko podataka za izvedene drvene torujeve za hladenje upotrebljene vode.

Tabl. 5

Velicina Kapacitet Oblik strane Povrsina Ukupna Visina

m'jh osnove osnove osnove visina dovoda to-m m' m pIe vade rn

1000 sestougao 9,7 245 21 5,0

1500 osmougao 8,6 357 22,5 5,25

2000 "

10,4 523 22,5 5,5 ----

2500 " 11,0 584 23 5,5

3 000 "

13,4 867 23 5,75 .-"-~"--

4000 "

14,0 947 23 6,0

Na slici 19 pokazana je serna postrojenja sa tornjem za hladenje upotrebljene vede.

Zadatak 4 - Protok vode za hladenje u parnim konden­zatorima odreden u zadatku 3 mora se hladiti u tomjevima za hladenje. Odrediti povrsinu osnova tornjeva za hladenje upotrebljene vode. Dozvoljeno je opterecenje osnove protokom 5 m3/hm2.

Res e n j e: U zadatku 3 dobijen je protok vode za hla­deuje 7500 m 3 /h. Ukupnu povrsinu tomjeva za hladenje dobice­mo deljenjem protoka vode sa dozvoljenim opterecenj<m osnove.

m3 m 3 7 500-: 5-~ 1500m2 •

h hm2

Ova je povdina prilicno velika, pa cemo je podeliti na tri tomja za hladenje, svaki sa osnovom po 500 m2 •

Zadatak 5·- Pored rudnika uglja me guoe je podiCi pamu elektranu. Na raspolozenju je veda u poteku sa proto kern od 1001/5. Kolika je najvera snaga eIektrane koja se na tern mestu maze izgraditi s obzirom na raspolozivu vodu za hladenje, ako je za proizvodnju 1 kWh potrebno 4,2 kg pare.

37

Res e n j e: S obzirom da je protok vode na raspolozenju mali, primenieemo hladenje upotrebljene vode. Pretpostavljamo da se pri kruzenju pare i vode izgubi 5% vode i da tu kolicinu treba dopuniti: Ako 100 I/s predstavlja dopunsku vodu, !coja iznosi 5% od vode za hladenje, onda se ukupna !colicina vode za hladenje x dobija iz odnosa

100 ~5% ~~~, x 100

x 100 x 100 ~ 2 000 ~. 5 s

Ako usvojimo da je za !condenzovanje I kg pare po(rebno 50 I vode, biee 2000 I vode dovoljno za kondenzovanje 2000 : 50 = 40 kg pare u sekundi. Ova para moze proizvesti elektricne

8

SI. 20 - Serna kruienja pare i vode u elektrani

1 - parni kotao; 2 - vodostrujne cevi; 3 - pregrada; 4 - stepenasta resetka; 5 - pregrejac pare~ 6 - parovod; 7 - parna turbina; 8.- spoj­nica; 9 - sinhroni generat0r; 10 - parni kondenzator; 11 - crpka za vodu za hladenje; 12 - izvor vode za hladenje; 13 - crpka za kondenzat; 14 - rezervoar za napajanje kotla; 15 - crpka za dopunsku \{}du; 16 -uredaj za pripremu vode za napajanje kotlova; 17 - crpka za napajanje kotla; 18 - zagrejac vode (ekonomajzer); 19 - ventilator za hladenje; 20-zagrcjae vazduha; 21 .. - dovod vazduha pod resetku; 2~ - dimni kanaL

energije u sekundi 40 : 4,2 = 9,5 kWh, a za jedan sat 9,5 X X 3 600 = 34200 kWh. Prema tome, najveea snaga za kojn se

elektrana na tom mestu moze izgraditi, a S obzirorn na raspo­lozivn vodu za hladenje, iznosi priblizno 34200 kW.

38

1.9 Serna kruzenja pare i vode '--~."--~-~>-~~--~---~'~.-",---,-.. ~.--

Na sliei 20 pokazano je kruzno pro(ieanje pare i vode izmedu kotla i parnih turbina, kao i kruzenje vode u sanl0m kotlu i izmedu izvora vode za hladenje i kondenzatora.

1.10 Postrojenje sa turbinama sa protivpritiskom . i_,,_s~ oduzini-aiij~rii _~~:r~ ~---

Izlazna para iz turbine umesto da prelazi u kondenza(or moze se koristiti za proizYodni preces u industriji) iIi za grejanje. Na primer u industriji: secera, hartije, spiritusa, piva, konzervi i slieno. Za ovakve potrebe para obicno ima pritisak od 1,2 do 8 at, sto odgovara temperaturi od 105 do 170"C. Pame turbine Cija izlazna para ima pritisak veei od atmosferskog nazivaju se turbine sa protivpritiskom. Maze se iz turbine oduzeti sarno jedan dec pare odredenog pritiska za potrebe nekog grejanja,

SI. 21 - Energetski dijagram turbine

Q\ - energija na ulazu. u turbinu; Qkd - gubitak u kondenzatoru; Qun - unutrasnji gubici u turbini; Qm - mehanicki gubici; Qe - iskoriscena energija

a ostatak odlazi u kondenzator. Elektrane cija se para, koj" je iskoriscena 11 turbinama, koristi u druge svrhe na.zivamo topla­nama. U elektrifikaciji Beograda koristi se toplana sa gasnim turbinama. Izlazni gasovi iz turbina zagrevaju vodu, koja sluzi za grejanje delova grada.

Parna turbina cija se izlazna. para koristi u industriji iIi za grejanje radi sa vrlo visokim s(epenom iskoriseenja (fL= 0,7 ... 0,85). To mozemo objasniti posmatrajuei energetski dijagram turbine (slika 21).

Za turbine sa kondenzacijom pare stepen iskoriscenja bi iznosio prema dijagramu:

/let ~ Q)-Qkd-Q",,-Qm

Q,

100-64-8-2 ----- ~0,26.

100

39

Za turbine sa protivpritiskom energija pare Q'd na izlasku iz turbine ne moze se smatrati kao gubitak, jer je iskoriscena za tehnoloski proces u industriji. Prema tome i utrosena ener­gija neee vise biti Qb nego (QI- Qkd)' U ovom slucaju ce stepen iskoriscenja iznositi:

(Q,-Qkdl-Qun- Qm

(Q,-Q'dl

Elektricna energija dobija se vrlo jeftino gotovo kao spo­redan produkt. Medutim mora se voditi racuna da stepen is­koriseenja naglo opada, ako se sva para koja prode kroz turbinu ne iskoristi za industrijski proces. Stepen iskoriscenja u tom

3

2 I

6

7 c;:)--- ---

Sl. 22 - Serna postrojenja sa oduzimanjem pare

1 - parni kotao; 2 - pregrejac pare; 3 - parni vod visokog pri­tiska; 4 - parni vod nizeg pri­tiska; 5 - veza ventila sa parnim vodom; 6 - potrosae pare; 7 -crpka za kondenzat; R - regu­lator pame turbine; Tl - turbina viseg pritiska; Tz - turbina llizeg pritiska; K - parni kondenzator; VI i Vz - redukcioni ventili;

G - generator

slucaju moze opasti ispod onog za obicno kondenzaciono po­strojenje. Na slici 22 prikazana je toplotna serna jedne top­lane to jest parnog postrojenja sa oduzimanjem pare. Toplotne seme se crtaju sa simbolicnim oznakama slieninl kao i elektricne seme, kao sto se vidi u crtezu.

Na semi je parni kotao oznacen sa I, a pregrejac pare sa 2. Iz parnog voda 3, para odlazi u dec turbine visokog pritiska TI preko centrifugalnog regulatora R koji oddava stalan broj obrta. Iz turbine visokog pritiska TI para sa smanjenim pritiskom prelazi u pami vod 4, a odatle u potrosaee pare 6. Ostatak pare prolazi kroz redukcioni ventil pritiska VI u dec turbine niskog pritiska T2 i kondenzator K. Kondenzat iz potrosaca pare 6-j kondenzatora K odvodi se pomocu crpki 7 natrag u parni kotao. Redukcioni venti! VI je u vezi sa pritiskom pare u parnom vodu 4 preko veze 5, koji pusta u dec turbine niskog pritiska toliko pare, da pritisak u parnom vodu 4 ostane stalan. Ako turbina TI ne

40

bi mogla dati dovoljno pare za potrebe potrosaca pare (kod malih opterecenja turbine), onda se nedostatak pare nadoknaduje iz parnog voda 3 preko redukcionog ventila V 2, koji je opet u vezi sa parnim vodom 4. Deo turbine viseg i nizeg pritiska mogu bili u posebnim oklopima iii u zajednickom oklopu.

Regenerativno zagrevanje vode primenjuje se u vecim elek-tranama (preko 10 MW). Na jednom iIi vise mesta oduzima seLt jedan dec pare iz turbine i on zagreva kondenzat koji sluzi za I napajanje kotlova. To je u stvari postrojenje sa oduzimanjem y

~I'V

.3 SI. 23 - Serna postrojenja sa regenerativnirn zagrevanjern vode + L-1",

. 1 - parni kotao; 2 - pregrejac pare; 3 - parovod; 4 - regulator ~ I'i \ .... { ry 5 - parna turbinaj 6 - genc- \J....I rator; 7 - pami kondenzator; i~\ 8 - crpka za kandenzat; 9 - 7..a- \,-, ) grejac vade parom nizeg pritiska; (1""\

. . k I ,...., '4...J~ SV. 10 - crpka za napaJanJc at a; I 'tl 11 - zagrejac vade parom viSeg hk ' pritiska ~ 12 - rashladivac dre- " \~. ~

nalne vade iJ" ~~. '--_--J <-_....... i ~"'I· r\,

- - ." I')) 'tf "- If": c\

pare, sarno se (oplota oduzete pare ne koristi za tehnoloski proces '-V Nl ~'j, u industriji nego za zagrevanje k?ndenzata kojise vraca ~jcotao. '\./~;~ Kondenzat se zagreva u zagreJacmla vode, kOJlh Ima OblCl10 od .i). "( 1 do 5. Uvodenjem regenerativnog zagrevanja vode moze se tl' stepen iskoriseenja elektrane poboljsati za 4 do 12%. Na sliei 23 '-. prikazano je pamo postrojenje sa dva zagrejaca vode.

Para koja zagreva kondenzat se kondenzuje u zagrejaCima vode 9 i II i preko rashladivaca drenazne vode 12, u kome se rashladi, vodi se natrag u kondenzator. Ovo je potrebno zbog toga sto je temperatura kondenza1a iz zagrejaca vode sa parom viseg pritiska veca od tenlperature kondenzata u kondenzatoru. Ovaj bi se kondenzat sa visom temperaturom isparavao u kon­denzatoru i time kvario vakuum u kondenzatoru, a time i slepen iskoriscenja parnog postrojenja.

"-~, t

'\.;;

'~

\~ ~.

,~>-~ '0> ~~ (T"

r)

Radi objasnjenja koristi od regenerativnog zagrevanja vode posmatracemo kolicinu pare koja prolazi kroz turbinsko po­strojenje. Neka se turbini dovodi G kg pare 11a cas. Od toga se iz dela viseg pritiska oduzima gj kg/h, a iz dela nizeg pri­tiska g2 kg/h za zagrevanje kondenzata. Ostatak G-g j-g2 odlazi kroz turbinu u kondenzator. Mozemo zamisliti da je Btvarna turbina zamenjena sa tri turbine, ad kojih Sll dve tur­bine sa protivpritiskom koje rade sa kolicinom pare g" odnosno gz, a treca obicna. kondenzaciona turbina za. koliCinu pare G-Kl -gz. Ranije sma videh da turbine sa protivpritiskom imaju vrlo visok stepen isleoriscenja, jer je njihova izlazna para iskoriscena {u ovom slucaju za zagrevanje kondenzata koji se vraca u leotao). Na taj naCin ce sve tri zamisljene turbine, a time i stvarna· tUf­

bina imati veGi stepen iskoriscenja nego leada bi sva ,para odlazila u kondenzator. ·.C

1.12 Serna radRog procesa parne eleletrane

Na slici 24 pokazan je citav radni proces parne elektrane ad dovoza goriva do elektricne energije na sliean nacin kao SID se prikazuje za proizvodnju artikala u industriji. Na semi su pojedini uredaji oznaceni pravDngaonicima, a smer procesa oznacen je strelicama..

1.13 Raspored turboagregata u masinskoj dvorani

Turboagregate (turbine sa generatorima) treba tako smestiti da zauzimaju sto m:mje prostora, da olaksaju preglednost i odrzavanje, leao i da omogllce sto manji raspon dizaliee. Agre­gati se mogu postaviti na dva karakteristicna nacina. Po prvom naCinu duze osovine agregata Sll paralelne sa pregradnim zidonl izmedu nlasinsIce dvorane i kotlovnice, kao na slici 25. Po dru­gom nacinu osovine agregata upravne Sil nll pregradni zid kao na slici 26.

U drugoIU slucajn su parni vodovi i elektricni kablovi u elektrani kraCi, ali je raspon dizaliee veci nego u prvom slucaju. Otvori u podu omogucavaju pristup lea pomocnim prostorijama (kondenzatorima, erpkama, zagrejacima vode) i rukovanje di­zalieom iz masinske dvorane, leao i dnevno osvetljenje podruma. Na sliei 24 i 25 turboagregati su oznaceni srafiranim povrsinama, a otvori u podu dijagonalama. Koja ce so dispozieija usvojiti

42

zavisi od dispozicije kotlovnice i od lokaluih uslova s obzirom ua zemljiste, transport i drugo. Kondenzatori se postavljaju nepo­sredno ispod izlaznog otvora turbine, da bi otpor isticanja pare

GOvoz SLJAKE

PArmA TURBINA

ELlXTR/CNI GEN£IiATOI?.

DO'{()Z GORIY).

IZL.tZ OJMNlJ.J liIIS0W4

NEC/S1VC;" II fJlMNlI<I

GASOVA

svEt VAZOUH

G('PKA lA NAPAJANJE KOT/.OVA

--~=:::..-==--=--:: --- - REKA

SI. 24 - Serna radnog procesa termoelektrane sa parnim turbillama

bio sto manji. Razne erpke za napajanje kotlova mogu se postaviti u posebnom prostoru izmedu kotlarniee i masinske dVOTal1e leao

43

sto je pokazano na slici 26. Turboagregatu je za vreme rada potrebno malo nadzora, pa se isti Dloze postaviti na visi nivo

SI. 25 - Raspored agregata para ~ IcIno sa pregradnim zidom

opkoljen galerijama. Na ovaj 11aem u savremenim velikim elek­tra11ama postoji 11epotreban pogonski sprat, a podrum postaje

"m f920m.t;

I ~~~J~ SI. 26 - Raspored agrcgata uprav~

• no na pregradni zid

J 1 - otvor u podu; 2 - turbow

00 DO agregat; 3 - odeljenje sa crpkama; 4:.- kotlovski prostor

+ DO DO

~

110rmalan pogonski nivo u kome se nalaze pomoena postrojenja koja zahtevaju vise paznje, u OVOlll slucaju .Ie nl0guce rukovanje celim postrojenjem pomoeu dizalice iz masinske dvorane.

1.14 Opsta dispozicija parne elektrane {'It,

Opsta dispozicija daje medusobni raspored i adnos osnavnih delova e1ektrane. Dispozicija moze biti razlicita sto zavisi ad: nacina transporta goriva, vrste goriva, koliCine i tvrdoce vode, oblika i cene zemlji;;ta, velicine potrosnag materijala i drugih Cinioca. Zbog taga svaki slucaj predstavlja pascban problem. " S obzirom na povezanost delova razlikujemo:

a) Pogon u bloku, kod koga svaki kotao i turboagregat predstavlja jedllu celinu.

b) Zajednicki PogOlI'~~kupni pagan), kad kaga su pove­zani zajednickim parnim sabirnicama svi kotlovi, sve crpke za napajanje katlova, svi turboagregati itd. U skupnam pogonu pajedini delovi elektrane rade parale111o, sta teorijski daje veeu

44

sigurnost pogona. U slucaju obustave rada jednog dela kotla rad parmh turbina se ne mora prekidati, jer ih mogu snabde­vati ostali kotlovi preko zajednickih parnih sabirniea.

S druge strane povezanost elemenata preko zajednickih sabirnica vodova za vodu, paru i vazduh daje nove mogu6nosti za smetnje, tako da je u stvari time smanjena pogonska sigur­nost. Zatim u slucaju prosirenja postrojenja sa pogonom u bloku slobodni smo u izboru pritiska i temperature pare za nove jediniee, dok smo u zajednickom pogonu vezam za vee ranije postojeee uslove. 1z navedenih razloga se cesto za nove velike eleklralle primenjuje pogon II bloku.

Q 20--{] @J 2~o

'1/' Ir:::B " 15

A-~==- 6 r1

I' 't'

;: 2-4] , ~ 13 ~ ...,,' f~

n: ~/8 6 II nu (7 ,I "'! :f (9

-I

10

2

SI. 27 - Situacija parne elektrane pored reke

1\1

l 1 - reka; 2 - kanal; 3 - crpno postrojenje; 4 - dovodni kanal hladne vode; 5 - odvadni kanal tople vade; 6 -- kotlovnica; 7 - odeJjenje crpki; 8 - masinska dvorana; 9 - komandno odeljenje; 10 - skladiste ugJja; 11 - pokretni most; 12 - otvor za drobiJicu; 13 - elevator; 14 - dimnjak; 15 - izvlacenje sljakc; 16 - odvoz sljake; 17 - radionica; 18 - labora~ torija; 19 - magacin; 20 - transformatorska stanica; 2i - zgrada uprave;

22 - portirnica; 23 - garaza; 24 - ograda

Na slici 27 data je skica situacionog plana parne elektrane pored veee reke, slicne elektrani u Beogradu. Na slici 28 je oznacen polozaj pastrojenja za transport i pripremu uglja ad .Iepa, odnosno vagona preko dizalice, drobilice, transportera

45

sa beskrainom trakom i elevatora sa kofama do izdignutog bunkera. Pre samog drobljenja moraju se iz uglja )zdvojiti svi zelezni predmeti, jer bi oni mogli ostetiti drobilicu. Zelezni pred­meti se odstranjuju iIi pomocu elektramagnetskih bubnjeva pri transportu uglja trakom, iii posebno postavljenim elektro­magnetima iznad transportne gumene trake. Dalje je pokazan polozaj crpne stanice za vodu, dovod i odvod vode iz '."asinske sale. Pored kotlovniee i masinske dvorane oznaceno Je mesto pomocnih zgrada i odeljenja koji supotrebni za nes'."etan pogon.

Na slici 28 dala je skiea preseka kroz postroJel1ja za tran­sport i pripremu uglja, a na slici 29 data je skiea masinske dvorane u dve projekcije za parnu elektranu srednje velicine.

" 9

12.

SI. 28 - Skica postrojenja za transport i pripremu uglja

1 - step; 2 - vagoni; 3 - stovariste uglja; 4 - pokretni most; 5 - Ievak na mostu; 6 - otvor za drobilicu; 7 - drobilica; 8 - transporter; 9 - ele­vator; 10 - transporter; 11 - bunker; 12 - kotlovnica; 13 - dimni kanal;

14 - pepeonik

1.15 Gradevinski eIementi termoelektrane "V

U gradevinske elemente ubrajamo: temelje, zidove, tavaniee, krovove, hodnike, dizalice, otvore za transport, stepcnista, vrata, prazore i slieno. Na kraju treba pomenuti i sanitarne uredaje,

Pre gradenja mora se ispitati nosivost zemJjista, na primer sondiranjem (probnim busenjem). Temelji imajn zadatak da dde konstrukcije i masine CVfsto u uspravnom polozaju, da prenesu mrtvi teret (koji deluje vertikalno na dole) na zemlji,te i da ga raspodele tako da ne prekoraCi dozvoljen pritisak na zemljiste,

46

I

zatim da prenesu zivi teTet (pokretni teret) masina i konstrukcija, na zelnljiste. Da bi se smanjilo prenosenje vibracija od masina na zgradu i da bi se smanjilo sleganje zemlji,ta, temelji tezih masina treba da su izolovani od oslalih lemelja zgrade. Vrsta. temelja zavisi od donjeg slaja zemlji'ta. Aka je zemlji,le moevarno ili peskovito nloze se ukazati potreba za pobijanjem sipova. Temelji mogu biti izgradeni od opeke, zatim od nabijenog iii armiranag betona. Beton se spravlja od cementa, sljunka iIi tucanika i vode. Nekoliko sati posle spravljanja meSavina se stvrdne a nakon 14 ... 28 dana cvrstoea je dovoljna za preuzi­manje veCih opterecenjn. Armirani beton se pojacava gvozdenim sipkama u pravcima gde se pojavljuju naprezanja na istezanje i savijanje, jer sam beton slabo podnosi naprezanje na islezanje.1}

r' '0 I '-, I -11R "

k.1 LD

J r P'J • - !:!' , , _u

I La • ...-J

PR£5E:K 8·6

SI. 29 -- Skim masinske dvorane

1 - turboagregat; 2 - otvor u podu; 3 - kondenzator; 4 - zagrejaci i, destilatori; 5 - crpke; 6 - hladnjak za generator; 7 - preCistaCi vode;

8 - dizalica; 9 - komandno odeljenje; 10 - kotlovnica

NoseCi zidovi se grade od opcke, iii od armiranog betona. Ako stubovi nose konstrukciju, onda zidovi izmedu stubova sa­rno zasticllju radne prostorije od nevremena i hladnoce. U izvesnim slucajevima zgrada moze imati kostur od celiene konstrukeije.

Okviri za prozore mogu bili od drveta, gvoZda iIi od ar­miranog betona. Prozori treba da obezbede dovoljan osvetljaj

1) CVfstoca betona na pritisak 6 ... 10 puta je veea od cvrstoce na, istezanje.

47

pri dnevnom osvetljenju. Mozemo radi orijentacije uzeti da povrsina pro2Ora treba da iznosi priblizno 15 do 30% od po­vrsine pada, pri cemu se veCi procenat odnosi na finiji fad. Po nasim propisima utvrduje se kao minimalan odnos izmedn povrsine prozora i poda 1/8, ili 12,5%. U prostorijama sa pro­zorima sa strane bice radne mesta dovoljno osvetljeno, aka je od prozora udaljeno II horizontalnom pravcu najvise za dvo­struleu razlileu od gornje ivice pro2Ora do radne povrsine (na primer stoia).

Krovna leonstrulecija moze biti od drveta, gvoZda, iIi od armiranog betona. Oblik krova maze biti ravan j' nagnut. N-aj­cesce se primenjuju krovovi pokriveni crepom, a nagib krovne povrsine iznosi obicno 30° do 50°, Aka se POlTIOCll bocnih pro-20ra ne moze postiCi dovoljan osvetJjaj ugraduju se u hoy staklene povrsine. Takvi su na primer testerasti ili sed krovovi (slika 30), koji daju indirektno osvetljenje. Staklo se obicno postavJja sa severne strane radi boljeg indirektnog osvelljenja.

Stepeni;;ta treba da su od materijala otpornog na pozar. Prilazi iz drugih prostorija zatvarajn se vratima otpornim od pozara, koja se otvaraju u pravcn bezanja u sluca,iu panike.

.--------------~ polje i ne smeju se zavrSavati u

~ /~/. Stepenista moraju uvek voditi na-

druginl prostorijama iIi uzanim proJazima. U daJjenost svake tacke zgrade od stepenista ne treba da bude veea od 25 m. Na svakih 100

SI. 30 - Te,tera,ti (sed) krov Ijudi koji se sluze stepenistem po-treban je 1 m sirine stepeniSta.

Pokretne dizalice se pomerajn duz dvorane po visoko postavijenim vodicama. Poprecno na dvorann duz dizalice kreen se kolica sa nlehanizmom za dizanje i kukom. Dizalice manjeg raspona su od punog celicnog profila, a veeeg raspona od re-setkaste konstrnkcije. ,.d"

Sanitarni uredaji i ostali propisi. Potrebno je predvideti po jedan klozet na 20 zena, iii 30 muskaraca. U muskom odeljenju predvidaju se i pisoari ciji je broj jednak broju kabina. U vezi sa vrstom posla l110gu se predvideti umivaonici. Obicno se za 5 radnika predvida jedno mesto za umivanje. Za svakog radnika i namestenika predvida se narociti orman za odelo. Visina radnih prostorija treba da iznosi najmanje 3 m. Obicno je visina veea i na nju utice pored ostalog pohetna dizalica. Na svako upo-

48

, i

I t ~

sleno lice predvida se najmanje 10 m 3 slobodnog prostora i najmanje 2 m2 slobodne povrsine poda radnih prostorija. Pod slobodnim prostorom i slobodnom povrsinom poda razume se onaj prostor i ona povrsina, koji nisu zauzeti 111asinama i mate­njalonl. Navedene mere su Ininimalne pri normalnim uslovima.

Mreza puteva u krugu postrojenja. Sirina puta za kola u pokrctu iZI10S1 3 m, a za kola U 111irovanju 2,5 m. Sirina kolo­voza za jednosmerni saobracaj 3 m~ za dV05111Crni saobracaj 6 m. Pesacka staza I do 2 m.

Zadatak 6 - Odrediti povrsinu prozora za masinsku pro­storij II povrsine 20 x 10m.

Res en j e: Usvojicemo da povrsina prozora izn051 25% od povrsine poda, koji iznosi 20 x 10 = 200 m2 . Prema tome povrsina prozora 1Z11osi priblizno

25 S~200 x --~ 50m2

100 Ako Sil prozori rasporedeni sa abe strane anda se naju­

daljenije mesto od prozora nalazi 11a J 0 : 2 = 5 m. Prema tome visina prazora DI0ze da iznosi llajmanje h =.,; 5 : 2~"" 2,5 TIl. BuduCi da je sredina prostorije osvetljena sa obe strane, visina prozora bi Inogla da bude i manja, ali mi celllo se zadrzati iz konstruk­tivnih razloga na visini prozora od 2,5 m. Usvajamo ukupno JO prozora povrsine 50: 10 = 5 m 2 i dilnenzija 2x2,5 m.

1.16 Izbor mesta termoelektrane Izbor mesta elektrane zavisi od vise uslova. Elektricna

mreza bice najekonOlnicnija ako se elektrana postavi u teziste opterecenja. Za odredivallje tezista opterecenja prvo se morvju odrediti polozaji cenlra op­terecenja sa il1stalisanom sna­gam n njima. U centre op­terecenja obicl1o se postav­Ijajn transformatorske stani­ceo Zatim se odrede rastoja-nja od Y i X osovine, koje se postave pod pravim uglom

Sl. 31 - Odredivanje tezista opterecenja

4 Elektrane i razvodna postrojenja

1--- Ii

p. Y, x. • y I

-+--_...1[--1.[_4 .L1_y'---_'-t -)(

49

u proizvoljnim pravcima (vidi sliku 31). U odnosu na ove oso­vine izracunava se zbir momenata optereeenja. Deleei zbirove momenata optereeenja sa ukupnim zbirom optereeenja dobija­mo koordinate tezista opterecenja.

Rastojanje tezista optereeenja od OY osovine ~ p. x PIXI +P,x, +P3X3 +P4X4 X ~ --~ -'--'----'--=---"-"-'--~

~P P I+P2 +P3+P4 Rastojanje teZista optereeenja 0 Y osovine

Y~ ~P2 P IYJ+P2Y2+ P3Y3+ P4Y4 ~P PI+P2+P3+P4

Na izbor mesta elektrane nlicu i drugi nslovi, pa se elek­trana mora postaviti tako da se zadovolji sto vise nslova, to jest da se nade optimalno resenje. Medu ostalim lreba voditi racuna i 0 sledeCim uslovima:

- Cena zemljista treba da bude sto niza. lz tog razloga se elektrane podizu sto daJje od centra grada. Za podizanje elektrane izvan nzeg gradskog podrucja predvida se 800 do 1 200 m2 /MW, a na uzem gradskom podrucju 400 do 1 000· m2/MW potrebne povrsine.

- U blizini elektrane treba da ima dovoljno vode za pagon parnih kondenzatora.

- Prevoz goriva treba da je ekonomican. Ukoliko je manja toplotna moe goriva utoliko je transport goriva na veea rastojanja manje ekonomican. Zbog toga se elektrane za ugalj sa manjom toplotnom moCi podizu u blizini rudnika uglja (elektrana Kostolae, Kolubara).

- Gradevinski radovi za izgradnju elektrane treba da budu sto manji. ZemIjiSte treba da je ravno i dobre nosivosti,. da bi se izbegli duboki temelji, pobijanje sipova, iIi s druge strane skupo miniranje zemljista.

- Okolina treba da raspolaie mogucnoscn za podizanje industrije.

- Uzeti u obzir mogucnost eventualnog kasnijeg pro­sirenja elektrane.

- Voditi racuna 0 faktoru rezerve i sigurnosti pogona vaznih cenlara. 1z tog razloga potrebno je da u Beogradu po­stoji eleklrana i pored prenosa elektricne energije dalekovodima iz drugih elektrana sa jeftinijom proizvodnjom.

- lzbegavati utieaj dima i cadi na okolinu.

50

- Uzeti u obzir estetske razloge. Elektrana treba sa oko­linom da daje lep i skladan utisak.

- Pri izgradnji velikih i vaznih elektrana mora se voditi racuna i 0 zahtevima narodne odbrane.

lz izlozenog moiemo zakljuCiti, da na izbor mesta elek­trane utiCll razni cinioci i da se mesto ne moze odrediti jedno­stavno na osnovu neke formule. 1zbor mesta je od najvece vainosti, jer je mnogo teie premestiti elektranu nego moderni­zovati njenu proizYodnju.

1.17 Elektrane sa tecnilngori:t~,d, '.-LoC(

Kae pogonski motor za elektranc sa tecninl gorivom dolazi u obzir Dizelov motor, a rede motor sIstema Oto. 1)

Motor sistema 010 konstruisao je U cilindcr se uvodi rnesavina ben~ zina i vazduha, a pocetak sagore­vanja ostvaruje se pomocll stranog paljenja (elektricnog upaljaca), koje se vremenski regulise. Dizelov motor konstruisao je Dizel (Diesel) 1897.

SI. 32 - Princip rada Dizelovog motora (a - fctvorohodog, b - dvohodog)

j"::::'brizgaljka (120-600 ~at); 2 ":::ventil1; 3 - cilinder; 4 - klip

Oto (Otto) 1878. godine.

~tl. ,-- JEI al

, r f I ! 3 •

~B_6) ~~

go dine. U cilinder Dizelovog motora uvodi se gorivo nepo­sredno, gde se pali zbog dodira sa vazduhcm, koji je zagrejan na 500 do 700°C usled sabijanja na 30 do 60 kg/cm2. 1 jedan i drugi sistem motora moze biti celvorohodi i dvohodi. ~~ Na slici 32ft prikazana je principska skica cetvorohodog DizcIovog motura. Hodovi su slede6i; prvi hod -. usisivanje vazduha; drugih hod - kompresija (sabijanje) vazduha, treCi hod ~ ubrizgavanje goriva, sagorevanje i ekspanzija (radni hod); cetvrti hod - izbacivanje produkata sagorevanja. Na slid 32b data je principska skica dvohodog Dizelovog molora. Prvi

1) Prvi"'"motor sa (unutrasnjim sagorevanjem konstruisao je fran­cuski mehanicar Lenoar (Lenoir) 1860. godine. RadIO je sa svetleCim gasom j imao stepcn iskoriscenja 'l)c = 4%.

4' 51

nod - punjenje svezim vazduhom i sabijanje, drugi hod - ubriz­gavanje goriva, sagorevanje, ekspunzija i ispiranje (radni hod).

Dvohodi molori su za 20 do 30% laksi ad cetvorohodih i pri istim dimenzijama imaju aka dva puta vcell snagu. S druge strane inlaju pri srednjim snagama 5 do lO~~ veell potrosnju goriva, dok pri VeCilTI snagama ta razlika iscezava. Dvohodi motori ne mogu postie] ni taka veliki broj abrta kao cetvoro­hodi zbog teskoca u ispiranju. Iz navcdenih razloga se dvohodi molori primenjuju za velike snage u eleklmnama (preko 1 000 kW).

Stepen iskoriscenja InotaTa izn05i do 36/~, pa prema tmne to je toplotni 1110tor sa najboljirn stcpenom iskoriscenja. Aka se uzmu U obzir i gubici gcncratora onda je stepen isko­Tiscenju citave eleklrane oko 30%. Dizelov molor YJ'= 0,41.

Dizelov Inotor koristi za gorivo gasno i Dizelovo ulje koji se dobijaju frakciollom destilacljom zemnog ulja iIi sirove nafte na 200 do 300°C, kao i lesko uJje koje se dobija destila­cijom kalmna kamenog uglja na 230 do 270°C. Motor sistema 010 koristi kao gorivo benzin, koji se dobija frakcionom dcsti­locijom sirove nafte na 50 do 200 "C. Donja toplotna moe tecnog goriva iznosi oko 10000 kcal/kg, a specificna tdina 0,7 do 0,9 kg/dm 3. Za pogon Oto motora specijalne konstruk­cije maze pos1uziti i gasno gorivD, koje se dobija iz gasogene­faicra iIi visoke peci, kao i prirodan gas.

Motor sa unutrasnjim sagorevanjem se mora hladiti da se ne hi pregrejao. Stabilni motori u eJektranama hlade se vo­dom. Najmanji molori (do oko 10 KS) hlade se isparavanjem vode, koja se naJazi oko cilindera u narocitoj posudi. Ako se ima Da raspolozenju dovoljno sveze vade maze se primeniti protocno hladenje svezom vodom sa potrosnjom vode IS do 20 l/kWh. U vecini slucajeva primenjuje se cirkulaciollo (po­vratno) hladenje, gde se zagrejana voda po izlaskn iz motora hladi u hladnjacima, a zatim ponovo upotrebljava za hladenje motora. Dopunska voda usled gubitka iZllosi 1 do 2% od cirku­lacione vode. Manji motori koriste hladnjake sa ventilatorima (slieno kao u automobilu), a veCi imaju hladnjake n vidu bazena iii tornjeva za hladenje.

IPustanje u pogon malih motora Je rueno iii elektricnim pokretaeem, a vecih pomocu vazduha pod pritiskom (15 do 25 kg/cm2) iz celicnih boca koje se pune kompresorom.

52

'v • f;em~ pOJ/-roen;q .fR- D;"1"o

r"?DI-Preimucstva Dizelovog motora U odnosu na paTne masinc

1 turbine: visok stepcn iskorlscavanja, mala tezina i dimenzije, gorivo velike toplotne mo6, brza spremnost za rad, ne trosi gorivo za vreme privremenih prekida pogona. Nedos1aci: kompli­kovana konstrukcija, lupa i potresi u pogonu, potreban je pokre­tac za pustanje u pogon i sto je najvaznije koristi skupo gorivo.

Na o~novn izloienih osobina pogonskih motom mozemo zakljuciti da su elektrane za tecno gorivo pogadne za upotrebu na mestima sa otezanim dovozam uglja, iIi sa nedostatkom prostora za sJagaliste ugJja, kotlovnicu i slicno, na primer u primorju iii na ostrvima. Narocito su pogodne Dizelove e1ektranc

6 5 7

-r';;:\-Ll~ 2 13

(1.I)-250t/

ff

Dlze/or motor lel~

81. 33 - Serna postrojenja sa Dizelm.'irn rnotorom - Dizelov motor; 2 - zamajac; 3 - elektricni generator; 4 - vozil0

za prevoz nafte; 5 - crpka za punjenje rezervoara sa naftom; 6 - nafto­mer; 7 - glavni rezervoar za naftu izvan zgrade; 8 - crpka za naftu; 9 - dnevni rezervoar za naftu u zgradi; .to - prigusivac zvuka; 11 - filter za usisivac vazduha; 12 - kompresor za punjenje boca; 13 - boca sa zbi­jenim vazduhom za pustanje u pagan; 14 - crpka za primarnu vadu za hladenje; 15 - izmenjivac toplate; 16 - rezervoar za izjednacenje; 17 - toranj za hladenje sekundarne vode; 18 - hladnjak za ulje; 19 --- crpka

za sekundarnu (sirovu) vodu; 20 - preliv dnevnog rezervoara

za male snage potrosaca, gde pagan sa parnim turbinama ne bi bio ekonomican. Za male prenosne agregate upotrebJjavaju se i benzin ski molori jer su lakSi. Investicioni troskovi za podizanje Dizelove elektrane sn manji od onih za pame, pa su zato elek­trane sa Dizelovim motorima pogodne i za pokrice vrsnih opterecenja koja traju kratko vreme i pored vece cene gonya,

53

Na slici 33 data je serna postrojenja veee elektrane sa Dizelovim ll10torima.

Rezerva goriva za 1 do 2 meseca drzi se u posebnim rezer­voarima 7 na na slid 33, leoji se iz razloga sigurnosti postavljaju izvan zgrade u jamama. U samoj masinskoj dvorani izdignut

1~~======J25.~~~O~.== 6~ 27:f/J SI. 34 - Dizelov agregat snagc do 100 kVA

Sl~ 3S - Dizelov agregat snagc 12 J,VA

,tJon

~ f

I BL I

T m ·AAr-lP ~ -I- r--.l'850- T

r-------., 4 -, 2 , , I .. - _____ ,_..J

we .1

54

" ~

~

rn--

81. 36 - Dizelov agregat snage 4,5 kW

81. 37 - Skica situa­cionog plana male elek~ trane sa Dizclovim mo~ torom - 231/400 V;

2",5 kW

1 - Dizelov agrcgat; 2 - rezervno mesta za agregat; 3 - razvodno postrojenje; 4 - fadi· onica; 5 - prigusivac

zvuka

na zidu postoji manji rezervoar za jednodnevnu rezervu goriva. Na sliei je pokazano indirektno hladenje sa izmenjivacem toplote 15 i dva kruga strujanje vode. Time se smanjuje talozenje ka­menea i mulja u oblozi motora.

Nekoliko orijentacionih podataka za Dizelove motore: potrosnja goriva oko 250 gr /kWh; potrosnia ulja za podmazi­vanie oko 3 gr/kWh; brzina obrtania 125 do 3 000 obr/min; ldina bez generatora 15 ... 70 kg/KS; snaga po I eilindru za cetvoro­hode motore male snage 10 ... 30 KS, srednje snage 25 ... 150 KS, snaga po I cilindru za dvohode motore velike snage I 000 ... 1700 KS, mogucnost preopterecenja (do 1 cas) 10 ... 20%.

Na slici 34, 35 i 36 dati su orijentaeioni podaei za sme­staj nekih Dizelovih agrega!a (Dizelovog motora sa genera­torom). Slika 34 pribliino odgovara agregatima do oko 100 kV A, koje izraduje tvorniea »Rade Koncar«, a slike 35 i 36 odgo­varaju agregatima od 12 leVA i 4,5 leW finne »Svjetiost«.

Na slici 37 data je sleica situaeionog plana male elektrane sa Dizelovim motorima, snage 20,5 kW i napona 231/400 V.

1.18 Nuklearne (llliImske) eJektrau£...

Klasicni izvori energije, kao sto su vodne snage i goriva organskog porekla (drvo, ugalj, nafta) ne mogu zadovoljiti sve veeu potrosnju energije u buduenosti. Vodne snage koje se mogu ekonomicno koristiti Sil ogranicene, pa ce u dogledno vreme biti sve iskoriseene. Gorivo organskog porekla se ne obnavlja, pa ce ga u buduee bili sve manje. Drvo se vee danas ne koristi za pogon elektrana, jer je suvise skupoeeno. lz navedenih razloga pojavila se potreba za pronalazenje drugih izvora energije.

Posle drugog svetskog rata radi se na iskoriscenju nuk­learne (atomske) energije. Prva eksperimentalna nuklearna elektrana sa snagom od 5 MW pU5tena je u pogan 27. juna 1954. godine u SSSR. Prva javna nuklearna elektrana sa snagom od 42 MW u prvoj fazi izgradnje pustena je u pogon 17. oktobra 1956. godine u Kolder Halu (Colder Hall) u Engleskoj.

U elektranama sa klasicllim gorivom (na primer ugljem) hemijska energija goriva prelazi u toplotnu u toku procesa sagorevanja, to jest spajanja atoma ugljenika sa kiseonikom. Toplotna energija se pojavljuje usled promene u vezama izme­OU atoma. U nuklearnim elektranama energija se oslobada

55

usled promena u unutrasnjosti samih atoffia, to jest u jezgrinla aloma. Nukleus je latinski naziv za jezgro, pa odatle potice naziv _za nuklearne elektrane.

-1U sadasnjem stanju razvitka nuk1earne elektrane su u stvari termoelektrane u kojima kotlovska lozista zamenjuju nuklearni reaktori. U reaktorima se kao pogonski materijal ()Uuklearno gorivo«) obieTIo upotrebljava uran sa izvesninl dodaeima. Uranova atomska jezgra se raspadaju (fisija)l uz razvij~nje veli~e koljcin.~ topJote i. zracn.e en.~r.gjje. Toplot~,a energJJa prelazl u energlJu pare, kOJa se lskonscava u parmm turbinama S1i,Cl~O kao ~v u . obicn2111 ,el~ktranaI?£j Naro.cita .se paznja posvecuJe ogra111cenJlI zracenJu I uklanJanJu radlOaktIv­nih otpadaka, jer su opasni po zdravlje osobJja.

Detaljnijc cemo opisati eksperimentalnu nuklearnu elek­tranu Akademije nauka SSSR od 5 MW, cija je uproscena sema na slici 38.

Izvor energije je nuklearni reaktor I, u kome se vrsi lan­cana reakcija jezgra urana 235 pomocu usporcnih neutrona. Kao usporivac za elektrane s]uzi grafit. Aktivna zona reaktora naCinjena je od grafita 15 na s1. 38a u vidu vertikaJnog eiJindra sa vecim brojenl vertikalnih cilindricnih otvora. U tilll otvorima

• , 3

f8 7

et6

'7 6 ,.

15 QJ '3

19

8). 38 - Toulotna serna nuklearne elektrane 1 ~ nuklearni reaktori; 2 i 3 - kolektori; 4-i7.menjivac toplote; 5 - prvi krug vode; 6 -- crpka za napajanje koOa; 7 - filter; 8 - pama turbina; 9 -- pami kondenzator; 10 - crpka za vodu za hladenje; 11 - crpka za drugi krug vade; 12 - crpka za dopunsku vodu; 13 - rezervoar dopunske vode; 14 - generator; 15 - grarit; 16 - celicne cevi; 17 - Caure od urana; 18 - cevi za vodu u reaktoru; 19 - pomocni kondenzator; 20 - crpka

pomocnog kondenzatora .

1) Nuklearnu fisiju su ostvarili 1939. godine O. Han i F. Strasman

56

na1aze se radni kanali. Radni kanali se sastoje od ce1icnih cevl sa tankiffi zidovilua 16, u kojima su usadene caure od urana u vidu speeijalne Jegure 17. U caurama su smestene eevi u obliku slova U 18, kroz koje struji veda. Krajevi eevi svih radnih kanala sjedinjeni su na kolektore 2 i 3. Toplota koja se razvija pri nuklearnom proeesu u cauri 17 predaje se vodi koja struji kroz cevi 18. Cirku1acija vode kroz reaktor odrZava se crp­kom 6.

Intenzivnost reakcije, a tinl smllinl j kolicina energije koja se oslo bad a u reaktoru, regulise se specijalninl sipkanla izrade­nim od materijaJa koji aktivno apsorbuje neutrone. Regulisanje se postize promenom polozaja sipki u narocjtim kanalima reak­tora. Polozaj sipki se odreauje automatski prema veliCini impuJsa koji se dobija iz jonizacionih k01110ra smestenih oko reaktora,

CirkuJacija vode i pare je izvedena sa dva kruga. U prvolll krugu voda struji kroz cevi reaktora 18, gde se zagreva do 270°C pri pritisku od 100 at, a zatim kroz izmenjivac top1ote 4, gde predaje toplotu vodi i pari drugog kruga. 1z izmenjivaca toplote voda se pomocu crpke 6 vruca 11 reaktor. Filter 7 sprecava pro­diranje stranih cvrstih tela u reaktor. Zanlena i do puna vode u prvom krugu vrsi se iz rezervoara 13 pomocu crpke 12.JL dru­gom krugu para obrazovana u jzmenjivacu toplote 4 sa pritiskom od 12,5 at i temperatur0111 od 260°C struji u parnu turbinu, 1Z. nje II kondenzator 9 i preko crpke 11 natrag u izmenjivac toplote (pami generator) 4. Voda prvog huga postaje radioaktivna prolazeCi kroz reaktor. Voda drugog kruga nije Jadioaktivna, pa se na taj nacin obezbeduje bezopasno rukovanje pamim turbinan13 i pomocninl uredajima. Sva oprema pTVOg kruga (izmenjivac toplote 4, crpka 6 i filler 7) smestena je U odvojene zasticene kabine. Na parn0111 delu drugog kruga postoji ll1eha-­nizam, kojim se para moze uputiti urnesto u turbinu u pomocni ispusni kondenzator 19. Ovaj omogucuje da reaktor razvije pun kapaeitet i onda kad turbina iz bilo kog razloga ne radi ..

Da bi se osoblje zastitilo ad stetnog zracenja (neutroni j y-zraci), reaktor je okruzen zastitolll koja se sastoji od sloja vode debljine 1 ill, betona debljine 3 m i gvozda debljine 0,25 m.

Nuklearno gorivo u poredenju sa klasicinim sadrzj nesrav-· njena vecu kancenlraciju energije. Jedan kg prirodnog urana pri »sagorevanju({ u reaktorima daje oka 10000 pula vecu energiju od 1 kg kamenog ugJja pri sagorevanju u lozis!u termoelektrane.

2 ELEKTRANE - VETRENJACE

Snaga vetra u prirodi je znatno veea od raspolozive snage vodenih tokova, ali se nesravnjeno manje iskoriscuje, jer je brzina vetra jako promenljiva. Kod nas do laze n obzir male elektrane - vetrenjaee (do 3 kW) u krajevima bez vodenih tokova i elektriene mreie, na primer na usamljenim poljoprivrednim dobrima i na ostrvima. Medutim, u inostranstvu se grade j ovakve elektrane veCih snaga (prelco 100 kW).

O:movni delovi elekrane - vetrenjace su: kola vetrenjace, uredaj za regulisanje snage i brzine obrtanja i elektricni uredaj.

I /

/'

/

\ . 0.:.

,

~D \ -/;?' .

, /

"' /' .... .... - -

\ \ \ I I

81. 39 - Brzohodo kolo vetrcnjace trokrilo

SI.40 - Sporohodo kolo vctrenjacc

Kolo vetrenjace moze biti brzohodo i sporohodo sa prelaznim tipovima. Brzohodo kolo im~ oblik avionslcog propelera sa dva do 4 krila. Stepen iskoriscenja koji je priblizno "l)k= 0,4, a koeficijent brzohodosti Z = ulv do 8, gde je u [m/s] obimna brzina vrhova krila a v [m/3] brzina vetra (vidi sEkn 39).

Sporohodo kolo im~ 20 do 40 krilaca od povijenih lime­nih iii drvenih ploeica. 0'10 ima manji stepen islcoriscenja od brzohodog ("1)<= 0,3), ali veci polazni moment. Koefieijent brzohodosti z = ulv = 1,5 (vidi sliku 40).

Snagu kojn moze dati generator, mozemo odrediti iz jed­nacine

P = "l)k' "1).·0,5· D2. ,,3 [W].

Ako za malu elektranu usvojimo brzohodo kola vetre­njace sa "l)k= 0,4; a stepen iskoriscenja elektrane od kola ve­trenjaee do stezaljke na generatorima sa "l)v= 0,5 dobicemo:

P = 0,4 x 0,5 x 0,5 x D2 x ,,3 = 0,ID2 X 1'3 [w].

58

I

•

Iz ave jednaeine moze se odrediti preenik kola vetrenjaee D [m], kada je poznata srednja brzina vetra v [m/s] 1 snaga P [W].

Brzina vetra se moze oceniti pomocu podataka iz tablice6. . Kola vetrenjace treba postaviti na sto veeu visinu, jer Je na vecoj visini vetar jaei i stalniji. Ne treba ga postavljati u zaklonu visokih zgrada i drveca.

Na slici 41 pokazana je konstrukcija jednog tipa male elektrane-vetrenjace. Kola vetrenjace se postavlja u pravcu vetra

SI. 41 - Skica male elektrane -vetrcniace

1 - kolo vetrenjace dvokrilo; 2 - elektricni generator jedno­smerne struje sa zupcastim pre­nosom; 3 - krma za stavljanje u pravac vetra~ 4 - opruga za re­gulisanje nagiba kola; 5 - krma za iskretanje kola; 6 - vertikalno leziste. 7 - izoloyani proyodnici; 8 - uzemijenje; 9 - dryeni stub

, 8

pomocu osovine.

krme 3, obrtanjem eitavog uredaja oko vertikalne Snaga odnosno brzina obrtanja regulisu se iskretanjem

Tab!. 6

Naziy Yetra I

Spoljni znaci I

Brzina yetra mls

Povetarae Oseea sc na lieu; Iisee susti I 1,6 ... 3,3 I I

Lisee i grancice se pomicu; zastava se Vetrie I

3,4 ... 5,4 otkJanja; mali talasi na vodi

Umercni vetar Prasina i hartija se podizu; njisu se tanke 5,5 ... 7,9 granCice; veCi taiasi na vodi bez pene

Umereno svezi Grane se njisu; taIasi se pene 8,0 ... 10,7 vetar

Svezi vetar Njisu se deblje grane; zuje telefonske 10,8 ... 13,8 zice; sa talasa se dize yodena praSina

Jak vetar NjiSu se stabla; hodanje uz vetar 13,9 ... 17,1 otcZano; pena se otkida od taIasa

59

kola vetrenjace zajedno sa generatorom 2 oko horizontalne osovine, eim brzina vctra prede odredel1u granicu. Sto je veti ugao izmedu pravca vetra i osovine kola, to ce kroz povrsinu kola proCi mal1ji protok vazduha, a tinle ce se smanjiti j snaga kOjll kola prima ad vetra.

Proracl!n i konstrukcija hrzohodog kola s obzirom na nove aerodinalllicke karakteristike je kOlllplikovan posao. Medu~ tim je relativno lako odrediti dimenzije kola vetrenjace zadane snage, ako se koristimo pozna1in1 dinlenzijama postojeccg kola vetrenjace druge SIlage ali istog tipa. U tom slueaju dimenzije novog kola odredujemo mnozeci dimcnzije postojeceg kola sa odnosom precnika novog i starog kola:

D X=Xi'-'

D,

gde je x dilnenzija novog kola sa precnikoll1 D, a Xi dimenzije (mera) izvedenog kola sa precnikol11 D,.

Male elektrane od 0,1 do 3 kW koriste generatore jedno­smerne struje i akumuhltorske baterije. Akul11ulatorske bate­rije treba da su dimenzionisane za najmanje trodl1cvnu upotrebu. U obzir dolaze generatori sa slozen01ll ili otocnom pobudom, jer se njihov napon najmanje menja sa opterecenjem. U kolu

. generatora i baterije treba predvideti automatski' prekidac sa releorn povratne struje, koji sprecava da se struja iz baterije vraca ka generatoru (koji hi u tom slucaju radio kao motor) i dopusta punjenje baierije tek pri odredenom napOl1U, odnosl1o brzini vetra. Elektrane preko 3 kW rede se grade za proizvodnju jedl10smerne struje, a za Sl1age preko 10 kW dolazi u obzir

SI. 42 - Serna relea povratne struje 1 - otocni (naponski) navoj; 2 - kotva; 3 -_. jezgro; 4 -opruga; 5 - kontakti; 6 - redni navoj (strujni); 7 - osigurac;

8 - akumulator

3amo naizmenicna struja. U tom slucajl! u nedostatku vetra elektricna mreza se snabdeva iz neke druge elektrane, ili iz rezervnog agregata sa dizelovim motorima.

60

Na slici 42 data je principijelna serna relea povratne struje. Kada je napon generatora dovoIjan, paralelan navoj I ukljuCi kontakte 5 j time poveze generator sa akumuJatorom i mrezom. Aka napon genera tara zbog sla bog vetra opadne ispod napona akumulatorske baterije, povratna struja IcTOZ radni navoj 6 oslabi VllCllU silu jezgra i kontakti 5 prekinu vezu sa akmllulatorom.

Elektranc male snage obicno se postavljaju na visokom drvenom stubu, a elektrane vecih snuga 11a celicnoj cevi ili reset­kastoj konstrukciji. Vece elektrane imaju motor i uredaj za regu­lisanje smestene u zatvorenoj gondoli koja se postavlja u pravac vetTa obrtanjem oko horizontalne osovine. Brzina obrtanja se re~ guIiSe automatskim obrtanjem svakog krila oko radijalne osovine.

Zadatak 7 - Za mall! vetrenjacu iskoriscen je automo­bilski generator (dinamo) ad 12 V i 120 W. Prosecna brzina vetra iznosi v = 8 m/s. IzraCllnati precnik kola vetrenjace D i sirinu preseka krila b na odgovarajucem odstojanju r od 080-

vine. Ugledno izvedeno kolo precnika D,= 1m ima sirmu preseka hi = 70,5 mm na rastojanju od osovine ri = 200 mm.

Res e n j e: Usvajamo dvokrako brzohodo kola. Precnik kola izracunavamo po jednacil1i.

Dimenzije novog kola vetrenjace sa precnikom D = 1,53111 odredivacemo na osnovu odgovarajuCih dimenzija izvedenog kola precnika D =, I 111 koristeei odnos

. D 1,53 x=xi··~="xi·--=xi·l,53.

Di 1

Sirina preseka b novog kola biee

h ,= bi" 1,53 = 70,5 x 1,53 .~ 108 mm

Rastojanje preseka od osovine

r = ,.,. 1,53 = 200 x 1,53 = 306 mm.

61

~ HIDROELEKTRANE

Hidroelektrane koriste promenu potencijalne energije vode pri prelazu sa viseg na llizi niva. Investicioni troskovi Stl za hidroelektrane veei nego za termoelektrane ali s druge strane je pogonska energija skoro besplatna. Prema tome podizanje hidroelektrana ima smisla sarno tamo gde terenski uslovi ne zahtevaju suvise ve1ike investicione troskove.

Jugoslavija spada u zemlje sa bogatim, a jos nedovoljno iskoriseenim vodnim snagama. Ceni se, da bi se u Jugoslaviji moglo iskoristiti oko 50 000 miliona kWh iz vodnih snaga. U 1968. godini proizvedeno je u hidroelektranama oko 11 768 miliona kWh. Prema tome iskorisceno je sarno 23,5% od ras­polozive energije vodnih snaga. Buduenost elektrifikacije Jugo­slavije se usmerava lea s10 vecem koriscenju vodnih snaga. Termoelektrane ee se ograniciti na dopunu manjkova usled promenljivosti protoka u rekama.

3.!_Odredivanje snage hidroele~ \)(/

Snaga hidropostrojenja potice od pada, to jest od Vlsm­ske razlike duz recnog toka i od protoka vode. Pri proticanju vade u prirodnim tokovima pojavljuju se otpori (unutrasnji izmeau cestica vode, 0 zidove karita i drugi) na cije se savla­aivanje utrosi skoro say raspolozivi pad. Da bi dobili visak energije, koji se maze iskoristiti u vodnim turbinama, moramo na rclativno malom rastojanju ostvariti potreban pad. To se postize na vestacki .nacin podizanjem brana i skretanjem vode­nag toka.

Bruto pad Hb [m] (geometrijski pad) je jednak razlici kota nivoa od zahvata vode (ulaz u kanal iii cevovod) pa do usta­Ijene vade iza turbina.

Neto pad H[m] dobijamo kad od bruto pada Hb oduzmemo sumu hidroulicnih gubitaka u padu 2:.h (gubici u kanalima, cevovodima, resetkama i s1.), osim gubitka pad a u samoj turbini.

H~Hb-2:.h

Gubici Lh iznose oko 3 ... 4% od Hb pn padovima manjim od 5 m i 2 ... 3% pri padovima ve6im od 5 m.

62

I

Tezina vode G [kp] na visini H[m] iznad donjeg ruvoa ima potencijalnu energlJu

E = G . H = y' V' H [kp . m]

gde Je: y =- - spec Icna tezma vo e. . G [kP] if'v v' d V m'

Za vreme t proticanja vode kroz turbinu odgovaraee snaga

p~: =y. ~'H=Y'Q'H[kP~m]

gde je: Q = ~ [n;3] protok vade.

Ako uzmemo u obzir da je za vodu 'r = 1 000 kp/m3 da je 1 KS = 75 kpm/s, bice snaga na vratilu turbine

odnosno

p = 1 000 Q . H· 'It [KS] 75

1 000 Q . H· 'It p=--···----=9,8 Q.H·'1tlkWj

102 Za brz priblizan proracun mozemo usvojiti ">1t= 0,75,

pa se dobija jednostavniji izraz za snagu u konjskim snagama:

p = 10 Q . H [KS].

~~.?!:. vrste vodnih to~hina \N Postoji vise vrsta vodnih turbina, od kojih se najvise upo­

trebljavaju: Peltonova, Fransisova i Kaphmova. Za svaku od ovih vrsta turbina postoje uslovi zavisni od snage, pad a i brzine obr­tanja pri kojirna odredena turbina fadi najekonOlnicnije. Da bi magli razne vrste (tipove) turbina uporedivati nloramo ih sve­sti 11a iste uslove. Kada su poznati stvarna brzina obrtanja n, raspolozivi pad H i potrebna snaga P, anda SVOdlI1l0 stvarni pad nu zamisIjeni pad od 1 ill, a zatim potrebnu snagu na zamisljenu snagu od 1 KS ne menjajuCi vise pad od 1 m. Pri smanjenju pada smanjuje se brzina proticanja vode pa i brzina obrtanja turbine. Pri smanjenju snage sa istim padom brzina obrtanja turbine raste, jer smunjenje snage zahteva smanjenje dinlenzija turbine (pri

63

istoj brzini protieanja se manji tocak brze okreee). Zamisljena brzina obrtanja, koja se dobija posle dvostrukog svodenja uslova nazi va se specificni broj obrtaja i obelezava se sa 118, Teorija vodnih turbina za speeificni broj obrta daje izraz

11' Vi' lls = -"'-4--"-

H·VH

gde je: n -- stvarni broj obrta u miullti; P ~ snaga u KS; H - neto pad u m.

Pojedine vrste vodnih turbina rade najekonomicnije u sledecilTI granican1a specificne brzine obrtanja Ils:

Pelton ova turbina

Fransisova sporohoda

" "

normalna

brzohoda

Kaplanova i propelerua

2 . .. 50 (obicno 10 ... 20)

50 ... ISO

150 ... 250

250 ... 500

500 ... 1.200 (obiono 600 ... 800)'

Prerna tome za velike padove upotrebicemo sporohode vodnc turbine (sa malim 118) i obrnuto, jer bi brzohoda turbina na velikom padu imala preterano veliku brzinu obrtanja. Pelto­nove turbine dolaze u obzir za velike padove \300 ... 2000 m), sporobode Kaplanove i propel erne turbine za manje padove (7 ... 30 m), Fransisove se primenjuju u sirokiln granicama pad a (30 ... 300 111). Medutim za izbor vodne turbine je mero­davna specificna brzilla obrtanja,

Zadatak 8 - Odrediti snagu i vrstu turbine, koja koristi pad Ii = 16 m, protok Q ,= 1,6 m 3 /s i ima brzinu obrtanja 11 = 500 obr /min.

Res e nj e: Ako pretpostavimo da je 'fJt= 0,75 biee snaga P = 10 Q. H = lOx 1,6x 16 = 256 KS.

Specificna brzina obrtanja biee

11, = !'JP = 500>< V 256 = 250 obr , 4 4 mm

H· Vli 16 x V16 sto odgovara normalnoj Fransisovoj turbini.

64

I I

!

~l

I

3.3 Kratak o!,i~t!R"Y"....Y!'<lII!It,_turlJ!!!.a

f~ltQ!I.!lva tl!rbin~ - Konstruisao je Pelton u Americi 1880. godine. Na sliei 43 pokazana je skiea Peltonove vodue turbine.

81. 43 - Skica Peltonove turbine

1 - dovod vode; 2 - sprovodna cev; 3 - koplje; 4 - mlaznica; 5-skretac mlaza; 6 - mlaz; 7 - lopatica; 8 - obrtno kolc; 9 _ oklop;

10 - donja voda; 11 - izdizanje obrtnog kola

Voda pritice kroz 1 do 4 mlazniee tangeneijalno na obim kola sa lopaticama. Lopatiee se sastoje od dva izdubljena elipso­ida spojena po ostroj iviei (vidi sliku 44). Mlaz vode se dovodi na ostrieu gde se deli na dva dela. Mlaz skreee po unutrasnjoj povrsini lopatiee; usled eega se javlja akeiona sila, koja deluje tangeneijalno na kolo.

Presek dovodnih eevi (1 nu s1. 43) dobieemo iz S[m2] =

= Q[m 3/s]: v [m/s], odnosno precnik iz D = 2VS/7t. Brzina vode u cevima v [m/s] zavisi od nugiba L/H, gde je L [m] du­zina eevi pri odgovarajueem padu H [1111, po sledecem pregledu.

Nagib cevi L/ Ii [5[2[1 [ Brzina vode v [m/s] I 3 5

Vratilo je obieno horizontalno sa jednim iii dva kola. Kolo se izdize iznad donje vode, da ne bi u nju zagazilo pri najvisem vodostaju, sto predstavlja gubitak u padu vode. Snaga

5 EJektrane i ruzvodna postrojenja

se regulise pomeranjern koplja u rnlaznici. Ako je potrebno naglo rasteretiti turbinu, ne sme se suvise brza zatvoriti mlazw

nica, jer bi doslo do naglog poveeanja pritiska u dovodnim cevirna, sto bi moglo ostetiti instalaciju. Za takve slucajeve postoje skretaCi mlaza, koji skreeu mlaz sa lopatica, a koplje zatim postepeno zatvara mlaznice (vidi sliku 45).

81. 44 - Lopatica i mlaznica Peltonove turbine

Peltonove turbine se nazivaju i turbine sa slobodnirn mla­zorn i sa delimicnim upustom vode. Mlaz vode slobodno prolazi kroz vazduh bez viska pritiska, a dejstvuje delimicno samo na pojedine lopatice. Stepen iskoriseenja Peltonove turbine iznosi 1) = 0,75 ... 0,93.

U nekim nasim elektranama, kao na primer u »Novom Vinodolu« koriste se Peltonove turbine.

Fransisova turbina - Konstruisao je Fransis (Francis) u AIiledci 1849: godine. Nasuprot Peltonovoj turbini koja radi sa slobodnim mlazom, Fransisova turbina je potpnno ispunjena

SI. 45 - Skretanje mlaza Pelto­nove turbine

1 -- koplje; 2 - mlaznica; 3 -skretac mlaza; 4 - skrenut mlaz

vodom. Lopatice obrtnog kola su tako konstruisane, da pri proticanju vode izmedu njih postoji pad pritiska, sto znaci da ova turbina pored akcionog dejstva koristi i reakciono dejstvo proticanja vode. Pored radnog (obrtnog) kola postoji i spro­vodno kolo sa sprovodnim lopaticama. Dovod vode je radijalan kroz sprovodno kola iz okna u kome je turbina potopljena, iii iz spiralne cevi iii kanala koji sprovodno kolo obmotavaju. Iz obrtnog kola voda se odvodi kroz sifon, koji je zagnjuren u donju vodu. U najuzem delu sifona pritisak moze biti ispod atrnosferskog, tako da sifon sise vodu. Na taj nacin je isko­riscen ceo pad od nivoa gornje do nivoa donje vode.

66

Fransisove turbine se izvode iIi sa horizontalnim vratilom (kao u elektrani »Fala«), iii sa vertikalnirn vratilom (kao u elek­trani »Jablanica«). Za velike snage pogodnije su turbine sa ver­tikalnim vratilom, jer zauzirnaju rnanje prostora. U tom slucaju se generator postavlja iznad turbine, tako da obrtno kola turbine visi na vratilu generatora. Na slici 46 data je skiea Fransisove turbine postavljene u oknu (sahtu) sa vertikalnim vratilom.

Regulisanje snage se vrsi regulisanjern protoka vade, a to se postize obrtanjem sprovodnih lopatica 7 oko svoje osovine

Frans 150110 I

SI. 46 - Skim vertikalne Fransisove turbine U oknu 1 - okno; 2 - sprovodni aparat; 3 - lopatica obrtnog kola (3a _ donji venae; 3b - gornji venae); 4 - vratilo; 5 - sifon; 6 - donja voda; 7 _ lopatica sprovodnog aparata; 8 - gornji poklopae; 9 - Id:iste; 10 - prsten za regulisanje; 11 - donji poklopae; 12 - nepokretan prstcn; 13 - veza pokretnog prstena sa sprovodnom lopaticorn; 14 poluga za regulisanje;

15 - vratilo za regulisanje; 16 - gornja voda

s· 67

pomocu prsteua za regulisanje 10. Prsten za regulisanje se· po­krece pomocu poluge 14 i vralila za regulisanje 15. Kada se prsten pokrene u smeru strelice sprovodne lopatice se tako okrenu da se priklope smanjujuci protok vode izmedu njih. Pokretanje prstena za regulisanje u suprotnom smeru lopatice se otvaraju povecavajuci protok vode. Na polugu za regulisanje delnje se preko Inehanizma, bilo rucno bilo mehanicki uz pomoc auto­matskog regulatora i servomotora.

Brzohode Fransisove turbine se razlikuju od sporohodih konstruktivno po obliku obrtnog kola. SIO je turbina brzo­hodnija, to je izlazni precnik obrtnog kola veti od ulazllog, a lopatice sve vise prelaze u horizontalan polozaj. Na slici 46 obrtno kolo odgovara normalnoj Fransisovoj turbini.

Na slici 46a prikazano je radno kolo brzohode Fransisove turbine u toku abrade u preduzecu »Litostroj«. Primecuje se prostorna krivina lopatica.

Sl. 46a - Radoo kolo Fransisove voduc turbine u tolm obrade (»Litostroj«)

68

. Kaplanova .j propelerna vod"-~,J!l.rbina - Kaplanovu tur­binu je konstruisa:o--R:aplan u Bmu 1912. godine. Sprovodni aparat izraden je sIieno kao u Fransisovoj turbini. Obrtno kolo ima oblik brodskog vijka bez spoljnjeg venca sa dYe do 7 lopatica slienih perajima. Dovod vode je radijalan, a odvod aksijalan kao kod Fransisove turbine. Ako su lopatice obrtnog kola fiksirane, onda se takav tip turbine naziva propelerna turbina, a ako se lopatice obrtnog kola mogu obrtati oko osovina upravnih na vratilo turbine, onda se takva turbina naziva Ka­planova turbina. Podesavanjem ugla koji sa('injava lopatica obrtnog kola sa smerom proticanja vode moze se postici visok stepen iskoriseenja za siroko podrucje optereeenja. U tom po­gledu Kaplanova turbina nadmasuje Fransiso~ Skica Kaplanove turbine data je na slici 47.

Prema navedenom Kaplanova turbina ima dvostruko regu­Iisanje: reguIisanje sprovodnog kola i regulisanje obrtnog kola. Regulisanje protoka kroz sprovodni aparat obavlja se na isti naein kao u Fransisovoj turbini. Sprovodne lopatice 8 (na sliei 47) pokrecu se pomoeu regulacionog prstena 9, poluge 10 i ser­vomotora I l. Regulisanje obrtnog kola I obavlja se iz glavcine obrtnog kola 2, pomoeu poluge za regulisanje 3, koja prolazi kroz suplje vratilo turbine 4. Polugu pokrece klip serVOll1otora 5, koji je ugraden u vratilo turbine i koji se s njim zajedno obree. Vlje pod pritiskol11 dovodi se servomotoru kroz dYe koncentricne cevi 6 i 7, smestene u gomjell1 delu supljeg vratila. Vlje iz unutrasnje cevi 6, koja je prievrseena za klip 5, prolazi kroz kanale na klipu i podize klip 5 navise zajedno sa polugoll1 3 i cevi 6. Pri tome se lopatice obrtnog kola zatvaraju. Kad je potrebno da se lopatice otvaraju, onda ulje iz cevi 7 potiskuje klip 5 i polugu 3 na dole. Razvodnik servomotora naJazi se na vrhu vratila iznad generatora.

Propelerne turbine imaju nepoJeretne lopatice na obrtnom kolu, pa se reguliSu sarno sprovodnim lopaticall1a (j,dnostruko regnlisanje). Ove turbine su jeftinije od Kaplanovih, ali imaju nepovoljan stepen iskoriscenja pri proll1enljivom opterecenju pa se upotrebljavaju tamo gde nema vecih promena opterecenja, na primer ponekad u hemijskoj indnstriji.

Ukupan stepen iskoriseenja za Kaplanovu turbinu kreee se od 0,85 do 0,94 prema velieini turbine. Na slici 48 pokazan

69 "

! I r !.53

je dijagram slepena iskoriscenja turbine u zavisnosti od ople­recenja. Karakteristicna kriva stepena iskoriscenja za Fransisovu turbinu nalazi se izrnedu krive za Kaplanovu i za propelernu turbinu. Ukoliko je Fransisova turbina brzohodija utoliko se vise pribljz.ava propelernoj turbini.

81. 47 ~ Skica KapJanove turbine

1 - obrtno kola; 2 - glavCina obrtnog kola; 3 - poluga za regulisanje; 4 - supljc vratilo; 5 - klip servomotora; 6 - unmrasnja cev za dovod ulja; 7 - koncentricna cev; 8 - sprovodna lopatica; 9 - prsten za regu­lisanjc; 10 - poluga za rcgulisanje; 11 - servomotor za regulisanje spro­vodnog kola; 12 - servomotor za regulisanje obrtnog kola; 13 - spiralni

dovod vade; 14 - sifon

Na sliei 47 je pokazan spiral an dovod vode u betonskoj konstrukeiji 13. No dovod vode maze biti i sa spiralom od celicnih eevi (za vece padove), zatim sprovadno kola moze biti postavljeno i u oknu sliCna kao u Fransisavoj turbini.

Tezina i eena po KS su vece nego za Peltonovu i Fran­SlSOVU turbinu. Vratilo se abieno postavlja vertikalno.

70

'~

"'\...J

O~ \,...\)

~~

3.4 Automalsko regulisanie..:r~lJ~

Ovde cerno obraditi samo princip regu1isanja pomocu centrifugalnog regulatora i servomotora, koji je u sustini isti i za vodne i za parne turbine. U konstruktivnom pogle­du postoji razlika, jer par­ne turbine irnaju znatno vecll brzinu obrtanja od vodnih, a sem toga voda i para irnaju razliCite osobine.

% 100

80

7 60

t 40

20.

-- K

P

Brzina obrtanja tur­bina 11 je obrnuto srazrner­nn obrtnorn rnomentu M, a upravno srazmerna pro­toku vode iii pare Q.

a 0.2 0.4 0.6 0.8 to. - OPTERECENJE

SI. 48 - Dijagram stepena iskoriscenja za vodnu turbinu (K - Kaplanovu; P -

propelernu)

Ovu srazrnernost odredicclno IZ izraza za snagu

gde je:

M[kp . m] - abrtni momena!

OJ [lis] - ugaona brzina

n [obr./min] - broj obrta u minuti

Ako ovu snagu izjcdnaCimo sa izrazom za snagu, na primer vodne turbine

P = I 000 Q . H· 'fJt [kp . m/s] dobicema

27::11 M ·---1 OOOQ.H·1)t

60

1 OOOH· 1)t· 60. iL= k. iL 27t M M

odakle je n

jer . I 000 H 1)t· 60 , Je =K

27t priblizno konstanta.

71

Obrtni moment M zavisi od elektricnog opterecenja gene­ratora, koje je promenljivo u toku vremena. Brzina obrtanja generatora mora ostati staIn a da se ne hi 11lenjali napon i frek­vencija. Da bi brzina obrtanja osiala stalna moramo menjati E!:,otok Q u istoj srazmeri u kojoj se menja obrtni moment M.

/"Prema izlozenom regulisanje brzine obrtanja turbine vrsi se regulisanjem protoka vode iii pare. Sasvim grubo regulisanje lllozenlO pastiCi veCinl iIi manjinl otvaranjenl zatvaraca dovodne cevi iii kanala. Finije regulisanje posti,e se u samoj turbini po­meranjenl koplja u mlaznici Peltonove turbine, obrtanjem spro­vodnih lopatica Fransisove turbine, a u Kaplanovoj turbini

VODA IU PARA

___ -'!IIL! ---

6 f.

SI. 49 - Princip astatickog regulisanja

8

1 - centrifugalni regulator; 2 - vratilo turbine; 3 - ogrlica; 4 - poluga; 5 - oslonac; 6 - poluga razvodnika; 7 - razvodnik ulja; 8 - dovod ulja pod pritiskom; 9 - cev za dovod ulja u servomotor; 10 - klip servomotora; 11 - zatvarac turbine; 12 - cilinder servomotora; 13 - cev

za odvod ulja iz servomotora; 14 - odvod ulja iz razvodnika.

i zaokretanjem peraja propelera. V parnim turbinama protok pare regulise se pomocu grupe 1111aznica. Sva ova regulisanja obavljaju se preko odgovarajuCih Inehanizama i to fueno i auto­matski. Normalno je regulisanje automatsko pomocu servo­motora. Automatsko regulisanje moze biti astaticko i staticko.

Na sliei 49 pokazan je princip astatickog regulisanja. Centrifugalni regulator I je u vezi sa vratilom turbine 2 preko

72

puznog prenosnika. Pretpostavimo da se brzina obrtanja pove­cala jer se opterecenje smanjilo. Tegovi regulatora ce se raz­maknuti i preko ogrIice 3 pokrenuti polugu 4 eko oslonca 5. Njen desni kraj ce preko poluge 6 pokrenuti klipove razvodnika servomotora 7 na dole. Klipovi servomotora ce pustiti ulje pod pritiskom (za vodne turbine !O ... 20 kg/cm2, za pame turbine 1,5 ... 5 kg/cm2) iz cevi 8 kroz cev 9 ispod klipa 10 servomotora, koji ce se pOlneriti prema gore i pri tom pokre­tati zatvarac 11 u smislu smanjenja protoka vode (pare). Vlje u cilindru servomotora 12 iznad klipa !O otieace kroz sad otvo­renu cev 13 i cev 14 u rezervoar za ulje. Posto se protok smanji, smanjice se i brzina obrtanja turbina i regulator ce se vratiti u srednji polozaj u kome razvodnik zatvara dovod ulja u cilinder servomotora. Klip 10 i zatvarac 11 ce se zaustaviti u odgovarajucem polozaju. Ako se brzina obrtanja smanji zbog povecanog opte­recenja sve ce se desavati obrnutim redam. Ulje ce dotieati iznad klipa !O i on ce dejstvovati u smislu povecanja protoka vode iii pare.

Astaticko reguIisanje nije pogodno za paralelan rad tur­bina, jer ima ravnu karakteristiku, to jest odrZava stalnu brzinu obrtanja bez obzira na opterecenje, kao sto se vidi na slici 50 (p oznacuje opterecenje, a n nominalan broj obrta u minuti).

n n., const.

p

81. 50 - Ravna karakte­ristika regulisanja

n

p

81. 51 - Nagnuta karakte­ristika regulisanja

Pri vecem braju turbina u paralelnom radu bice neodre­dena opterecenje koje primaju po]edine turbine, tako se moze des!ti da neke masine rade preopterecene, a druge neoptereeene.

Ovaj nedostatak je otklonjen kod statickog regulisanja, koje ima nagnutu karakteristiku, kao sto se vidi na slici S I.

Kod statickog regulisanja sa povecanjem opterecenja brzina obrtanja (odnosno frekvencija) malo opada, pa je na taj

73

naeJll opterecenje zavisno od brzine obrtanja. Od praznog hoda do punog opterecenja broj obrta u minuti opada za t. "

0' Poseb­

nim uredajem moie se nagnuta karakteristika izdiCi tako da se nominalna brzina obrtanja ne promeni. Podesavanjem nagiba karakteristike regulisanja moze se po volji raspodeliti i opte­re6enje na pojedine masine. Buduei da svi generatori u paralel~ nom radu llloraju imati istu frekvenciju, to ce pri opterecenju svi generatori, odnosno turbine dobiti i8tU smanjenu brzinu obrtanja.

Na sliei 52 date su karakteristike za dye turbine. Aka je zajednicka nOIninalna brzina turbina n ouda CC turbina 1 sa ravnijol11 karakteristikonl primiti na sebe veee opterecenje PI ad turbine 2 koja prima opterecenje P2' Pri pove6anju opterecenja z3jednicka se brzina smanjuje od 11 na n'. Tnrbina I primice snagu P'1 a turbina 2 snagu P' 2' Pri tome odnas raspodele snaga na pajedine turbine asta"e isti.

Na sliei 53 prikazan je prineip mehanizma statiCkag re­gulisanja. Nagnuta karakleristika postiie se takozvanom pa­

vratnom vezom klipa 10, preko poluge 15 sa polugom 4. Pri

=-K::-=""---­n'r-~'------;---'-'- I .. _:-T~~B.1

J J I ." i I! I --TURB.2

L ____ ._~_:,,-___+_~ -----c----_ ~ R P; Fr

SI. 52 - Karakteristika rc­gulisanja za dve turbine

povecanju brzine obrtanja regulator obrte polugu 4 oko zgloba 5. Pri tome se klip 10 ne pokrece, jer regnlator I ne raspolaze sa dovoJj­nom silom da ga pokrene. Me­dutim te se pokrenuti lako pok­retljivi klipovi razvodnika 7 i pu­still u1je pad pritiskom ispod klipa 10. Klip preko poluge 15 s jedne strane deluje na zatvarac II sma­njujuci protak vade sta ima za

posledieu smanjenje brzine abrtanja, a s druge strane abrte palugu 4 pomo6u veze 15 aka zgloba 5, jer ogrliea reguJatara daje otpor pomieanju. Pri tome ce desni kraj poJuge 4 delo­vati na klipove razvodnika u smisJu ubrzavanja povratka u ra­vnolezni poIozaj u kome su otvori za prolaz uija 9 i 13 zat­voreni. KJip 10 ce se ranije zaustaviti, nego sio bi to uCinio pri astatickom regulisanju, sto znaci da ce turbina zadrzati vecu brzinu obrtanja od onog sto je imala pre rasterccenja. Obrnuto, pri opterecenju turbine postiCi ce se nesto manja

74

brzina obrtanja od normalne. Na t3j naem postize se nagnuta karalcteristika. Koliki ce biti nagib zavisi od odnosa krakova a i b paluge 4.

Od praznog hoda do punag opterecenja brzina abrtanja opada za t. no' medutim, potrebno je oddati stalnu brzinu obrtanja. To se ll10ze postici paralelnim podizanjen1 karakte-

f

'4

~ rTT,--'L_ e

7

VOOA ILl A4RA ----,-J '!r __ ff __

SI. 53 - Princip statickog reguIisanja >.-L

1 - centrifugalni regulator; 2 - vratilo regulatora; 3 - ogrlica; 4 - po­luga; 5 - osovina poluge; 6 - poluga razvodnika; 7 - razvodnik ulja; 8 - dovod ulja u razvodnik; 9 - dovod ulja u servomotor; 10 - klip servomotora; 11 - zatvarac; 12 - cilinder servomotora; 13 - odvod ulja iz servomotora; 14 - odvod ulja iz razvodnika; 15 - poluga za povratnu

vezu; 16 - matica za pomeranje poluge 4

ristike kad opterecenje raste i obrnuto. Brzina obrtanja moze se povecati podizanjern zgloba 5 pom06u matice 16, cin1e se deluje na razvodnik. Pomeranje matice 16 maze se obaviti·,po­macu malag elektromotora sa daljine.

\ c.t/ 3.5 V!ste hidroelektrana i njihovi delovi -.&

Prema rezervi vade koja je na raspaloienju hidroelektrane delima 11a pratocne i alcumulacione. S obzirom 11a smestaj pastrojenja razlikujemo hidroelektrane sa masinskom zgradom u recnom koritu i izvan recnog korita. U odnosu na raspo-

75

lozivi pad govorimo 0 elektranama niskog pritiska sa pad om do 15 m, srednjeg pritiska sa padom od 15 do 50 m i visokog pritiska sa pad om preko 50 m.

~ Protoene hidroelektrane isk9riscuju prirodan protok vode. RaspolozlVI protoK menja se u zavisnosti od visine oborina. Kad je protok veci od predvldenog onda se visak vode nekorisno preliva preko brane, a kada je protok manji od predvidenog ondft se mora sDlanjiti proizvodnja elektricne energjje. Protok vade za koji je elektrana gradena nazi va se normalni protok (Qnorm.) Aka usvojimo za normalni protok sedmomesecllu vodu, to znaCi da 7 meseci iii 210 dana godisnje mozemo racunati na normalni iii veci protale. Ostatak od 155 dana u gcdini postrojenje maze da ostvari sarno snagu manju od norma]ne. Da bi se odredio normalan protole za neleu vodu nije dovoljno meriti dnevne protoke u toku jedne godine, jer postoje Sllsne i kisne godine. Obicno se uzimaju podaci za period od 10 do 20 godina, leao dovoljan za prosudivallje vodnog tolea. Na slici 54 pokazan je dijagram promene protolea (rezim reke) u toleu godine za jednu ravnicarsku reku (a), i za jedllu releu alpsleog tipa (b). Nase relee imaju Ilajvise vode u prolece i jesen. Izuzetale cini reka Drava, leoja je alpskog tipa i koja ima najvise vode u julu i avgustu kada se tope gleceri.

SI. 54 - Dijagram promcne protoka u reci

a - ravnicarskog tipa; b - alpskog tipa

AkuIDnlacigne hidroelektrane - NaroCito su povoljni uslovi, aleo teren dozvoljava ek"illlomicnu izgradllju aleumula­cionog bazena, ili vestackog jezera u kame se suvisna voda moze akumulisati (sakupljati) u vreme velike vode i docnije koristiti za vreme male vade. Na taj nacin se za istu reku pove­cava broj dana normalnog protoka. Elektrana radi ravnomer-

76

nije i u man]o] meri zavisi od atmosferskih prilika. Osim toga elektricna energija koju trose potrosaei menja se De sarno u toku godine nego i u toku dana. Narocito su velika optcrece­nja koja traju kratko vreme, takozvani vrhovi opterecenja. Dnevna akumulacija moze dati dovoljno energije za pokrice vrhova opterecenja. Na taj naCin" akumulaciona hidroelektrana moze dati vecu snagu nego protocna.

- Elektranesa masinskom zgradOln U feenOm koritn - Elek­tran~ sa zgraaoom u r~nom~~Dnt~ 'inogu'- se postaWt na do­voljno sirokim rekama sa strmim obalama. Reka je pregra­dena branom. a masinska zgrada se nalazi u produzenju brane. Ako reka nije dovoljno siroka moze se na jednoj obali izra­diti vestacki zaliv. Ispred brane se nivo vode povisava, koji sa nivoom iza brane cini pad, koji se iskoriscava u turbinama

,2

SI. 55 - Presek kroz stub brane s ugradenim IDaSinama (HE »Vuhred« oa Dravi)

1 - portalna dizalica; 2 - poklopac; 3 - masinski prostor; 4 - a1ter~ nator; 5 - Kaplanova turbina; 6 -sifon; 7 - kota gornje vade; 8-uzvodna turbinska ustava; 9 - resetka; 10 - dovod vade; 11 - betonska

spirala; 12 - kota donje vode

neposredno bez dovodnih <kanala. Ako je reka plovna mora se predvideti jos i propust za brodove i splavove. Ovakav tip elektrane je »Fala« na Dravi.

U novije vreme se u slicnim slucajevima masine i gene­rat ri postavljaju u same stubove brane i lla taj nacin se izbe-

'P.'O~CCfle 77

8 iJroe I efl/9/0'

gava podizanje posebne masinske zgrade. Iznad masma postoje poklopci koji pokrivaju otvore u stubovima brane. Duz brane krece se portalna dizalica, kojom se u slucaju potrebe moze odici betonski poklopac i priCi masinama u stubu. Vidi slikn 55. Ovakav tip elektrane je »Mariborski otok« i »Dravograd« na Dravi.

.. .EIektra,!.!!. .. sa zgradom .. izvau .... !!'.c.'!!!l\. .. !..O!i.t:U!!f,'riyllcil!J!a) -Na slici 56 prikazana je situacija hidraelektrane sa masinskom zgradam izvan recnog korila. Na pogodnom mestu podignula je brana, a nesto uzvodno pocinje davodni kanal na Cijem se kraju nalazi masinska zgrada. Na ulazu u kanal postavlja se gruba resetka sa razmakom izmedu sipki od 100 do 300 mm. Ona zadrZava vece komade materijala koji plove po vodi. Za

TALOiNIK P£SKA

GRUS'" RJIi£TKA

'o'OPT'

Sl. 56 - Dispozicija hidroelektrane sa zgradom izvan rel:nog korita

elektrane niskog pritiska obicno dolaze u obzir otvoreni ka­nali. Iza grube resetke je taloznik za pesak i mulj, koji se sastoji od udubljenja nad kojim se voda uspori.

Na kraju kanala a ispred turbina postavlja se razvodnik vode, Ciji se detalj vidi na slici 57.

78

SJ. 57 - Detalj razvodnika vode 1 - dovodni kanal; 2 -- preliv viska vode; 3 - ustava praznog hoda; 4 -.donjikanal; 5 -rcsetke; 6 - turbmske ustave; 7 - fine

resetke; 8 - taloznik

Dovodni kanal treba da ima sto manji pad, da bi se u turbinama iskoristio sto veCi pad izmedu nivoa gornje i donje vode. Iz razvodnika viSak vode se preliva preko preliva 2. Ispred svake turbine nalazi se turbinska ustava 6 i fina reset­ka 7. Ustava praznog hoda 3 propusta svu vodu u donji kanal kad turbine ne rade. Od razvodnika vode do ulaska u korito reke vodi donji iIi odvodni kanal . .

I J !li<ir()eI~l<tr~~.lL.slL-SI:ednjim_LY.eliki.m .. ..p1itisk!!1!l_ - 'Dispo­

zicija jednog tipa bidroelektrane sa veCim padom (pritiskom) pokazana je na slici 58. Recna dolina je pregradena visokom branom 2 i na taj nacin fornllrano vestacko akumulaciono jezero 1. Dovod vode do turbina vodi se delimicno kroz tuneI u steni 4, a delimicno kroz cevi pod pritiskom 6. Za ublaza­vanje inercijalnih sila u cevima pod pritiskom, predvida se pred cevima pod pritiskom razvodnik vode sa rezervoarorn za izrav-

,

81. 58 - Dispozicija hidroelektrane s vecim padom i akumulacionim bazenom 1 - akumulacioni bazen (vestacko jezero); 2 - visoka brana; 3 - zahvat vode; 4 - prokop kroz stenu; 5 - razvodnik vode; 6 - cevi pod pritiskom;

7 - zgrada elektrane; 8 - reka; 9 - odvod vode

nanje 5. U njemu se kineticka energija strujanja vode pretvara u potencijalnu izdizuCi nivo vode u sIucaju naglog smanjenja protoka vode kroz turbine. Na taj na6n se smanjujc opasnost naglog povecanja pritiska u dovodnim cevima i njihovo opte­recenje. Dispozicija hidroeIektrane zavisi od terenskih prilika, taka da gotovo svaka elektrana predstavlja posebno resonje.

79

Najbolja i najjednostavnija je direktna veza pomocu spoj­nice izmedu vodue' turbine i eJektricnog generatora. Gna je moguca samo aka i turbina i generator lmaju lstu brzinu obr~ taja. Ovakva veza se najceSce primenjuje u elektranama. Na sIici 59 dat jc dispozicioni plan jedne elektrane (Simens) sa direktn0111 vezom turbine i generatorom sa horizontalnom osovinom.

U malim hidroelektranama (do 150 kW) dolazi 'u () bzir i veza kaisem izmedu turbina i generatora. Klinastim kaisem se mogu preneti snage do 220 kW, sto zavisi od brzine obrtanja generatora. Klinasti (trapezni) kaisevi upotrebljavaju se mnogo eesce od pljosnatih. Podaci 0 proracunu mogu se naci u tehnickim prirncnicima.

Prenos sa turbine na generator llloze se postiCi i pomocu konicnih zupcanika, kao sto je pokazano na slici 60.

Zadatak 9 - Za malu seosku hidroelektranu sa pad om H = 10 m i protokom Q = 358 I/s na raspolaganju su Fransisova vodna turbina sa brzinom obrtanja nt = 357 obr /min i sinhroni generator sa ng= 750 obr/min. Resiti prenos snage sa turbine na generator.

Res e n j e: prenosni broj brzine 0 brtanja

manji je od 5 pa mozemo usvojiti prenos kaisem. Prethodno cenlo odrediti Sl1agu turbine i generatora. Buduci da nisil poznati blizi podaci 0 hidraulickim gubicima, posluzieemo se pribliznom jednacinom:

P t = 10 Q. H = IOxO,358 X 10 = 35,8 KS.

Aka usvojimo stepen iskoriscenja prenosa kaisem YJp= 0,95 stepen iskoriscenja generatora YJg= 0,88, dobicemo

80

Pg=P,' '~p' Y)g O,736 = 35,8xO,95xO,88xO,736 = 22 kW

Preenik generatorovog kaisnika je dat D g = 360 mm.

J)I] 'dpO;M 'V'v 11 /'

fJd/uA /illdi[/'ld!Y t1'v'-L·

1

i J

I \,

, , .

81. 59 - Dispozicioni plan hidroelektrane 1 _""_ dovod vode kroz cev pod pritiskom; 2 - Fransisova turbina sa spir:cllJ?im dovodom vode; 3 -- sifon; 4 - donja voda; 5 - zamajac; ~ - spoJillca; 7 __ sinhroni generator od 150 kVA, 400 V, 50 Hz, 1 000 obr /illI,n; ,8 --: regu­lator turbine; 9-kanal sa kablovima; a-celija za el. postroJenJe ,:~sokog

napona; b - komandna tabla; c - transformatorska prostoIIJa

6 Elektrane i razvodna postrojenja 81

Precnik kaisnika turbine dobijamo iz odnosa

. ng D, 1=-=-

nt Dg

te je D,= i . D g = 2,1 X 360 = 756 mm.

Brzina kai,a

7t·D·n 3,14xO,756x357 ~14,1 m. 60 60 s

Sila u leaisu

F Px 75 2"~x 75 ~ 190 kp,

14,1

gde je P snaga turbine u KS, a v brzina leaisa m/s.

81. 60 - Prenos turbine na generator pomocu konicnih zupeanika 1 - veliki zupcanik; 2 - mali zupeanik; 3 - zatvarac za prainjenje okna

Sila u lezistu usled zatezanja leai,a iznosi

Z = e' F = 3·190 = 570 kp

gde je: c = 3 za leai, bez zatezaca, e = 2 sa leoturom zatezacem, e = 2,2 za lelinasti Imis.

82

I I , f

Ako nemamo podatalea iz leataloga a precrrileu manjeg kaisnika mozemo ga priblizna odrediti po Saverinu iz

3

D[mm]~(1150 .. . 1400)~:

gde je: P [leW]- prenosna snaga manjeg leaisnilea n [obr./min]- brzina abrtanja manjeg kaisnilea

Standardni precnici leaisnilea D [mm] iznose: 20-22-25--28-32-36-40-45-50-56-63-71-80-90-100-112--125-140-160-180. VeCi precnici dobijajll se mnozenjem ovih brojeva sa 10 iIi 100.

Standardne sirine !caisa b [mm] iznose: 30-40-50-60--70-85-100-120-140-170-200-230-260-300-350--400-450-550.

Debljina !cai,a h [mm] iznosi prosecno: za jednostruki leai, 3 ... 7 mm (obieno 4 ... 6 mm), za dvostruki 6 ... 10 mm, za trostruki 12 mm i vise. Usvajamo jednostrulei kais debljine h=5 mm.

Iz dijagrama na slici 60a eitamo k = 2,8 kW Icm2 iz hive hiD = 5/360 = 1/72, a za brzinu kaisa v = 14,1 m/s.

kW/cm2

8

7 n/n 6 4/400

k 5 1/200

I 4/400 4 1/70 3 ~/50

2 1/40

1

0 5 10 15 20 25 30 35 40 m/s '11

SI.60a

6' 83

Podatak za k se odnosi na najbolji kvalitet. Za trgovacki kvalitet kaisa smanjicemo k za oko 20 %, pa cemo dobitii k ~,0,8 ' 2,8 = 224 kW lem2•

Presek kaisa racunamo iz

Sirinu kaisa dobijamo iz

S b [em]~­

h

9,83 em' ---'--- ~ 19,7 em ~ 197 mm

0,5 em

Usvajamo sirinu kaisa b =, 200 mm. Razmak iZlnedu osovina llsvajanlo a = 2000 mm. Razmak izmedu osovina kaisnika iZl10si 2 do 4 puta

precnik veceg kaisnika. Pribliznu duzinu kaisa dobicemo iz

. (Dt·,·D y)' L~2a·~ 1,57(Dt+Dy)+

4a

L ~ 2 x 2000 + 1,57 (714 + 340) + i2.l~--:-340)2 ,5666 mm 4 x 2000

3.7 Merenje protoka vode

Merenjenl vecih protoka vode have se strucnjaci~hidro­lllctri koristeci pri tome specijalnu opremu i instrumente.

N-as ovde zanilna ll1erenje malih protoka. Protok vode se izracllnava po obraseu Q ~ S' v [m3 Is], gde je S [m2] povrSina preseka profiJa korita, a v,,[m/s] srednja brzina vode U odgo­varajuceln profilu.

Srednju brzinu vode mozemo priblizno odrediti pomocu povrsinskog pJovlca (lopte iii boee) vidi sJiku 60b, iIi pomocll dubinskog plovka (stap sa leg~m) vidi sl. 60e mereci put i vreme za koji ga prede. Povrsinu S [m 2] odredimo priblizno prema obliku profila.

Tacnije se lnali protoci mogu meriti pomocu preliva. Preliv za merenje se pravi od dasaka sa ostricom od celicnog lima (vidi

84

sl. 60d). Pod strujom vode iza ostre iviee mora se omoguCiti pristup vazduha.

Protok u prelivu se 1110ze dobiti iz obrasea

Q ~m·b·h ]f2gh

20m

_:- __ O=--~o Ysr~ ~ Va

J i

81. 60b - Povdinski plovak

gde je: Q [m 3 Is] - protok vode

b [m] - sirina preliva h [m] - visina preliva

SI. 60c - Duhinski plovak

111 - koeficijent zavisan od h i h g = 9,81 m/s2

Ako za m usvojimo pribIizno 0,42 dobicemo priblizan obrazac

Q ~ 1,86 b .jih3 [m3/s]

SI. 60d ~ Preliv za rnerenje protoku vode

Za merenje protoka na postojeCim brdskim vodenicatua vidi sliku 60e.

85

Neto pad dobijamo iz H = Hb- 1/50, gde je Hb izmeren bruto pad, a I [m] duiina buke (dovodne cevi).

Protok dobijamo iz obrasea

Q~ mIv [lis] 10

gde je: f[em'] - presek eipuna, m - koeficijent kcntrakcije (m = 0,95 za kruini cipun, a nz = 0,90 za pravougaoni eipun), v = VigH = 4,43VH [m/s] - brzina istieanja vode.

/'.,

.JJ Z ::r: ::::J a.

~: u

81. 60e - Protok brdske vodenice

Zadatak 7a - Odrediti snagn brdske vaden ice ako je brulo pad Hb= 6 m, duzina buke 1=8 m i precnik okruglog cipuna d = 8 em.

86

H ~Hb-1150~ 6-8/50~ 5,84 m

d2 7t 82 .1t f~--~--~50,2em2

4 4

v ~4,43 H ~ 4,43· 5,84 ~ 10,7 m/s

Q~ mf:!...~ 0,95. 50,2·10,7 ~0,06Il/s 10 10

p~ 10· Q. H~ 10 ·0,061· 5,84~ 3,56 KS

4 ELEKTRIC:NI GENERA TORI U ELEKTRANI

U elektranama se koriste trofazni sinhroni generatori iIi alternatori. Vkeliko je prijemnicil1l<:t potrebna jednosmerna strllja ona se dobija iz naizmenicne pomocu usmeraca. U alter~ natorima je induktor rotor, a indukt stator. Na rotoru se nalazi pobudni namotaj, a pobudna se struja najcesce dovodi iz poseb nag pobudnog generatora jednosmerne struje preko dva prstena na vratilu i dirka. Struja opterecenja se uzima neposredno Sa

statora (indukta) bez pokretnih delova, cime se omogucava ko­riScenje visokih napona. Nominalan napon alternatora uzima se za 5% veti od napana mrezc, kako bi se delimicno kompen­zirao pad napona u elektricnoj mrezi. Prema tome za mrezu niskog napona 220/380 V generator ima napon 231/400 V. U nasim elektranama za alternatore visokog napona doJaze u obzir naponi: 3 150; 6300 i 10 500 V. U novim vecim elektra­nama obicno se usvaja napon alternatora od 10,5 kY. Napon alternatora obicno se moze regulisati u granicama izmedu 90 i 105% od nominalnog napona. Pod naponom alternatora misli se na slozen (linijski) napon, to jest napon izmedu dYe faze. Snaga alternatora se izraiava u kY A (prividna snaga). Aktivna snaga alternatora u kW iznosi P = P, cos 'P, gde je cos'P laktor snage, koji zavisi od vrste potrosaca i karakteristika elektricne mreze. Ako nije drukCije naglaseno, pretpostavlja se da je cos'P = 0,8. Normalna frekvencija alternatora 1I Evropi iznosi 50 Hz. Stepen iskoriscenja alternatora iznosi 'f)g= 0,75 ... 0,98, pri cemu vee; alternator ima veti stepen iskoriScenja. Stepen iskoriscenja opada ako alternator radi neopterecen. Strujno preopterecenje je dozvoljeno samo kratkotrajno (25% u trajanju od 1 min.). Prema preporukama lEe genera tori moraju biti sposobni, da za vreme od 15 s izdrze struju 50~~ jacu ad nominalne. Alterna­tori za pogon sa parnim turbinama i Dizelovim motorima imaju horizontalno vratilo, a za pogon sa vodnim turbinama mogu biti gradeni i sa horizontalnim i sa vertikalnim vratilom.

87

Tab1.7

2p I 2 4 6 8 10 I 12 I 16 i 20 I 24

~ II 13000 1 500 ~1 000 1_!50 I~I~ ~~ 250

~I~~~~I~I~-I~-~:-~--+Sl Broj polova 2 p 1 standardne brzine obrtaja za sinhrone

elektriene generatore kod 50 Hz date su u tablici 7. Vrednosti u zagradama treba po mogucnosti iZbegavati.

4.1 Brzohodi alternatori

Brzohodi alternatori imaju 3000, rede 1 500 obrta u mi­nuti. Za njihov pogon se koristc pame turbine, pa taleve alter­natare nazivanlo i turboalternatorima. Karakteristican izgled brzohodog alternatora je u vrlo izduzenom rotoTu, cime se sm,anjuje preenik rotora. Precnik 1'otora se mora smanjiti zbog velikih centrifugalnih sila pri velikoj brzini obrtanja. Granica obimne brzine za turboalternatore iznosi oko 150 m/s. Pobudni nanlotaj je rasporeden u zlebovima po obimu rotora. Polavi nisu istureni, nego su skrivcni, pa se takvi roiori nazivaju i rotori sa skrivenim polovima.

Na slici 60f dat je izgled rotora brzohodog alternatora (turboalternatora).

2 ;3

81. 60f - Rotor turboaltcrnatora 1- spojnica; 2 -- ventilator; 3 - valjak induktora; 4 - klizni prstenovi; 5 - pobudni generator

4.2 Sporohodi alternatori

Sporohodi alternatori ima,ju brzinu obrtanja zuatno mauju od brzohodih, sto ima za posledicll povecanje broja pari polo­va (p = 60 f In). Rotori Sll obienn kratki sa veCim preenikom

88

i isturenim (vidljivim) polovima. Sporohode alternatore pokreeu vodene turbine iIi klipni motori. Na slici 61 dat je izgled spo­rohodog hidroalternatora od 500 obr jmin sa horizontalnim vratilom.

SJ. 61 - Izgled sporohodog alternatora (Siemens) od 960 kV A i 500 obr /min

4.3 Hladenje alternatora

Sporohodi alternatori imaju dovoljnc povrsJl1e za hla­denje, taka da IllogU hiti otvorene konstrukcije, kao sto se vidi na slici 61. Sami obrtni delovi deluju kao ventilatori. Radi pojacanja ventilacije mogu se do dati i limena krllea na verrell rotora.

Brzohodi alternatori imaju teskoea u hladenju zbog izdu­zenog rotora, pa se mora pribeCi ve!itackom hlaael1ju. U ma­njim aIternatorinla su ventilatori za hladenje ugradeni na kra­jevima rotora i oni potiskuju vazduh kroz kanale za hladenje. Za vece masine postoji uredaj za protacno i za opticajno hla­denje. Za protoeno hladenje svet vazduh se usisava kroz narocite kanale u samoj zgradi, prolazi kroz' alternator i s druge strane opet kroz kanale u zgradi izbacuje napolje. Ovakvo hlaaenje je mogllce gde je vazduh Cist, kao na primer u hidroelektranama. Alternator za opticajno hladenje je potpuno zatvoren prema

89

·~ .. " ! ,~ .... ..,;:. c.">.. J '1 . ...>

~, ' " ::?;,:-!.. ;;~ '.:-:~ '.j '~<, ~'::,~~y ,~4'_, _~_,r ;j" . "':d ~_~~ _, ,> ",J 'J (,

spoljnjem vazd'uhu. vaiil;m koji j~' prosao kroz alternator i taka se zagrejao, hladi se u hladnjacima pomocu sveze vode, a zatim

SI. 62 - Opticajno hladenje alter­natora

se panova vraca u,calternator. Na taj naCin vazduh ostaje cist iako je atmosfera za­gadena. Ovaj postupak ima i tu dobru stranu, da se eventual an pozaT u aherna­natoru ne maze prosiriti zbog ogranicene kolicine kiseonika. Sem toga u oplicajno kolo maze se ubaciti CO 2 iz boca pod pritiskom, cime se ubr­zava gasenje pozara (vidi sliku 62). Za vrlo velike moderne

alternatore primenjuje se opticajno hladenje sa vodonikom umesto sa vazduhom. Korist od vodonika je u tome, sto Sil gubici u vodoniku manji nego u vazduhu, a osim toga Be i pozaT U vodoniku brze gasi nego u vazduhu.

NajveCi alternatori, koriste danas direktno hladenje pro­vodnika pomocu proticanja vodonika iii vode kroz kanale u samim provodnicima rotora i statora. Na taj nacin se mogu postiCi snage pojedinih jedinica i do 1 000 MW.

"

U ,

\t\A\~~ ,

til--r-:~C '-7 Yc ,/ /

I ELEKTRICNI APARATI

Elektrieno kolo se iskljlleuje i lIkljueuje pomocu preki­daea. Prekidaei snage su oni prekidaei, koji su u stanju da prekinu strujno kolo pod opterecenjem, pa i u slueaju kratkog spoja, kada dolazi do najveceg opterecenja prekidaea.

1.1 Okidaci

Okidae je naprava koja stavlja prekidae u pogon. Oki­dae "'; aktivira k~d na njegov elektromagnet (elektromagnetski okJdac), III na nJegovu bimetalnu traku (terrnicki okidac) de­~~Je promena neke fizikalne merne velicine, na primer struje III napona.

Primami okidaci su ani kojima se merna velicina dovodi ~e~?sredno . . Primarni strujni okidaci se primenjuju u postro­JenJlma manJe snage za napone do 35 kV, a primarni naponski okidaei dolaze u obzir sarno za nizak napon.

b c 81. 63 - Serna primarnog okidaea (a-princip. b i c - simboHcno oznacavanje) l-elektromagnet; 2-kotva~ 3:-opruga kvacila; 4-kvacilo; 5-oslo­

nae; 6 - opruga prekldaca; 7 - kontakti prekidaca

91

/

)

•

)

Na sliei 63 pokazana je principska serna prirnarnog oki­daea za maksirnalnu struju ugradenog u jednu lazu, rnedutirn, okidaei se mogu ugraditi u dYe iIi sve tri laze.

Naein dejstva. Kad jaeina struje prede odredene granice, elektromagnet I (na slici 63a) privuee kotvu 2, koja savlada oprugu 3 i akrene polugu sa kvacilom 4 oko zgloba 5. Posta je kvaCilo 4 oslobodeno, opruga 6 iskljuci kontakte prekida-

S.T ."....._

SI. 64 -.~ Serna sekundar­DOg okidaca (ST - struj­

ni transforrnator)

ea 7. Prekidac se po novo ukljueuje rue­no ili pomocu nekog matara, iIi elek­tromagneta. Zatezanjem opruge 3 lnoze se podesiti veliCina struje prj kojoj olci­dae proradi. Obicno je rnoguee podesa­vanje struje iskljueenja u veliCini od I do 2 puta nominalna struja 11=, (1. .. 2)ln' Na slici 63b i c prikazan jo isti prekidae simbolicno, kako se obicno crta u semama.

Sekundarni okidaci su oni na kojo merna veliCina (struja iii napon) ne de­luje neposredno, nego preko mernog transfonnatora. Na taj nacin U okidacu nece hiti sllvise jakih struja, ni visokih

napona, sto je povoljno i u pogledu konstrukcije i u pogledu sigurnosti osoblja. Na sliei 64 prikazana je prineipijelna serna veze sekundarnog okidaca za jednu fazu.

-~~:~B,~ J- ..)'\0." \' ," Rele je uredaj na koji deluje promena mernih velieina,

a koji kad proradi elektrieki upravlja drugirn uredajima. Pri tOlne se vrlo Inalim snagarna moze delovati 11a velike snage.

Prirnarno rele je ono na <:iji elektromagnet iii terrnicki uredaj merna velicina de]uje neposredno. Na sekundarno rele merna veliCina deluje preko mernih transformatora.

Na slici 65 prikazana je serna veze primarnog strujnog relea sa okidacem. Kada jaCina struje prede odredene granice, strujni rele ukUuCi kontakt Ie, koji ukljuei struju kroz okidae iz posebnog izvora, na primer jednoslnernu struju iz akumu­latorske baterije.

Radni kontakt Ie se zatvara, kad se rele pobudi (kao na sl. 65). .

92

Mirni kontakt se otvara, kad se rele pobudi. Na slici 66 pokazana je serna veze sekundarnog strujnog

relea sa okidaeem. ,

OKIOAC

-+

STRUJNO REtE.

SI. 65 - Okidac sa prirnarnim releom

OKIDAt! ~~---+

S.T.

SI. 66 -- Okidac sa sekundarnim releom

I relei se mogu podesavati zatezanjern opruge iIi na neki drugi nacin. Kada se rele pobudi, ono rnoze stupiti u dejstvo (ukljueiti kontakt k) odrnah, iii posle nekog podesenog vrernena. Rele koje stupa u dejstvo posle nekog vremena, posto je po­budeno naziva se vrernensko rele'! Vremensko dejstvo se postize obicno pomocu satnog luehanizma. Vatmetarsko rele ima strujni i naponski navoj, pa se pobudi tek kad na njega deluju obe velicine, i struja i napon.

Rcle moze ukljuCivati strujna kola sa jednosmernom stru­jam (24, 60, 110 iii 220 V), i sa naizmenienom strujorn iz strujnih transforn1aiora.

Distantl1.o' rele.(gjsta!1.!!la._Z-'!~tita) - To je zastitno rele u kome vreme okidanja zavisi od lliraljenosti kratkog spoja od distantnog reI ea. Sto je kvar bli"e releu vreme okidanja je kraee. Distantno rele mora imati usmerni clan, koji ce mu omoguciti delovanje sarno ako energija tece od sabirniea.

l_ll,lped.":'1!!:!2......l>ab!J.!i.!l!:L.r:£k rneri prividni otpor linije do mesta kvara Z = U / Ii prikljucuje se preko strujnih i naponskih transformatora (vidi sl. 66a). Obicno proradi kada se prividni otpor smanji ispod odredene vrednosti (podirnpedantno rele).

1) Vreme iskljucenja moze biti nezavisno, iIi zavisno od veliCine nastale struje.

93

Vucne sile elektromagneta a i b se uporeduju preko poluge vage c. U normalnom pogonu je vucna sila elektromagneta b veea od sile elektromagneta a usled cega je radni kontakt otvoren. U slucaju kratkog spoja u mrezi na mestu K napon je jednak nuli i raste ka izvoru energije (vidi sl. 6Gb).

81. 66a - Podimpedantno rele a - strujni navoj; b - naponski navoj; c - poluga vage; d - radni kontakt;

e - granicnik

Uz konstantnu struju kratkog spoja Ik impedansa ee se menjati proporcionalno naponu Z = U /1 [0]. Vremenska kara­kteristika relea je takva da se radni kontakt d utoliko brie zatvara ukoliko je impedansa manja. Zbog toga ee prvo okinuti rele na mestu 2. jer je na tom mestu manja impedansa (2'2") od one na reIeu 1 (1'1") koji je blize izvoru energije. Rele na mestu 3 neee okinuti jer na tom mestu energija teee ka sabirnicarna.

I I

z

1"

94

3 Vremenska karakteristika

u

2" SI.66b

1<'

pokazuje zavisnost vrelllcna oki­danja relea od udaljenosti kvara, odnosno velicine otpora voda. U releu sa neprekidnom vreme­nskom karakteristikom okidno vreme raste neprekidno sa uda­ljenoscu kvara, u releu sa stepe­nastom karakteristikom je raspo­redeno n nekoliko stepena, a

'~V.· u releu sa mesovitom karakteristikom je sredina izmedu reIea .l sa neprekidnom i stepenastom karakteristikom. <> Stepenasta karakteristika je prikazana na sl. 66c. Ovi reIei \,~~. imajn najkrace vreme okidanja i najvise se naIaze u upotrebi.

)< ~ U slucaju kratkog spoja kod B okida reIe 2 u vremenu tb ,

,,:\ ~ a aka ana zataji rele 1 okida posIe vremena t u1, a to je granicno ~ % vreme iskljucenja relea 1. Vrenlc prvog stepena obicno se krece <::'~ '\, u granicama t1 = 0,02 ... 0,ls, vreme okidanja drugog stepena

.~~ ~\O'4 ... Is 1td~ ~''V Q.,

"" .\,~0~ ~~.

t '[5J , \"-.:::\ ~

~~ ~.~ '~

[

SI. 66c - Stepenasta karakteristika distantnog relea

1,2,3--distantni relei; A,B,C-mesto kratkog spoja; Kl. K2, K)- karakteris­tike relea 1,2,3; tgI - granicno vreme relea 1; t g2- granicno vreme relea 2

Impedantni relei se upotrebljavaju n mrel'ama STfdnjeg napona, a reaktantni reIei dolaze u obzir u vodovima najvisih napona. Distantni relei su narocito pogodni za zastitu u razgra-natim zatvorenim mrezama. ,,~"C'.:1:>\,

o".\,rl ._ ~l ivV"V ----I/:

l:3-M<;mi~ransfo;m~: \I / Merrn instrumenti, relei i finjji aparati ne mogu se pri­

kljuCivati direktno na velike struje i visoke napone, jer bi to izazvalo velike konstruktivne teskoee i jer bi sa njima bilo opasno rukovanje. Merne transformatore izraduje Tvornica »Rade Koncar« u Zagrebu i »Energoinvest« u Sarajevu.

Strujni transformatori su mali jednofazni transformatori, na ciji se sekundarni navoj prikljucuju strujni navoji instrume­nata i relea za visoki napon, a niski napon ako jacine struje prelaze izvesnu granicu (obicno 100 A). Nominalna struja na

95 t

I /i;t v

sekundaru strujnog transformatora iznosi 5 A. Izuzetno kad Sll potrosaci mnago udaljeni od strujnog transformatora moze biti sekundarna struja I A. Nominalna primarna struja ima standardne vrednosti: 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 80, 100, ISO, 200, 300, 400, 600, 800 i 1000 A.

Strujna greska (6.1%) je proeentualno odstupanje stvarne sekundarne struje pomnozene odnosom preobrazaja od priw marne struje.

Ii 1% ~ 1111 12-1'.100. II

UgaoDa greska (S) je u minutima izrazen fazni pomeraj sekundarne struje obrnute za 180 0 prema primarnoj slruji. Ona je pozitivna ako - 12 prethodi primarnoj struji 11,

Klasa strujnog transformatora brojno odgovara strujnoj gresci pri 100% opterecenja. Podaci 0 klasama strujnih trans­formatora, koji se upolrebljavaju u elektricnim poslrojenjima, sredeni su u tabliei 8.

Da hi strujni tranSfOfll1ator u svojoj klasi ostao u gra­nieama greske, potrebno je da nominalna snaga prikljucenih po­trosaca odgovara nominaJnoj snazi transformatora P u VA. Standardne nominalne snage strujnih transformatora iznose: 5, 10, IS, 30, 45, 60, 90, 120 i 180 VA.

0.5 ±O,5%

Namena

Precizni merni transformatori - za tacna merenja snage i cnergije velikih elektr. potrosaca

- -l--I-~-L-l·% Pogonski m-e-rn-j-ll-'a-n-s-fo"r-m-a-'-o-r-i - za

..... ___. ,I' .... __ 1 merenje snage i energije, za distantnu ___ ____ i zemljospojnu zastitu

±3% I--~-II, Grubi merni transform-a-'o-,-' --za--pri­blizna merenja i prikljucak instrume-

3

nata i relea u pogonu

I 10 - ... ± 1O~{, ___ ._._ __1-· StfU.jni transforrna-'-o-r-u-o-b'-j--jk-'u-,-'a-pa

_ _ _ _ za maksimalni okidac .-~-

96

Aka je strujni transfonnator u pogonu, sekundarno strujno kolo ne sme biti otvoreno. Ono 1110ze biti 11i prikljuceno na se­kundarno opterecenje, iii kratko spojeno. Ako se strujno kolo otvori maze doCi do opasllog povisenja napona.

Kara1cteristike mernih transformatora za luerne instru­mente i za releje su razliCite. Zato merni instfU111cnti i releji treba da se napajaju iz posebnih mernih transformatora, kad god to ekonomski obziri dozvoJjavuju. M en1} transfof1nator sa jednim primarnim i sa dva sekundarna navoja moze imati za svaki navoj posebnu karakteristiku.

Oznaka krajeva n !;emama - Na sliei 67 pokazane su oznake strujnih transformatora u elektricnim visepolninl se­mama. Prinlarni krajevi se oznacuju velikinl slovinla KL iduCi od izvora energije, a sekundarni krnjevi malim slovilna kl.

w I( A 1\ fJl\... L X/\/\/\L o JY~ 2Vb

0 D-j'vv:r k l Ik fl 21< 2/ k 12 i,

Q} bJ C)

SI. 67 "- Oznakc krajeva strujnog transformatora a - sa jednim jezgrom; b _. sa dva jezgra; c - sa ograncima na sekun­

darnom navoju

Strujni transformator moze imati dva ili vise jezgra sa odgo­varajuCim navojima. U tom se slucaju krajevi oznncuju 1 k 11, 2 k 2/. Aka sekundarni navaj Ima odvojke, onda se njegoYi krajevi oznacuju sa k 12 11•

Svi metalni delovi koji nisu pod naponom moraju se uzemljiti. Osim toga se uzemUuje i jedna stezaljka sekul1darnog navoja (obicno sa oznakom Ie). Ovim se obezbedujemo od 1'0-sledica proboja iZTIleaU primarnog i sekundarnog navoja.

KonstrukciJe strujnih transformatora su razlicite: u obliku lonca, zamke, stapa, 1<ao i u drugim oblicima. Na slid 68 data je skica strujnog transformatora U obliku lonca, a na slid 69 u abliku stapa.

Naponski merni transformatori upotrebljavaju se u 1'0-strojenjima visokog napona, to jest za napone preko 250 V prema zenl1ji, a u specUalnim postrojenjima u rudarstvu i in-

7 E!cklrane razvodna postrojenja 97

dustriji preko 500, odnosno 660 V. Nominalnom primarnom naponu odgovara sekundarni nominalni napon od 100 V (ranije 110 V). Na laj naCin se posliie bezopasno rukovanje sa in­strumentima i aparatima.

,

81. 68 ~ Strujni tnlDsformator II obliku IODca 1 ~ primarne stezaljke; 2 - ulozak od drvcta; 3 -- provodni izolator; 4 - posuda transforma­tora; 5 - primarni navoj; 6 - sekundarni na-

voj; 7 - izoJacija; 8 -- jezgro

Naponski transformatori su jednofazni iIi trofazni trans­fonnatori male snage. Za niske napone i za visolce napone do 35 kv izraduju se sllvi lransformatori bez ulja, zatim trans­formatori U obliku lonca punjeni sa masom iIi sa uljem, a za

5 4 5

Sf. 69 - Stru.ini transformator u obliku· stapa

I-primarni navoj II obliku stapa; 2-izolacija od tvrde hartije; 3 i 4-jezgra sekundarnog navoja; 5 i 6 - sekundarni navoji

uapone preko 35 kV dolaze U obzir san10 transformatori sa uljem. Dvopolno izolovani napol1ski transformatori imaju pri­marni navoj koji se prikIjucuje saba kraja na medufazni napon. Jednopolno izoJovan naponski transformator irna san10 jedan haj primarnog navoja izolovall na pun fazni napon i taj je haj prikIjuccn na jedan fazni provadnik. Drugi kraj primarnog

98

i -'

navoja je lIzemIjen. Na slici 71 dal je izgIed dvopolno izoIo­vanog naponskog transformatora za 10 kV, a na slici 70 jedno­polnog izolovanog za 30 kV, proizvodnje »Rade Konear«.

81. 70 - Naponski transformator jednopoino izolovan za 30 trV

SI. 71 - Naponski transformator dvopolno izolovan za 10 kV

Naponska greska (L\.V%) je procentllalno odstupanje sekun­darnog napona U2 pomnozenog sa odnosom preobrazaja me, od primarnog napana VI' Ugaona greska (3) je u minutima izrazen fazni pOlneraj sekundarnog napoua obruutog za 1800

prema primarnom. Klasa transformatora odgovara brojno na­ponskoj 'greSci. U tablici 9 date su klase i namene naponskih transformatora.

Nominalni nupon primarni (Vn): 3,6,10,20,30,35, 60, 110, 220 kV. Sekundarni napon iznosi 100 V (ranije 110 V), pa se proizvode sa elva izvoda za oba napona. Za jednofazne napon­ske transforrnatore koji Sll prikljuceni izmedu jeduc faze i zen11je, leao i za trofazne transformatorc sa vise od 3 stuba smatraju se se leao nOlllinalni naponi fazni naponi, a oznacuju se kao Inedu­fazni naponi podeIjeni sa 113.

Nominalna snaga (P): 5, 10, 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180, 240, 300, 450, 600, 900, 1 200 VA. Snaga trofaznag trans- (dr

formatora iri put je veca od jednofaznog i obclezava se 11a primer sa 3x30 VA; 3x60 VA. _c

i' ) i J . 99

,~ ~.\ J{ ,l·~/~\ .. . l' ,\!\J'..t ,.,.' , . ..,t' ¥ "r' ! . ~_" I 'h -~J L~ "

Tabl. 9

1 KI- sa I Naponskal Ugaona I Vaii za I N '~-n-,-e-n-a-'----' ! a grdka greska nap~_~ .. _e_, ____ .

i·--0-

s-T1--±-0-s-:--±--zo-,-c-

o-,-S-, .. 1,2 Ii, Za tacna m-e-r-en-j-a-;n~-ge-i -en-e-r-·-I

,~, ____ '_ gijc u veliki~~_Po_s_tl_·o_je_n_jl_·m_~_._1

Za merenje snage i energije u ± 1,0 ± 40' 0,8 ... 1,2 postrojcnjima za distantnu

zemljospojl1U zastitu

--3- -±-3~,O'~ --~~_---,-,_~ .. I Za Pl!~Jj~lcak ~aponS~!h~~1

Naponski transforrnator je prcdviden za prijemnike sa velikim otporom i zato ne sme da radi u kratkom spoju. Zbog toga treba posta viti osigurace na sva1d provodnik sa stranc visokog napana, a sa strane niskog napona snmo na provodnike koji nisll uzemljeni. Ponekad se strana visokog napona ne osi­gurava, jer bi osiguraci bili i suvise mali.

Svi metalni dc1ov! koji nisll pod naponom moraju se llZem­ljiti. Osim toga sc uzemljujc i jedan kraj sekullchLrnog navoja

lJ I J I K

S

~ [] ~ ,

Urn u v ~v

'If R'" "fPi"l u JJ~

w b) . m Q , ,

c)

81. 72 -- Visepoine scmc naponskih transformatora a - monofaznih (za volim~tar i frekvcl1cmetar); b - dva monofazna 11

V - vezi (za vatmetar i brojilo); c - trofaznih (uloga kao V ~ veza)

(obicno kraj v), tako da n sIucaju probijanja izolacije izmedu prilnarnog i sekundarnog navoja iskljuci najblizi osigurac. Kod j"ednopolno izolovanih naponskih transformatora uzemljuje se sekul1~arna stezaljka X i primarna X.

Seme veze i oznake krajeval) za dvopolno izolovalle jedno· fazne i trofazne naponske transformatore pokazane Stl na s1ici

1) Po novim internacionalnim oznakama se kwjevi transformatora oznacavaju sa: A. B, C umesto U, V, Wi a, h, c umesto ll, v, W.

100

72, a na slici 73 pokazane 5U oznake naponskih i strujnih tra118-fOfmatora 1I jednopolnim semama.

Aka je potrebno da zvezdiste na strani viseg napona bude uzenlljeno ne ll10ze se upotrebiti obi can trofazni transformator

SI. 73 - Oznake mernih I II: • 1 r transformatora II jednopol- h nim scmama t0iJ' a - naponskih jcdnofaznih; b - dva jedncf'-'zna napon- -ili- =ElF .. ska u V ~- vezi; c - napon- -'!- $.

, skih trofaznih; d - strujnih

q:: c h c "

sa 3 stuba, jer bi II slucaju spoja sa zemljom jednc faze U TIlrezi visokog napona doslo do porcmecaja u radu transformatora. Zbir fluksova 11 sva tri jezgra ne bi vise bio jednak nuli, sto bi dovelo do velikog magnetskog rasipanja i op1erecenja trans­formatora, Zbog toga se U ovakvim slucajcvima koristc napon­sid tnmsformatori sa pet jezgra, tako da se visak fluksa moze zatvoriti preko cetvrtog i petog stuba. Ako se na dva nova jezgra (stuba) stave elva navoja vezana na red, moci ce se pomocu njih meriti napon nulle lacke (zvezdista) prema zemlji. Sem toga uzelnljcni primarni navaj cdvodi U zC1nlju i staticke tovare, koji 1I mrez,i mogu postcjati usled atmcsferskih praznjenja. Za istu svrhu se lTIOgU upotrebiti 1ri jcdnofazna jednopolno izolovana transformatora sa krajeviIllO, X i x vczanim u zvezdu. Tri jedno­fazna naponska transformatora ilnaju u stvari 6 stubova, tako da nece cIoCi do rasipanja. Scm toga svaki jednopolno izolovan naponski transformator ima pored glavnog j pomocni sekuncIarni navajo Ako se sva tri pOlnocna navoja spoje u otvoren trougao, moci ce signalisati poviseni potencijal zvezdista prema zemlji.

U tahlici 10 data je prosecna snaga instrumenata i aparata za prikljucak za menle transformatore,

Ako je L duiilla Iinije od strujnih trallsformatora do in· strumenata, onda se racllna sa ukupnonl duzinonl mernih vodova Lu:

Ln = 2 L (slrnja u povratnom provodniku I = SA) za 1 slrujni transformator sa posebnim povratnim provodnikom,

Lu= 1,9 L (struja u povratnom provodnilcu I = SA) za 2 strujna transformatora sa zajednickill1 povratnim provodnikoms

101

Lu= 1,1 L (struja u povratnom provodniku 1 = 0) za 3 strujna transformatora sa zajednickim povratnim provodnikom.

Tabl.l0

Snaga po mernom sistemu u VA

Instrumenti, relei i aparati Strujno Naponsko Klasa kolo kolo memog

transf.

Ampermetar 1 - 1 Ampermetar registrujuCi 1...5 - 1 Voltmetar - 3 ... 5 1 Voltmetar registrujuci - 5 ... 20 1 Frekvencmetar vibracioni - 1 ... 3 3 Frekvencmetar sa kazaljkom - 5 ... 7 3 Vatnlctar i varrnetar 2 .. .4 1...2 1 Vatmetar registrujuCi 2 ... 6 1,5 .. 10 1 Cos tp-metar 5 5 ... 10 1 Cos tp-metar registrujuci 10 ... 15 10 ... 15 1 Sinhronoskop - 15 1 El. brojilo aktivno i reaktivno 1 3 ... 5

----.-.-~--- I 0,5 ... 1

Memo strujno rele 1...2 - 3 Strujno rele vremensko 15 ... 25 -- 3 Memo naponsko rele - 1...4 3 Naponsko rele vremensko .- 25 ... 30 3 Difcrcncijalno rele 10 - 3 Distantno rele (pobudeno) 24 30 ... 50 3

Reg. napona BBC, manji 30 50 3 Reg. napona BEe, veCi 60 200 3 Reg. napona AEG - 70 3 Kompenzacija i kompaundacija 55 ... 135 - lO

Merni vodovi 2,5 mm, po rne1ru 0.18 - pri op-Merni vodovi 4 mm, po metru 0,11 --- terece-Merni vodovi 6 mm, po metru 0,07 - nju 5A

Zadatak 10 - Odrediti snagu i odnos preo brazaja za rujni transfornlator na koji su prikljuceni: ampermetar, vat­

metar, cos tp-metar i elektricno brojilo. Spojni provodnici pre­seka 2,5 mm2 imaju ukupnu duzinu Lu= 27,8 m. Strujni trans­formator prikljucen je 113 liniju od 10 kV, koja prenosi snagn od 400 leW pri cos tp = 0,8.

102

Res e n j e: Iz tablice 1 naJazimo: 1 kom. ampermetar .... ~E1. ... pt;~"!. 1 " vatmetar ...... ~'~~";--:-:~--:-:-:-;;" .. :' .. .

L).J:;lfi:P'~ ~' 1 " cos cp-metar ........... ',' .......... . 1 " elektricno brojilo /.#i;,._,>'_:. "";".:....::>~t:-!-;.T(-:,:

27,8 ill provodnika od 2,5 mm2 _, ' .

(27,8xO,l8 = 5,0 VA) '.'.'.'.': . .':'f'!.':1,' ...

r:-"-"'-~\ ., l!VA,}

~lli~ 5 VA

Ukupno' 15 VA Usvajamo pribliino normaInu snagu Pn = 15 ~ Primarna struja

I _ , __ ~_ - ____ 400 000 28 9 A I-V3.V.costp-j/3x 10000xO,8 ' .

Najbliza nomlirana vrednost 11 = 30 A. Sekundarna struja strujnog transformatora Odnos preobrazaja m' = 30/5 = 6.

.!~4 Rastavljaci 1::-.' Rastavljaci su prekidaCi, koji se ukljucuju i iskljucuju

bez napona, a primenjuju se na visokom naponu. Njihova je uloga u zastiti osoblja na taj nacin sto sve provodnike strujnog kola prekidaju pouzdano i vidJjivo, osim toga kod cJvostrukih sabir­nien sluie za prebacivanje opterecenja sa jednog sistema sabir­nica na drugi. Sanl0 izuzetno rastavlja.Ci mogu da se iskoriste za prekidanje maJih struja, kao !ito su struje punjenja vodova, iIi struje praznog hoda malih transformatora.

Najjednostavnija je jednopoJna konstrukcija (vidi sliku 74). Tri rastavna noza mogu se pojedinacno za svaku fazu ukljuCiti i iskljuciti izolovanom sipkorn.

81. 74 - Jednopolni rastvarac 1 - kontaktni nOl: ~ 2 - potporni izolator; 3 - gvozdeni okvir; 4 - zavrtanj za

uzemljenje fP;f3~ 10, (/ "1-r

Tropolni rastavljaci imaju mehanicki povezane nozeve, t' k~ko da se jcdnim potCZ0111 sva tri !lolia ukJjllce iIi iskJjuce isto-~' , vremeuo (vidi sliku 75). i O· 5~\,j

,u'

103

Ako je potrebno da se obave neki radovi na razvodnim postrojenjima, onda se fadi sigurnosti, posle otvaranja rastav­Ijaca njegovi nozevi moraju kratko vezati i uzernljiti. Da bi se izbeglo zametno povezivanje j uzcmljenje nozeva rastavljaca, postoje rastavljaCi sa nozevima za uzemljenje. Ovakav rastav­Ijac je mehanicki blokiran, tako da se ne mogu ukljuciti glav­ni nozevi rastavJjaca, dok su nozevi za uzenlljenje ukljuceni.

, " ,

; " " ,

¥

SI. 75 - Tropolni rastavJjac - kontaktni noi.; 2 - potporni izolator; 3 - gvozdcni okvir; 4~" zavr­tanj za uzemljenje; 5 - poluga za ulJjucenje; 6 -- izolovana poluga

RastavIjaci za spoljnu Inontazu iskljucuju nozeve obrta­jem srcdnjeg iii krajnjih jzolatora lla kojima Sll nozevi pricv[sceni.

1.5 !lrekidaci snage fir) -t\JD "'- ~.

Za prekidaee snage na visokom napanl! ne mogu se upo­trebiti obieni prekidaCi sa kontaktima u mirnom vazduhu. Kao sredstvo za gasenje luka koristi se uIje, voda ili vazduh, odnosno gasovi pod pritisko111.

Elel<tricni luk - Rastavljanjc111 kontakata prekidaca naglo se smanjuje dodirna povrsina a povecava gustina struje. To dovodi do tolikog povisenja temperature da jedan dec kontakata ispari. Usled visoke temperature dolazi do termojonizacije, to jest mole­kuli gasova luedu kontaktima se raspudaju na pozitivne jone i slobodne elektrone. Pod uticajem elektricnog polja kroz jonizo­vane gasove prolazi elektricna struja medu kontaktima iako su isti rastavljeni.

Otpor luka (r,) zavisi od termojonizacije gasova odnosno ad struje luka (i,l. Zavisnost otpora luka moze se prikazati ka-

104

rakteristiko111 napon-struja (s1. 75a), jer je otpor odnos izmeau napona i struje.

U

UP~: Ug , ' i I

1 a SI. 75a - Karakteristika napon~struja

! a, b - amplitude promenijive struje; Up~ ~~ ,.--_._-,,---- .----"- I

napon paljenja; U,--napon gasenja b ~Ug

[Up Ako razvijemo karakteristiku napon-struja po vremenu

dobice111o sedlastu krivu promene napona luka II vremenu (s1. 75b). Do gasenja luku doeiee kada uapon mreze (U) bude veei od napona paljenja luka (UI ).

- U IK Ul '. ('

,/ C1f j~-f>~~1'~~:'-~--t " / \ \ ,,! / " , J \ -"'--~/ "

\',-~/ '_1--

81. 75b - Promena napona juku

U - napon mreze, Ur - napon luka, J,c~ struja kratkog spoja

SniZavanjem temperature luka i odvodenjenl jonizovanih gasova povecava se atpor Juka a tim i napon potreban za ponovo paljenje 1uka. Uz to brzim razrnicanjem kontakata STIlanjuje se jacina elektricnog polja (V jm), tako da ce pri nekoll1 prolasku stmje kroz nulu doti do gasenja luka.

l'rekidaci u ulju se potiskuju savrsenijim prekidacima sa malo ulja, ali se jos nalaze u pogonu za napone do 20 kV i snage prekidanja do 200 MV A. Na slici 76 pokazana je prin-

105

cipska skiea trofaznog prekidaea u ulju (vidi se sarno jedno pre­kidno mesto).

Kad se pokretni kontakti poenu spustati nastaje elek­trieni luk, koji u ..u1ju razvija gasove. Gasovi potiskuju ulje

51. 76 -- Prekidac u ulju I-pomicni kontakti; 2-posuda sa uljem; 3 -- nepomicni kontakti; 4 - izo­lovana poluga; 5 - sprovodni izolator; 6 - poklopac; 7 - vodica za izolovanu

polugu; 8 - obrtna poluga

istiskujuci vazdub iznad ulja kroz otvor u poklopeu. Pri tome se povecava pritisak u posudi sa UJjcIll do nekoliko atnl0sfera, dok se luk ne ugasi pri dovoljnom razmaku kontak:ta. Luk se gasi usled hladenja, povecanja pritiska i razmicanja kontakta. Za vrlo veJike napone (preko 60 kV) kontalcti za svaku fazu srnestaju se u posebne posude.

PrekidaCi sa malo ulja - Prineip prekidanja luka u pre­kidaeu sa maio ulja pokazan je na sliei 77. Pri prekidanju prvo krene gornji kontakt 1 ua gore, a za njim pod dejstvom

.' opruge 5 i srednji kontakt 4. Elektricni luk izmedu srednjeg i nepokretnog kontakta 8 razvija u ulju gasove pod pritislcom koji potiskuju ulje kroz komoru pritiska 6 i odgovarajuce kanale upravno na osovinu luka. Do gasenja luka dolazi kom­binovanim dejstvom mlaza ulja, koje jcdnovremeno vrsi raz­vlacel1je, hladel1je i dejoniziral1je ulja. Luk se prekida na vise mesta 5tO olaksava gascnje.

Sadrzina ulja je mnogo lnanja, nego kod prekidaca u ulju. Upotrebljava se za sve na1'one. Trofazni prekidac sa malo ulja za 35 kV i 500 A, koji proizvodi »Elektrosrbija« (Fabrika elektroopreme - Ri1'anj) sadrii 45 kg ulja. OdgovarajuCi pre­kidac starije konstrukeije u ulju imao bi oko deset pula veeu saddin u ulj a.

Svaka faza ima posebne uredaje za prekidanje 1'ovezane mehal1icki medu sobom. Prekidac moie biti snabdeven sa pri marnim vremenskim okidacem (vidi sl. 77c). Vremenski oki-

106

) " dae je iii bez posebnog vremenskog regulisanja iii sa poseb­nim podesavanjem iskljucenja1) (za navedeni prekidae od 35 kV od 1,0 do 2xln) i vremena (od 0,5 do 6 sekundi). Za daljinsku komandu primenjuje se relejni sistem.

8 ----=I QJ

81. 77 - Prekidac sa malo ulja (a - presek l{roz jcdan po!; b - prcsek kroz kornoru za gasenje luka)

1 - gomji kontakt; 2 -- elektricni luk (glavni); 3 - k,maJi; 4 - srednji kontakt; 5 - opruga; 6 - komora pritiska (sa uljem); 7 - elektricni luk

(pomocni); 8 -nepokretni. ~ontakt iP.- ~- f-­P~I/Ur..e ,/-t/_~

. Ekspanzioui prekidaci Prineip ovih prekidaea pokazan je na slici 78a. Za gasen]e "Iuka sIuzi voda sa izvesnim dodat­kom koji treba da spreci isparavanje i smrzavanje. Kad se pri iskljucenju razdvoje kontakti, nastaje elektricni luk, koji u svojoj okolini ispari tecnost. Kad pritisak u komori za gasenje 5 dostigne 10 do 15 at, nadvlada prilisak gumenih prstenova 2 i odigne kOllloru za gasenje 5. Kroz nastali otvor para se naglo sid (ekspandira). Za vreme ekspanzije ceslice pare i tecnosti

1) Okidace releje proizvodi »Tcleoptik« - Zcmun.

107

struje dut elektricnog luka 7 prodirnci u l1jegovu unutrasnjost. Na taj naCin nastaje zapreminsko hladenje elektrienog luka i on se gasi posle nekoliko poluperioda.

SI. 77c - Primarni vremenski okidac

1 - pokretna kotva; 2 - pri­marni navoj; 3 - bakelitna posuda sa vazclinskim uljem

(usporivac); 4 - veza sa kvaCilom

2 --

J _.

, 5_

8

9

SI. 78a - Ekspanzioni prekidac 1 - pomicni kontakt; 2 - cla­sl icni prslen; 3 - kondenzacio­na komora; 4 - posuda prcki~ cJaca; 5 - komora za gasenjc; 6~.tecnost za gascnje; 7--elek­tricni Iuk; 8 - prstenasti pro­pust; 9 - nepomicni kontakt

Za nap one preko 10 kV voda se pri iskljucenju prekidaca ubrizgava u komoru za gasenje P0l110CU narocitog klipa.

Ekspanzioni prekiclac se primcnjuje u manjim postroje­njima bez k0111preSorskog uredaja. Razvila ga je firma Simens, a kod nas ga prolzvodi Tvornica »Rade Koncar« pod nazivom hidromatska sklopka.

• Prekidac sa komprimovanim (zbijcnim) vazduhom - Kao

srcdstvo za gascnje Iuka pnmenJllJC se zbIJcI11 vazduh. Kad pre­kidac treba iskljuciti, vazduh pod pritiskom (5 do 15 kg/cm2)

rastavi kon1akte i ujcdno produva. elektricni 1uk hladeci ga i dejonizirajuci gao Luk se ugasi posta se kontakti rastave zu nekoliko C111. P0111CCli vazduha pod pritiskom se prekida6 moze j ukljuciti. Postoje razne konstrukcije za unutrusnju i za spoJjnu montazu. Ked ovih prekidaca nema opasnosti od pozara I

eksplozije, jer nemaju zapaljivih del ova kao prekidaci sa uljem. 1z tog razloga se ne moraju stavljati u ceIije sa pojacanim zi-

108

dovima radi zastite osoblja od dodirnog napona. Nedostatak im je buka koju diiu pri iskljueenju, kao i potreba za postro­jel1jem koje proizvodi vazduh pod pritiskom.

_AutopneumatsJ>;i...Jlrekidacil l1emajl1 kompresorski uredaj i rezervoar za zbijeni vazduh: Strujanje vazduha se ostvaruje kretanjem samog pokretnog kOl1takta. Pokretl1i kOl1takt je na­pravljel1 od suplje cevi koja se zavrsava klipom. Pri iskljucenju zategnuta opruga pomera klip u cilindru i ua taj nacin produ­va vazd uh kroz suplju kontaktnu sipku gase"i luk. Ovakve pre­kidace koji istovrenleno vrSe ulogu i rasta vljaca proizvodi Tvor­niea elektricnog pribora »Energoinvest« u Sarajevu. Grade se za napone od 6 do 35 kV. Njihova je primena u tral1S­formatorskim razvodnim stanicama sa Inanjinl prekidnim sna­gama (do 30 MV A, odl1osno 1 150 A). Vidi s1. 78 b.

SI. 78b ~ Autopneumatski prekidac 1 - Prikljucak dovoda; 2 priIdjucak odvoda 3 ~ gornji prekidni kontakt; 4 - dooji pomi­cni kon1akt od suplje ccvi; 5 -ldip sa supIji-

nom; 6-pokretni izoIator; 7 -primarni okidac

5 2

Rastavliac snage - Rastavljac snage prekida s(rujno leolo pri opterecenju, sto nije Dl0guce izvesti obicnim rastavljacenl, a primena prekidaca snage bi bila neeko-flOlnicna.

~astavljac snage (vidi s1. 78c) ima pored glavnih (2) i pomocne kontaktlle nazeve 3. Prj otvaranju nozeva zateze se opruga pomocnih noieva Icoji po tom vrlo brzo prekidaju strujno kolo. Pri otvaranju pomocnih nozeva elektricni Iuk ispari mali dec pregradnih ploea od ves­tackih niaSa 1, ciji razvijeni gasovi gase luk. Ploce I se menjaju posle vise stotine prekidanja.

81. 78e - Rastavljac snage RPO-104j4 (»Elektrosrbija«)

1 - pregradne ploce; 2 - glavni kontaktni no~ :levi; 3-pomocni kantaktni Dazevi; 4-pri­mami okidac; 5 - poluga za ukljuCivanjc;

6 - topJjivi osiguraci v.n.; 7 - izolatori

-6

109.

Za zastitu od preopterecenja primenJuJe se termicki pri­marni okidac sa bimetalima 4. Za zastitu od kratkog spoja moraju se upotrebiti topljivi osiguraCi visokog napona 6.

Podaci za rastavljace snage: V,,= 10 kV, In= 400 A, doz­voljena udarna struja kratkog spoja Iua= 90 kA, dozvoljena trajna struja kratkog spoja za 1 sec Itd= 25 kA, dozvoljena snaga iskljucenja bez topljivih osiguraca P Id= 3,5 MVA pri coscp = 0,1, odnosno 7 MVA pri cos cp = 0,8 ... 1. Snaga isklju­cenja uz topljuve osigurace prema osiguracima (vidi tab!. 47).

1.6 Topljivi osiguraCi visokog napona J; TopJjivi osiguraci se priInenjuju za osiguranje inanjih trans­

formatora do 35 kV, leao i za osiguranje naponskih transfor­matora. Topljivi osiguraci stite sarno od leratkih spojeva, a ne od preopterecenja,

Topljivi osiguraci visokog napona imaju cev cd porcelana iIi tvrde hartije ispunjenu peskom. U cev je izmedu metalnih krajeva postavljena srebrna zica odredenog preseka i duzine. Cev se moze umetnuti u driace (ce]justi), koji se nalaze na potpornim izolatorima (vidi slilm 79).

2

81. 79 - Topljivi osigurac visokog napona 1 - cev od porcelana; 2 - kapa od bakarnog lima; 3 i 4 - razne vrste celjusti; 5 - veze za prikljucivanje provodnika; 6 - potporni izolator;

7 - postolje od celicnog lima

Topljivi osiguraci svojim brzim iskljucenjem bolje stite postrojenje od dejstva kratkog spoja nego prekidaCi druge vrste. Medutim, njihova je primena ograrucena, jer se posle dejstva mora zameniti umetak i jer se ne maze ostvariti istovremeno topljenje osiguraca na sve tri faze.

Topljivi umeci se izraduju za sledece normirane struje: 2, 4, 6, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 60, 75, 100, 125, 150, 200 A.

110

- /"/, /'

(,;-;/-<.11/ -:ra""'-""-"I'"C'

.!:?&~/D. "~~. /~ h

Na strani visokog napona transfornlatora postavljaju se topljivi osiguraCi za pribliino dvostruku llOll1inalnu struju. Buduei da se transforrnator na strani niskog napana osigurava prema svojoj nominalnoj struji, to ee se u slucaju kratkog spoja na S:kUl?d~rnaj "strani is.l~piti sarno. osiguraCi na sekundarnoj stram kOJe Je lakse zamemt!.! U tablic! 11 dati su podaci za izbor topljivih osiguraca na strani visokog napona transformatora. Navedena tablica vaz! uz uslav, da je transformalor na strani niskog napona zasticen brzim topljivim osi!luracima iIi da tromi osigufaci postaje Sflll10 na pojedininl oclbznim ~odovima taka da nisu dirnenzionirani za celu nominalnu struju trans­forDlatora. Za osigurace kondenzatora nominalna struja osi­guraca iZ1108i priblizno 1,3 X nominalna struja kondenzatora. I za osigurace kondenzatora moze se upolrebiti tablica 11.

Tabl. 11

Nominalna snaga

transform.

_._--"--- _.-Napon mreZc v. n.

·~3 kYi 6 kV I 10 kV I ·-15~kV-

2 IZOLATORI U ELEKTRICNIM POSTROJENnMA

U elektricnim postrojenjima se primenjuju potporni provodni izolatori.

. . 1). Stru{om osigurac~ vccom od nominalne osiguravamo se i od top­l]cnJa oSlguraca usled struJnog udara pri ukljucenju transformatora.

III

Prema otpornosti na prelom, koji moze izazvati sila F u kp pri vrhu izolatora, a upravno na njegovu osovil1u delimo izolatore na grupe:

A sa dozvoljenom silom F do 375 kp B sa dozvoljenom silom F do 750 kp C sa dozvoljenom silom F do 1 250 kp

~,,/-x4::. \...,,2,1 Potporni izolatori) CJ'-CFi/v gt"~

Oni sluze za pricYdcivanje provodnika i aparata na po­stolje iIi zid. Na sliei 80 data je skiea potpornog izolatora za ullutrasnju montazu, a u tabllci 12 dati su merni podaci. Pot­porni izolator ima izolatorsko telo od poreelana, keramike iIi vestackih masa .. Na gornji deo izolatorskog tela pricYrScena je pomocLI kita kapa, a na donji deo prjrubnica. Kapa i prirubnica Sll od liven0g gvoida. JzoIatori za spoljnu montazu irnaju vise izrazenih j podvijenih rcbara radi boije izolacije od kise j vlagc.

Oznake po DIN normama: S - potporni izolator; R­okrllgla prirubniea; 0 - ovalna prirllbnica; Q - kvadratna pri­rubniea; A,B,C - grupe prema prelomnoj sili. Na primer SAR 10 znaCi -~ pa!rol'lli izolator sa prelomnom silom 375 kg I sa okruglom prirubnieom, za napon 10 kY.

\"::2 Provodni hoJatorij

Oni se primenJuju tamo gde je potrebno proves!i delave pod naponom iz jednog prostora u drugi bez propustanja vaz­duha, iIi ulja. Takav je slucaj kod uvoda dalekovoda u zgradu,

F

SI. 81 - Provodni izolator

112

f i: j

I I

II

u transformatorskim celijama, za transformatorske jzolatore i sliena. Na slici 81 data je skica provodnog izolatora, a u tablici 13 dati su merni podaci.

Tabl. 12

I F i Mere u mm

kV I ~~ I Ii, I a ! bid i d, I" elf I diu ! p I q-

-~37~~1 26rMi~1·1--80·~1271 MM" 11 00 112100 1113455' 9855 2 3751135 58' 261 M 12 ,11 90 32

10 375 190 62 27 M16 i 11 105 36 MIO 135 160 110 20 375 260 74 32 M16114 115 43 MI0 150 180 120 30 375, 345 74 321 M16 14 125 48 MlO 160 190 130

1 ' 750 i 110 751 34 M16 11 102 34 M16 140 170 110 10 ! 750 I 215 80 39

1

M20 ,14 130 48 MI6 175 215 140 20 'I 750 1 285 93 II 44 M20 I' 17 150 55 M16 205 250 160

.30 , 750 ,370 93 441 M22 ,17 165 160 MI6 225, 270 175

Tabl. 13 (de? e "j d&t(e//vef;.-(d r F 'I Mere u mm

Oznaka kV kg "H.T J[,'I-al b I ~c-'l~dC-,'1 elf DB I I I 750 1110 1145 751 30 34'-1-1102140 DB 10 10 750 1 215 240 80 35 48 14 130 175 DB 20 20 I 750 , 285 1 305 95 40 55 17 148 205 DB 30 30 i 750 i 370 ,390 100 I 40 60 14 160 190

Potporni provodni izolatori za 30 kV mogu se privre-meno upotrebi!i i za napone od 35 kV.

Precnik sipke za provodne jzolatore: d 1 za l10minalnu s!rujl! od 400 A iznosi M 16 (5/8"), a za 600 A iznosi M 20 d (7/8"), a za 1 000 A iznosi M 30 X 2 (RI"). ~? Q 0 -

3 SABIRN1CE J1 .2 G: !CZ.t!;·~T Sabinlice preuzim~;--- c]ektricnu ener~~ alternatora )...

1 prenose je na elektricnu lllrCZU.

3.1 Proste sabirniee

Za elektrane malih snaga i sa malim brojem strujnih krugova dolaze u obzir proste iii jednostruke sabirniee, jer su jEftiniJe i preglednije.

8 Elektrane i razvodna postrojenja ] 13

Generatori, transformatori merne grupe i ogranci ne prikJjucuju se na sabimice neposredno, nego preko prekidaca snage i rastavljaca. Ako se ad sabimice odvajaju vazdu~ni vodovi onda je potrebno sa svake strane prekidaca posta viti po jedan rastavljac. Drugi rastavljac obezbeduje rad na prekidacu i iskljucuje opasnost od prenapona usled atmosferskih praznje­nja. Aka je odvod izveden u vidu podzemnog kabla, onda

VAZOUSNI KABlOVSKI drugi rastavljac nije potreban, uko-OOVOD ODVOD liko kabl nije veza iZlllCdu dye elek-t f 1 trane. Na slici 82 pokazana je sema ~ ~ ~ prostih (jednostrukih) sabirniea.

I

£ ZA SOPSTVENE

POTREBE

6kV

SI. 82 - Sistem prostih sabirnica

w 1

U

SP

81. 83 - Sistem dvostrukih sabirnica (SP - spojni prekidac)

3.2 Dvostruke sabirnice U OVom slucaju svako polje (dovoda, odvoda, alterna­

tora, iIi transformatora) ima po jedan prekidac i po dva ras­tavljaca, koji omogucuju prikljucak strujnih krugova na prvi (I), iIi na drugi (II) sistem sabirnica (vidi sliku 83).

Ako na sistemu I treba obaviti neke radove onda se izvrsi prebacivanje radova sa sabimice I na II. Najpre se stave u paralelan pogon sabimice II ukljucenjem odgovarajuCih ras­·tavljaca, (na sliei 81 - desnih), a zatim se iskljnee rastavljaci povezani sa sabimicama I (levi).

114

Spoljni iIi sprezni prekidac olaksava po stupak prenos,; snage sa jednog sistema sabimice na drugi. Postupak je sledeci: prvo se ukljuci spojni prekidac (SP), a zatim svi otvoreni pre­kidaei koji su veza za drugi sistem sabimica. Posle toga se svi ranije zatvoreni prekidaCi otvorc. Na kraju se spojni prekidac iskljuci. Ovde nema opasnosti da se otvori opterecen rastavljac i time izazove tezak kratak spoj.

Preimucstvo dvostrukih sabiroica je sto se u slueaju smetnji na jed,nom sistelilu sabirnica moze pogon prebaciti na drugi sistem bez duzih prekida pagona. Ovaj sis/em se upotrebljava u svim vaznijim postrojenjima koja ne dopustaju prekid pogona za duze vreme, kao i kod velikih elektrana sa mnogo odvoda.

iii. . &- 7 ... 6,1o-'.2i'7.. 3.3 M~~!1.W_~g_,sabirDjce ~!!OZ\~-,-~~:.--

Glavni materijal za elektriene sabirnice je bakar (ell), ali dolazi u obzir i aluminijum (Al), za nzemljenje se mogu upotrebiti i eelicni pocinkovani provodnici (Fe). U odnosu na bakar, presek provodnika od aluminijllma pri is tom zagrevanju strujOlll vee; je 1,4 puta, a teiina je manja 2 puta, pa aluminijum moze ekonomicno zameniti bakar.

U elektricnim p-ostrojenjima visokog napona ugIavnom se upotrebljavaju goli bakami provodnici i bakarni kablovi. Izo­lovani provodnici se upotrebljavaju u pomocnim instalacijama niskog napona.

Provodniei se izvode u obliku okruglih iIi pIjosnatih pravo­uglih sipki. Okrugli provodniei upotrebljavaju se za precnike od

Tab!. 14

Tezina Dozvoljeno opterecenje Precnik Presek kg ampera

mm mm2 -m GoIi provo Obojeni

6 28,3 0.252 120 125 8 50,3 0,447 150 160

10 78,5 0,699 210 250 13 132,7 1,183 300 345 16

I 201,2 1,789 410 480

I 20 314,2 2,796 540 640 25

I 490,6 4,369 680 810

I 30 706,9 6,291 900 1100 I

,. 115

.. ~

6 do 30 mm, odnosno za nominalne struje do I 000 A. Podaci za okrugJe bakarne provodnike i za naizmenicnu strujn dati su u tablici 14. Rastojanje izmedu oslonaca (potpora) za okrugle provodnike od 6 do 16 mm precnika iznosi od 1,5 do 2,5 111,

pri cemu je za vertikalno postavljene provodnilee dozvoljeno vece odstojanje.

Za veca opterecenja i za veCi razmak oslonaca koriste se provodnici n obliku okruglih cevi, iIi profilisani provodnici. Pravongli pljosnati provodnici upotrebljavaju se za struje od oko 200 A pa navise, ali i za prikljucak ogranaka manjih struja na sabirniee i aparate lead je lakSi prikljucak pljosnatim nego ok, ruglim provodnicima. U tablici IS dati su podaci za pravougle (pljosnate) provodnike.

Tab!. 15 =-~I-

Profil I Presek mm I 111m2

Te I zina \.g _.

m I ...... .L __ ,40 .53

. I

Dozvoljcno trajno optcrecenjc (A)

--i-p;':~;~d~i'i~T2P;~~~d-;;ika : 3 prov~d~ill~-l . I-----~·

go I b(lje~J gola !bojcna i gola I bojena

I I

, 170

I 185 300 330

220 245 380 425 ~~·~·~II·~~~ g 1

I

I ,67 270 I 300 460 510

I •

30x5 150 1,34 400 450 700 780 40x5 200 50x5 250 60" 5 300 60xl0 600 80x5 400

1,78 520 600 900 1000

I 2,23 630 700 1100 1200 1550 1750 2,67 750 825 1300 1400 i 1800 1980 5,34 1100 1200 1860 2100 2500 I 2800 3,56 950 I 1060 1650 1800 2200 2450 ,

80xlO 800 100 x 10 1000 120 x 10 1200

7,12 1400 1540 2300

1

2600 3100 : 3450 I 8,90 1700 1880 2700 3100 3600 ! :~gg 0,68 2000 22()() 3200 3500 4200 I ,

Navedena tab1ica opterecenja naizmemcnom strujOlll vazi za uspravno postavljene sabirnice (duza strana preseka: je verti­kalna) i za povisenjc temperature provodnilca do 30"c' Razmale izml"'du paketa pojedinih provodnika u paketu jednak je debljini prgv'ldnika. Paketi provodnika se postavljaju, cia bi se ob"", bealld bolje hladenje. Bojadisu se samo spoljne povrsine paketa.'

Za provodnike u leieeem polozaju (duia strana preseka h je horizontalna) treba optereeenja iz tablice IS smalljiti:

Broj provo u paleetu gola: 1 I 1 21 3 I bojena ill 2 I 3 faktor smanjenja 0,85 0,8 0,751 I'o~' 0,85 0,8

116

U dugacke sabirnice iIi za prikljucak aparata na provodnike velikog preseka umecu se elasticne spojnice. One se sastoje od limova debljine od 0,1 do 0,2 mm, koji se savijaju U omeu pa se kad alurninijuma zavarc, a kad bakra stegnu zavrtnjima.

Boje za oznacavanje provodnika date su u tabliei 16.

Tab!. 16

Vrsfa istosmerna trofazna jednofazna struje naizmenicna

Oznaka P(+) N(-) R') s T R T provodnika

Boja crvena playa zuta zelena Ijubi- zuta Ijubicasta casta

Uzemljeni nulti vod i zemljovod: svetlosiva, bela ili erna (koja se jaee istice od pozadine) sa zelenim poprecnim prugama. Neuzenl1jeni nulti vod: svetlosiva bela iIi erna sa crvenim pru­gama.

Pljosnati provodnici se spajaju zavrtnjima, a okrugli skup­ljim koncentricnim stezaljkmna.

Dimenzionisanje sabirnica vrsi se u prVOl11 redu S obzi­fmll na zagrevanje. Opterecenje provodnika zavisi ne samo ad preseka, vee i od velicine spoljne povrsine. Tanki visoki pro­vodnici irnaju pri istam preseku vecll spoljnu povrsinu od pro­vodnika ciji se presek priblizava kvadratu, pa se mogu vise i opteretiti. Jz tih se razloga veee jacine slruje dele na nekoliko paralelnih preseka (pakcti provodnika). Pad napona uzima se II

obzir sarno kod dugackih provodnika i velikih jaCina struja; on ne bi trebalo da prcde 2%. U visokom naponu pri pro­racuninla oll1ovski pad napona se maze zanemariti, jer je induk­tivni pad napOl1a z11at11o veCi.

4 REGULISANJE NAPONA ALTERNATORA

Napon 11a krajevima ahematora zavisi ad opterecenja. Sa povecanjem opterecenja napon na krajevin1a alternatora opada i to utoliko viSe, ukoliko je faktor snage cos (<p) manji.

1) Umesto R, S, T, 0 provodnici se oznacavaju i sa satnim uglo­virna 0, 4, 8, N.

117

BuduCi da je potrebno da se napon alternatora ne menja, mora se napon alternatora reguIisati u vezi sa promenonl opte~ reeenja. Napon alternatora se regulise promenom pobudne struje i to taka da sc sa povecanjem opterecenja povecava i pobudna struja.

4.1 Alternatori sa stranom pobudom

Najcesee se struja pobude dobija iz posebnog pobudnog generatora, koji se izraduje kao otocna masina jedllosmerne struje. Obicno je pobudni generator 11lontiran na vratilu alter­natora, tako da je vratilo zajednieko i za alternator i za pobudni generator. M'edutim prenos sa vratila altcrnatora na vratilo pobudnog generatora moze biti posredan preko kaisa iIi zupca­

SJ. 84 - Serna alternatora sa po· budnim genemtorom

nika. Na taj naiSin svaki alterna­tor ima svoj pobudni generator koji nema veze sa drugim alter­natorima, niti uredajima.

Regulisanjem pobudne stru­je (J') alternatora vrsi se p01110-eu otpora (R) u otoenom kolu pobudnog generatora, a koje maze biti [uena i automatsko. Na slici 84 pokazana je serna za rueno regulisanje.

Ponekad se primenjuju dvo­struke pobudne rna sine, ako su

struje pobude vrlo velike, iIi ako postoji problem stabilnog regulisanja napona. U tom slucaju glavna poblldna masina iilla svoju pobudnu masinu (pomocila pobudna l11asina).

Snaga pobudnog generatora iznosi 0,3 do 3% i vise ad snage alternatora. Manje vrednosti odgovarajll za veee alter­natore. Napon pobude je od 65 do 115 V za manje masine i 115 do 400 V za vece masine.

Promena napona pri rastereeenju od n0111inalne struje do praznog hoda, bez promene pobudne struje i broja obrta, iznosi za normalue pagone za cos 'P = I oko 15%, a za cos 'P = 0,8 oko 35%. Ova razlika napona treba da se nadolcnadi regulisanjem pobudne struje.

118

4.2 Mali sinhroni genera tori sa samopobndom

Mali jednofazni i trofazni sinhroni genera tori Inogu do­hijati pobudnu struju iz svoje vlastite naizmcnicne struje pomocll specijalnog transformatora i slIve usmerace, a bez posebnog pobudnog generatora. Ovakvi genera tori nalaze siroku primenu u malim seoskim hidroelektranama i u malim Dizelovim elek­trananla. Oni imaju male dinlcnzije, jednostavni su za rukovanje i joftini. Tvornica »Rade Konear« proizvodi samopobudne ge­ueratore niskog napona 231/400 V za snage od 8 do 135 kVA.

Na slici 85 je pokazana elektricna serna samopoblldnog generatora. 1z senlc se vidi da je u izvode generatora ugraden primar k0111paundnog transfarmatora KT. Sekunclar je s jedne

SI. 85 - Sinhroni generator sa samopobudom (R. K.) KT - kompaundni transformator; Cr - rezonantni kondcnzator; Si -

silicijumska usmeraca; Z - zaStita usmc race

sirane vezan za napon generatora, a s druge strane preko llsme­race za pobudni nanl0taj generatora. U praznom hodu naiz­menicni napon generatora daje struju praznog hoda, preko

119

sekundara kompaundnog transformatora (koji u tom slucaju ima funkciju prigusnice) kroz silicijumsku suvu llsmeracu koja je usmerava i dovodi pobudni namot8j generatora.

Pri opterecenju genera torn kroz primarni navoj kOlJ1-paundnog transformatora prolazi struja generatora. Primarna struja izaziva u sekul1daru transformatcra dopunsku struju, koja je u svakoll1 trenutku proporcionalna optcrecenju. Ta se struja sabira sa pobudnom strujom praznog hoda i daje pobudnu struju za dotiCno opterecenje. Napon generatora Be odriava u granicama ± 2% cd pcddcne vrednosti. Rucnim regulisanjem maze se pcdesiti napan 11a stezaljkama generatora u granicama od + 5 do - 5 ad nominalne vrednosti.

Generator se pobuduje cim se zavrti, a pun nominalni 11apon se postize kad pogonska masina dosti[!.11e nominalni broj obrtaja. Napon generatora prakticno zavisi linearno od frekvcncije. Generator se moze cptereti!i do 25% iznad nomi­nalne vrednosti za vrcme 1 minute.

U pribor generatora spada: kompaundni transformator KT, slog kondenzatora Cr, siljcijum~ka usmeraca Si i zastita llsmerace Z. Pribor pobudncg kruga prigraden jc nasllprot

SI. 86 - Dimenzije sinhronog gcneratora sa samopohudom

pogonske strane i zasticen posebncm limenom kapom. U raz­vodnu tablu ugradcni Sll gIavni pre:kidnc, kao i D1crni j signalni uredaji.

Kondellzatori Cr odabranl su taka da budu u rezanansi s indliktivitetOlll sekundarncg navoja kompnundnog tra11sfol'­n1atora pribliino ked nominalnc frekvencije. Zbog toga se po­buduje u vrla kralkom vremenu, a promena olpora prakticno ne utice 11a veliCinu pobudne struje. Prema tome, ne dolazi do pada napona zbog zagrevanja pobudnog navoja.

120

U labEci 17 u vezi sa slikom 86 dati su osnovni podaci o samopobudnim trcfaznim sinhronim generatorima 231/400 V

frekvencije 50 Hz.

Tab!. 17

No'minalna I Primljena r ~tep~~ ftczina--I Dimenzije za smestaj -I snaga sna a 11IS,ko~)s~ I g~n. sa ---"1 I u I T i

cos 9=0,8: g ccr:.l:1, !pnborom: H, _ I L _ I i

kVA 1 kW i KS I-c,~;-I-~i-'-"---n-;-,~-----I ~-~~---- ".--~-.------- •• - --". I

S 10 12.5 16 20 25 32 40 50 63 80

100 135

11 = 1 500 obr /roin !

~,4 i :~:~~~~- g~l :~g I ~g~ "':1~ ~!~ :g,si

l ig,8 ~~ ~~g '\ g~ I ~~~ 1j~ !i~

16 24,7 88 260 225, 960 530 425 20 30,8 88,3 280 225 985 530 425 25,61 38,7 90 305 250 930 578 475 32 47,8 91 370 250 960 578 475 40 59,2 92 400 250 990 578 475 50,4 74 92,5 640 315 1295 755 660 64 93,7 93 : 700 315 1315 755 660 80 116,5 935' 780 315 1355 755 660

108 i 156,2 94',L~~~_.L.~~_~I~_7~:_,_r:~ .--~"C"C"'C~-

11 = 1 000 obr/min

1--8"""i-~AT 10,7

10 8 I 13 4 , 12, 16 20 25 32 40 50 63 80

100

5

I

10 12,8 16 20 25,6 I 32 ,

~,41 64 80

16,4 21 26 32,2 40,5 50 62 77 96

118

,

I , i

I , 1

- , 82,8 , 270 83,2

I 305

84,1 330 i 84,4 370 I

85,8 550 I 86,9 610 88 660 89,1 780 90,5 820 92 920

-225 950 250 925 250 950 250 980 315 1265 315 1290 315 1325 355 1275 355 1305 355 1210

I , i ,

I I

530 530 530 578 578 578 755 755 755 838 838 778

4.3 Automatsko regulisanje napona alternatora

I I

I

425 4"5 -425 475 475 475 660 660 660 675 675 675

Rueno regulisanje napona retko se primenjuje u malim i beznacajnirn elektranama, jer se 0110 ne moze dovo1jno brzo prilagcdili promeni opterecenja. Normalno se u elektranama

121

primenju]e automatsko brzo regulisanje napona. Postoje razni tipovi automatskih regulatora napona, ad kojih cemo objasniti sarno neke.

Regulator napona sa ugljenim plocicama razradila je firma Simens. Upotrebljava se za male i srednje snage. Na slici 87 pokazan je princip dejstva.

Napon se regulise pomocu promenljivog atpora u obliku stuba od ugljenih plocica 5, koji je smesten u pobudnom kolu pobudnog generatora. Otpor stuba obrnuto zavisi ad pritislea izmedu ugljenih plocica. Pritisak se ostvaruje P01110CU elektro­magneta 2 i poluge 4. Na elektromagnet deluje napon aHernatora preko naponsleog transformatora I (ako je vis ok napon). Kada napon alternatora poraste, jezgro elektromotora Vllce naviSe levi kraj polugc 4 tako, da se smanjuje pritisak izmeclu ugljenih ploCica 5. Smanjenjem pritiska otpor stuba raste sto ima za poslcdicu smanjenje pobudne struje, a time i napOll alternatora.

R S r

SI. 87 - Regulator napona sa uglje-nim plocicama

1 - naponski transformator; 2-elektromagnet; 3 - vazduhni amor­tizer; 4 - poluga; 5 - stub od ugljcnih plocica; 6 - opruga; 7 -

prebacac

Obrnuto, aka se napon alternatora smanji, vllena sila elektro­magneta 2 popusti, opruga 6 sabije ugljene plocke, otpar stuba se smal1ji a tjme se povecaju pobudna struja i napOli aIternatora. Prebacaeem 7 se 1110ze iskljuciti u slucaju kvara automatski regulator, a ukljuciti otpornik za rueno regulisanje.

Vibracioni regulator napona sistema Tirrill razradila je firma AEG. U pobudllO kolo pobudnog generatora ukljucen je na red omovski atpor, koji se maze premostiti sa dva kontakta. Kada se kontakti uklj uee i otpor premosti, elektromotorna sila Ep pobudnog generatora raste po krivoj 1 na slid 88. Kad se kontakti iskljuce, ukljuCi se u pobudno kolo otpor i elektro­motorna sila (EMS) opada po krivoj 2. EMS postepeno raste

122

i opada zbog indnktivnog otpora pobudnog navoja pobudnog generatora. Ako se ukljuCivanje i iskljucivanje (vibriranje) kon­takta vrSi dovoljno brzo EMS odrzace se u uskom pojasu (deo 3 na slici 88). Zbog induktivnosti pobudnog namotaja alternatora, struja pobude alternatora, a time i napon U bice prakticno kon­stantnL Aka treba napon alternatora smanjiti, ouda se kon­takti drze nesto duze otvoreni, tako da EMS opadne po krivoj 4, posle cega se opet nastavi vibriranje kontakta. Ako treba foar-----,-:::::::;:;=-­napon alternatora povecati, Ep % anda se kontakti drze duze 80

ukljnceni. 60

Na slici 89 prikazana je uproscena seina veze vib­racionog regulatora. Na semi su kontakti 2 i 3 ulcljueeni. Otpor 1 je prenlosten, pa 81. 88 - Karakteristika regulisanja vib-napon pobudnog generatora raciollog regulatora raste. EJektromagnet 4 obrce polugu 5 i rastavlja kontakte 2 ad 3. Rastavljanjem kontakta ukljueuje se otpor I u kola pobude i napon opada. Vucna sila

to

9

" S T

r------ -----+-, : 5'

SI. 89 - Serna vezc vibracionog (Tirilovog) reguJatora 1 - otpor u kolu pobude; 2 i 3 - kontakti; 4 - elcktromagnct prikljucen na napon pobude; 5 - poIuga; 6 - opruga poluge; 7 - elektromagnet prildjucen na napon alternatora; 8 - poluga; 9 - otpor za podesavanje

napona; 10 - naponski transformator

123

elektromagneta opada i opruga 6 panovo ukljucuje kontakte 2 i 3, sto ima za posledicu ponovo premoscenje otpora 1. Na taj nacin se kontakt 2 stulno ukljucuje i iskljueuje - vibrira. Za to vreme kontakt 3 ostaje nepomican.

Ako se alternator optereti napon mu poraste, pa 6e elektro­magnet 7 preko poluge 8 spustiti kontakt 3. U tom slucaju kon­taktu 2 trebace vise vrcncena da se ukljuCi sa kontaktom 3. Gtpor 1 ostaje duze ukljucen j napon opada. U novo.1 ravnotezi kontakt 2 vibrirace nesto nize, to jest regulisani pobudni napon biee manji i odgovaraee krivoj 5 na slici 88.

Ako iz ma kog razloga treba izmeniti napon koji se regu­lise to se moze postiCi pomoeu otpora 9 u kolu elektromagneta 7.

Pri veCim pobudnim strujama kontakti 2 i 3 ne uklju­cuju otpor 1 neposredno, nego preko naroCitog relea jer kon­takti 2 i 3 ne mogu izdrZati jrece struje.

Regulatore napona sa sel<torima razradila je firma BBC. Na slici 90 prikazana je uproscena serna veze. Pogonski dec

____ J SI. 90 - Serna veze regulatora napona sa sektorima (BBC)

1 - valjak od aluminijwna; 2 - opruga; 3 - sektor od aluminijuma; 4 - kontaktne lamelc; 5 - savitljiva veza; 6 - reguJacioni otpor; 7-navoji kretnog sislema; 8 - kondcnzator; 9 - aktivni otpor; 10 - na-

ponski transformator

124

regulatora je u stvari nlaIi jednofazni indukcioni motol', ciji kratkospojeni rotor ima oblik aluminijumskog valjka 1. Na statoru se 11alazi kretni sistem ciji Sil navoji 7 prikljuceni preko naponskog transformatora 10 na nap on generatora. Rotor je koeen oprngom 2, tako da je njegov ugao zaokretanja sraz­meran naponu generatora. Kretni sistem je prikljucen jedno­fazna, pa da bi u svim polozajima va1jka postojao kretni spreg ugradena je pomoena faza sa dodalkom aktivnog otpora 9 i kondenzatora 8. S osovinom valjka I je u vezi kontaktni sektor od aluminijuma 3 preko opruge 2. Regulacioni otpor 6 sastoji se ad otpornih spirala, koje su prikljucene na kontaktne lamele 4. Pri obrtanju valjka 1 se kontaktni sektor 3 kotrlja po lamelama 4, tako da lcratko spaja vise iii manje otpornih spirala. Kako su iste ukljucene u kolo pobude pobudnog generatora, to se time regulise napon generatora. Manji generatori (do 350 kVA) imaju jedan sektor, a veci dva do cetiri sektora sa odgovarajuCim regu­lacionim otporima vezanim na red. Pri povecanju napona gene-1'atora rotor se pokrece u smeru kazaljke 11a satu, a pri smanjenju napona suprotno. Specijalnim uredajem koji u slici nije oznacen, regulator u prvonl IDOJnentu povecanja napona ukljuci vise otpora nego sto odgovara definitivnom regulisanju, a zatim vrati otpore na odgovarajucu meru. Ovim se dobija u brzini regu­lisanja s obzirom 11a uticaj samoindukcije po bud nag namolaja.

Regulisanje maze bili astatieko i statieko. Kod astatickog regulisanja regulator reguliSe napon na konstantnu visinu, neza­visno od opterecenja, to jest nezavisno od polozaja valjku l. Staticko regulisanje iUla tako podesen sistem opruga, da napon malo opada kad optereee11je raste i obrnuto. Za paralelan rad alternatora neophodno je staticko regulisanje, jer bi se inace moglo desili da neki genera tori iskljuce sve otpore a drugi ukljuce. Problem je analogan kao kod regulisanja brzine obrta­nj3 turbina.

Kod statickog regulisanja napon opada sa opterecenjem (nagnuta karakteristika). Napon se moze podi6i, taka da i pri optereeenju ostane stalan. Taj se postupak nazi va stabilizovanje a postize se delovanjem struje opterecenja preko strujnog trans­formatora 3 (vidi sliku 91) 11a kretni sistem regulatora preko narocitih otpora.

125

Kompatfitdovanjem se pri regulisanju uzima u obzir i pad na­pona pri opterecenju u spojnim vodovima za udaljene potrosaee.

Mllgnetni regulator napona je savremeni regulator napona. Napon generatora transformisan i usmeren dovodi se u mag­netni pojaeavac (transduktor), gde se uporeduje sa konstantnim

3

2

L _____ .... L _____ ...J

SI. 91 - Serna veze statickog regulisanja napona alternatora u paralelnom radu

1 - regulator napona (simbolicki); 2 - naponski transformator; 3 - strujni transformator za stabilizaciju; 4 - prebacac; 5 - otpornik za podesavanje

napona; 6 - otpornik za ruene regulisanje

upravljackim naponom dobijenim iz specijalnog uredaja. Razlika upravljackog napona i napona generatora pojacana u trans­duktom daje struju koja preko pomocnih uredaja deluje na pobudni generator, a preko njega oddava napon generatora.

126

1

I ! *

I I ,

5 ZASTITA ALTERNATORA (/::;

Alternatori su vazan i skupocen deo elektnine, pa moraju biti zasticeni od mogucih ostecenja, narocito od poslediea kratkih spojeva, Uz osetljivu zastitu alternatori mogu biti laksi i manjih dimenzija. U slucaju spoljasnjih kratkih spojeva zastitni uredaji iskljucuju alternator sa sabirnica. U sIucaju unutrasnjih kratkill spojeva nije dovoljno sarno razdvojiti alternator od sabirnica, jer ce struja kraz nlcsto kvara i dalje proticati do god postoji pobuda i dogod se alternator obrce. Alternator se ne maze dovoljno brzo zaustaviti zbog inercije rotirajucih masa. Ostaje da se iZVfSi razlllagnecenje to jest da se Inagnetno polje panisti. Polje se ne sme sllvise nagio ponistiti prekidanjem strujnog kola, jer bi doslo do opasnih prenapona. Magnetsko polje se mora postepeno ponistiti pretvaranjem magnetne ener­glJe u pogodnim otporima u toplotu.

U zastitn alternatora spada i signalisanje kvarova. Selektivnost zastite naziva se sposobnost zastite da iskljuci

samo osteceni deo postrojenja iIi mreze.

5.1 Razmagnecenje alternatora Razmagnecenje se maze postiCi na vise nacina. Najcesci

slueaj je ukljuCivanjem omovskog otpora u pobudno kolo po­budnog generatora, kao sto se vidi nn sliei 95 pod 6. Normalno je otpor premosten jednim prekidacem. U slueaju po-trebe se prekidac otvara i na taj naein otpor uk:1ju­Ci u kolo pobude. Uklju­cenom otPOfU se energija magnetskog polja pretvara u toplotn uz istovremeno smanjenje pobudne struje. Kad se pobudna stmja dovoijno smanji maze se prekiuuti bez posledica. Razmagnecenje se maze povezati sa zastitom od pozara, na primer ubaciva­n jem ugljendioksida u opti­eajno hladenje alternatora.

A

KA ZASTITNOM UREEJAJU

81. 92 - Uredaj za razmagnecen]c alter­natora sa dva otpora

127

Kod veCih alternatora pri razmagnecenju se ukljucuju dvostruki otpori, i u pobudno kolo pobudnog generatora (Rp) i u pobudno kolo alternatora (Ra), kao sto je pokazano na slici 92.

Oba olpora su nonnalno premoslena pomocu dvopolnog automatskog prekidaca (P). Kad prekidac iskljuci aba kontakta, istovremeno se ukljuce oba otpora. Smanjenje pobudne struje bice brze nego u prvom slucaju sarno sa jednim otpofOln.

Napomenimo, da postaje uredaji za razmagnecenje pamocu promene polariteta pobudnog generatora, kao i pomocu za­letnog motora.

5.2 Zastita od kratkog spoja izvao aiternatora i od preopterecenja

Ako prekidac, odnosno osigurac najblizi alternatoru na elektricnoj mreti zataji, iIi aka dode do kralkog spaja na sabir-

R

5

T

SI. 93 - Sema malog alternatora niskog napona sa topJjivim osigu­

raCima

128

R 5 T lIt cJj I

81. 94 - Serna malog altematora visokog napona sa primarnim oki~

dacima

'j

I .1

nieama, onda alternator stiti zastita od kratkog spoja, koja iskljuci alternator sa sabirniea. Ova zastita moze bili kombi­novana sa signalisanjem preopterecenja.

Mali alternatori niskog napona obiono su zasticeni samo topljivim asiguracima kao na slici 93, iii automatskim zastitnim prekidaCima kao na slici 85. Mali alternatori visokog napona obiono su zasticeni prekidaCima sa primarnim okidacima (kao na slici 94).

Veliki i selektivna, to

vazniji alternatori imaju jest imaju razne zastite

relejnu zastitu koja je od kojih svaka deluje

SI. 9S - Zastita od kratkog spoja i preopterecenja izvan alternatora

1 - strujni transform~tori; 2-strujno maksimalno i termicko rele; 3 - VIe­mensko rele; 4 - okldac alternatora; 5 - okidac za razmagnecenje; 6 _ otpornik za razmagnceenje; 7 signal za uzbunu' kl- kontakt za maksi~ malnu struju; k2- kontakt za preoptereeenje; k3- kontakt vremenskog relea

nezavisno. Na sliei 95 prikazan je tip relejne zastite veceg alter­natora od kratkog spoja izvan alternatora i sa signalisanjem preopterecenja.

Ova zastita ima tri maksimalna sekundarna strujna relea 2 sa dva kontakta i jedno vremensko rele. Ako dode do kratkog spoja na elektricnoj mrezi iii na sabirnicama strujno rele 2 ukljuci kontakt kj, koje uspostavi strujno kolo iz izvora jednosmerne

9 Eiektrane i razvodna postrojenja 129

struje kroz vremensko rele 3. Posle izvesnog vremena, ako se uzrok kratkog spoja ne ukloni, vremensko rele ukIjuci kontakt k, i preko njega oslobodi okidac 4 i time iskljuci prekidac. Istovremeno se aktivira i okidac 5 uredaja za razmagnecenje. Uredaj za razmagnecenje nije lleophodan, pod uslovom da brzi regulatori dovoljno brzo snize povisenje napona. Strnjni trans­formatori 1 postavljaju se iza alternatora, da bi ova zastita mogla posluziti i kao rezervna zastita u slucaju kratkog spaja u samom aIternatoru. Ako dade do dllzeg preopterecenja, ter­micki uredaj (bimetalna traka) u reIeu 2 ukIjuci kontakt k2 koji ukljuCi signal za upozorenje 7.

U postrojenjima trofazne struje bez uzemljenog zvezdi,ta, dovoljno je da se relei, odnosno okidaci postave u dve faze. Kod postrojenja s uzemljenim zvezdistem potrebni su releji u sve tri faze. Sigurnosti fadi prepofucuje se, da se vaznija po­strojenja zastite u sve tri faze.

Struja koja aktivira rele obicno je 1,2 do 2 put a veea od nominalne struje, a vreme okidanja je oko 0,5 sek. duze ad vre­mena okidanja sledeceg dela postrojenja. Signalisanje preoptere­cenja deluje pri preopterecenju preko 20% od nominaille struje.

5 3 D·, .. 1 "·t ~0 ~/ . herenCIJa na zastI a L_/~"/~---::> .... ~/,..

Ova za,tita deluje pri kratkom spoju izn((du faznih navoja u alternatoru. Prineip je pokazan na sliei 96.

Difereneijalno rele 4 je svojim krajevima min vezano za sredine spojnih provodnika, koji povezuju na red dva potpuno jednaka strujna transformatora 1 i 2. Strujni transformatori 1 i 2 teze da zatvore strujna kola kroz diferencijalno rele 4 u suprotnim smerovima. U pogonu bez smetnji su obe struje jednake. Njihova diferencija je jednaka nuli, pa kroz rele nece proticati struja. Vidi pune strelice na slici 96. U slucaju kratkog spoja izmedu faza SiT ee kroz strujni transformator 1 teei mnogo jaca struja, nego kroz transformator 2, jer se strujni krug kroz primar transformatora 1 zatvara kroz mesto kratkog spoja 3, dok se strujni krug kroz transformator 2 zatvara kroz mnago veei otpor prijemnika i elektricne mreze. Osim (oga iz paralelno vezanih generatora doticace s(ruja ka mestu kvara, pa se u transformatoru 2 moze cak i promeniti smer struje. U

130

sekuudarirna strujnih transformatora 1 i 2 nece vise biti jednaka struja a razlika (diferencija) ovih struja proticace kroz diferen­cijalno rele (vidi isprekidane strelice). Rele ce UkljllCiti struju iz izvora jednosmerne struje kroz okidac prekidaca i kroz okidac uredaja za raz­nlagnecenje.

Na slici 97 data je potpuna trofazna serna diferencijalne zastite. Krajevi strlljnih transfornlatora 1 j 2 su vezani s jedne strane medusa buo neposredno, a s druge strane preko veze u zvezdu. Maze se upot­rebiti jedno trofazno rele (kao na slici 97) iIi tri jednofazlla. Kontakti k3 i k4 sluie du se po sic dejstva zastite prekine besko­risno proticanje jednosmerne struje kroz okiduce prekidaca i uredaja za razmag-necenje.

" , T

t----+

\

, .. 81. 96 - Princip

diferencijalne zastitc 1 i 2 - strujni trans­formatori; 3 -mesto kratkog spoja; 4 -diferencijalno rele

81. 97 -" Tropolna serna diCe--

5 rencijalne zaStite 1 i 2 - strujni transfonnatori; 3 - okidac prekidaca, 4 -- okidaci uredaja za razma­gnccenje; 5 - trofazno dife-

rencijalno rele

Diferencijalno rele stupa u dejstvo kad razlika struja dostigne oko 30% od nominalne struje (proradna slruja), a sa zakasnjenjem od 0,05 do 0, I sek.

9' 131

Diferencijalna zastita zasticuje onaj dec postrojenja, koji se nalazi izmedu strujnih transformatora 1 i 2. Kratki spojevi izvan zasticene zone ne deluju na diferencijalno rele, jer su u tom slucaju U oha strujna transformatora iste promenc, pa nen1a diferencijalne struje.

Alternator i transformator su u blok vezi, kad sacinjavaju celinu koja se ne moze rastaviti rastavljaCima. Strujni transfor­matori 1 i 2 su u ovom slucaju razliCitih karakteristika (razliciti odnos preobrazaja, razlicite dimenzije), taka da maze doCi do diferencijalnih struja (struje greske) i pri ispravnom pogonu. Struje greske rastu sa opterecenjem, tako da moze doCi do pog­resnog okidanja. Proradna struja se ne sme uzimati suvise visoko.

c/\/VVV\,;e ,WINV'

Sl. 98 - Princip stabilizo~ 2 - vane difcrencijalne zastite

1 i 2 - strujni transforM matori; 3 - okidni sistem~ 4 - pridrzni sistem; 5 -opruga za pode.savanje pro­radne struje; 6 - kontakti

jer bi rele postalo neosetljivo. Zbog toga se u ovakvim sluca­jevima primenjuje stabilizovano diferencijalno rele, Ciji je princip pokazan na slici 98.

Stabilizovano rele ima okidni sis tern 3 vezan na strujne linije kao obicno diferencijalno fele i pridrzni sistem 4 vezan na red sa strujnim transformatorima. Struja greske koja raste sa opterecenjem tezi da ukljuCi kontakt 6 relea, ali to sprecava pridrzni sistem, cija vllcna sHa isto taka raste sa opterecenjem i koja deluje nasuprot VUCllOj sili okidnog sistema. Rele ce proraditi tek kad kroz okidlli sistem prode i diferencijalna struja usled kratkog spoja izmedu zasticenih faza.

Na sliei 99 data je serna veze diferencijalne zastite alter­natora i transformalora u blok vezi. Primenjeno je stabilizo­vano diferencijalno rele 3, koje se danas primenjuje i za zastitu samog alternatora. Pomoclli strujni transformator 4 potreban je kod spoja transformatora Yd 5 radi dovodenja struja pri­marne i sekundarne strane u jednakost po fazi, a ako strujni

132

.. ~.

;Ji ':.,. ... '.{,' t{~'{{"1 i; ~.' ''''1f1;

Ii '<.~~", ,.,,,-;> 41 .

transformatori 1 i 2 nemaju isti odnos preobrazaja, onda dovodenje u jednakost po velicini.

za

~ tJ

SI. 99 - Stabilizovana diferencijalna zaStita za alternator i transformator

,,\1

u blok vezi 1 i 2 - strujni transfof* matod; 3 - stabilizo­vano diferencijalno rele; 4 - pomocni strujni transforrnator sa td na-

motaja

3

'r 'Ii"'"'. "~ .. '.' '.If "' ... '. ,,"

I}J "

~,.~ t i~~ ~~ ,V ~v ~ ~ II ~ }

v-'<ij ~Ii ~. r:f" ,. if:~ ,.~' ,

,?\ Jc;;V (~, ./ \ L. ~X'Y '.'. Jlv.\\ ,\ . ,~\J hlJ ("

'I."; CY ,-u t~J_

~~\,. \11" 5.4 Zastita od mcduzavojnog spoja I",.;;y'ff \':r ',(

To je zastita od lcratkog spoja izmedu zavojaka iste faze. ,: Jedna od vrste zastita pokazana je na sliei 100. Primar tro- ~, " faznog naponskog trallsformatora 1 vezan je Sv jedne strane ~ \\"",\\ za faze R, S, T, a s druge strane u zvezdu. Zvezdlste naponskog r' ~' transformatora je povezano sa zvezdiStem alternatora preko \ \~,. neuzemljenog provodnika. Sekundarni navoji naponskog trans- \ '\~\" formatora 2 vezani su u otvoren trougao, Ciji Sll krajevi pri- ,~ kljuceni na rele 5. U normalnom pogonu sva tri fazna napona ~»;:r su jednaka i njihov geometrijski zbir je ravan nuli. Ako dode '~" do spoja izmedu zavojaka jedne faze (na primer faze T), onda " '" ce se napon te faze smanjiti, jer je smanjen aktivan broj zavo- ''': jaka. Fazni naponi prenose se sa primarnog na sekundarni nal110taj naponskog transformalora. Posto sad a nije vise geo-

133

metrijski zbir napona ravan nuli, to cc se na otvorenom trouglu sekundara, u kome se naponi sabiraju, pojaviti visak napona, koji dovodi do aktiviranja relea 5. Primena iznad 3 MW.

5.5 Zastita od povisenja napona /~~" Do poviSenja napona moze doci pri naglom rasterecenju

alternatora. Napon alternatora u hidroelektranama moie kratko­trajno postici i dvostruke vrednosti od nominalnih, pa je po­trebno predvideti zastitu. Za pogon sa parnim turbinama ova

RST SI. 100 - Zastita od meouzavojnog kratkog

spoja j od povisenja napona I-primar naponskog transformatora; 2-sekun­dar vezan U otvoren trougao; 3 - drugi sekun. dar :rCZ<l:ll U zvezdu; 4 - izvod za prikIjucak mermh lllstrumenata; 5 - rele za zastitu od mcduzavojnog spoja; 6-rele za zastitu od

povisenja napona

zastita nije neophodna, jer regulatori broja obrta i brzi regu­laton napona mogu ova] porast ograniCiti. Za zastitu sluze naponski relei koji, kod prekoraeenja neke podesive vrednosti

"napo:,a dduju na uredaj za razmagnecenje. Obieno je mognce podesavan]e u opsegu 100 do 200% od nominalnog napona. Rel~ se prikljucnje" nezavisno od brzog regulatora napona, obleno na naponske lZvode namenjene instrumentima za merenje.

Na sliei 100 je kombinovana zastita od meduzavojnog kratkog spo]a sa zastltom .od povisenja napona. Naponski transformator I~a tn namota]a. Na izvode drugog sekundarnog namot,ya 3. k?JI sluie za prikljueak instrumenata za merenje pnkl]uce11o ]e I rele za zaslItu od povisenja napona 6.

5.6 Zastita namotaja stalora od kratkog spoja sa masom (zemIjom)

Obicno su tri fazna navoja alternatora vezana u zvezdu a napon zve~dista prema zemIji u ispravnom pogonu je nula: Ako namota] statora dode u spoj sa zemIjom izmedu zvezdista

134

i kraja faznog navoja, zvezdiste ce dobiti napon prema zemlji izmedu nule i punog faznog napona. Prema tome zastita od spoja sa zemljonl moze se povezati sa promenom napona zvezdista prema zemlji.

Na sliei 101 pokazana je sema veze zastite od spoja sa zemljom alternatora i transformatora u blok vezi. Izmedu zvez­dista i zemlje prikIjucen je naponski transformator 3 sa eijeg

Sl. 101 - ZaStita od spoja sa zcmljom altcrnatora u blok vezi sa transformatorom 1 - mesto kratkog spoja; 2 - transfor~ mater; 3 - naponski transformator; I]

4 - otpornik; 5 - rele

se sekundara preko otpornika 4 odvodi jedan dec napona na pros to zemljospojno rele. Ako je zvezdiste aIternatora nepri­stupaeno, moze se alternator uzemljiti preko vestackog zvez­dista pomocu specijalnog transformatora sa 5 jezgara, kao sto se vidi na slici 102 pod 4. Zastita je selektivna, to jest spojevi sa zenlljom izvan alternatora prakticno ne utiCll na rele 5, jer izmedu primarnog i sekundarnog namotaja transformatora 2 ne postoji provodna elektricna veza, nego samo nlagnetna.

Na sliei 102 pokazana je sema zaslite od spoja sa zom­Ijom za alternatore koji rade neposredno 11a sabirnieama. Zbog selektivnosti zalltite upotrebljeno je vatmetarsko rele 3 sa dva navoja. Izmedu alternatora i sabirnica prikljucena su tri strujna transformatora u takozvanoj zbirnoj sprezi 2. Oba zvezdista vezana su za strujni navoj relea 3. Naponski navoj relea pri~ kljucen je na krajeve otvorenog trougla, koji je u stvari sekun­darni namotaj transformatora sa pet jezgra 4. Primarni namotaj

135

je uzemljen predstavlja vestacko zvezdiste prikljuceno na sa­birnice.

--

Ih

r-:: 2 t hI hI F

~ I I r.!

:! D KA UR£OAJU H ZA IlAZMAGN.

1'- '-'

, , t - 4

+ 3 uu

ouu

-.!-t

SI. 102 - Zastita od spoja sa zemljom alter­natora, koji je ncposred­no prikljuccn ua sabir-

nice

1 - spoj sa zemljom; 2 - strujni transforma­tori u zbirnoj vezi; 3 -vatmetarsko reJe; 4 -naponski transformator

sa pet jczgra

tJ normalnom pogonu su oba navoja relea nepobudena. Ako dode do kratkog spoja sa zemljom na mestu I, struje zemljospoja ce teci kao sto pokazuje strelica na slici. Kroz strujni navoj relea teCi ce zbirna struja. Istovremeno ce doti i do napona na krajevima otvorenog trougla, odnosno napon­skog navoja relea, tako da ce rele 3 reagovati. Rele nece reago­vati na spojeve sa zemIjom izvan alternatora, jer u tom slucaju zbir siruja u zbirnim strujnim transformatorima bice nula. Treba napomenuti da su u slucaju spoja sa zemljom sve 3 struje u trans­formatorima sa pet jezgra j u zbirnim sirujninl transformatorima u fazi, jer se u stvari struja spoja za zemljom deli u tri grane. Za alternatore u paralelnom radu postoji jedan naponski trans­formator sa pet jezgra (4), a na otvoren trougao njegovog sekun­dara vczani su paralelno svi naponski navoji relea 3.

Postoje i druge vrste sema za zasiitu od spoja sa zernljolll, od kojih samo pominjemo kombinaciju zastite od spoja sa zem­ljom namotaja siatora sa diferencijalnom zastitom.

5.7 Zastita namotaja rotora alternators od spoja sa zemljom

Spoj sa zemljom rotornog namotaja na jednom mestu nema vecih posledica, ali dvosiruki spoj prelllostice jedan deo na­motaja. To moie dovesti do razliCitog fiuksa pojedinih polova

136

i u vezi s tim do opasnih mehanickih oscilacija masme. 1z tih razloga spoj sa maSOlll narnotaja rotora veCih alternatora (iz­nad 2 MW) treba signalisati. Na slici 103 pokazana je jedna takva zastita.

Pobudni namotaj JK stavlja se pod dejstvo naizmenicnog napona preko pomocnog naponskog transformatora 2 i zastit­nog kondenzatora 3. Kad nema spoja sa zemJjom kroz kon­denzator prakticno ne teee struja, jer strujni krug nije zatvoren,

81. 103 - ZaStita namotaja rotora od spoja sa zemljom 1 - maksimalno strujno rele; 2 - pomocni transfcr­mator; 3 - zastitni kon­denzator; 4 - zvucni signal;

5 - kratki spoj

R s-'-7'-

tako da rele 1 ne reaguje. Ako dode do kratkog spoja na mestu 5, onda ce preko sckundara transformatora 2 i kondenzatora 3 poteci struja koja se zatvara preko lllesta kratkog spoja i uzem­Ijenog kraja transformatora 2. Rele I ce proraditi i ukljuCiti zvucni signal 4.

5.8 Kompietna zastita vecih alternatora

Pored opisanih postoje i druge za stite, kao na primer zastita od nesimetricnog opterecenja, zastlta od promene frek­vencije i druge. Na sliei 104 pokazana je sema zastite veCih alternatora visokog napona u parnoj elektrani, koji rade par.a­lelno i koji su prikljuceni neposredno na sabirnice. S~ sablr­nica visokog napona odlazi jedan vazdusni vod J, koji Je snab­deven odvodnicima prenapona 8 radi zastite od atmosferskIh praznjenja. Radi vece sigurnosti odvodnieima prenapona su zasliceni i sarno alternatori, kao i njihova zvezdiSta. U blok vezi ova dopunska zastita nije potrebna. Sa sabirnica odlazl i jedan podzemni kablovski vod II, za koji nije potrebna za-

137

·-·------····'-·--1

~::::7' --~:

138

stita od atmosferskih praznJenja. Pri pogonu sa parnim tur­binama nije potrebna specijalna zastita od povisenja napona, a pri pogonu Sa vodnim turbinama se uzima u obzir.

U semi nije ucrtana signalizacija. Na semi je oznaceno sa: 1 - rele Za zastitu statora ad kratkog spoja izvan alter­natora; 2 - kombinovano rele za zastitu od kratkog spoja izvan alternatora i od preopterecenja; 3 - odvojeno vremensko rele; 4 - diferencijalno trofazno rele; 5 - rele za zastitu 1'0-

tornog namotaja (za alternatore iznad 2 MW); 6 - rele Za zastitu statora od spoja sa zemljom (za alternatore iznad 1 MW); 7 - zVllcni signali; 8 - odvodnici prenapona; 9 - rastavljaci; 10 - prekidac za alternatore; 11 - prekidac za vazdusni odvod; 12 - prekidac za kablovski odvod; 13 - naponski transformator sa pet jezgra i tri namotaja; 14 - ureclaj za razmagnecenje altematora R, S, T - sabirnice 10 kV; _ sabir­nice za jednosmernu struju 110 V.

6 UKLJUCrVANJE ALTERNATORA U PARALELAN RAD 'i;' (SINHRONOV ANJE) v

Pre ukljucenja alternatora u zajednicki rad sa drugim izvorom naizmenicnc struje 1110raju se prethodno ispuniti sle­dcCi uslovi za oba izvora:

a) naponi moraju biti jednaki po velicini (E = U); b) naponi moraju biti u fazi (-1: E, U = 0); e) frekvencije moraju biti jednake (/, = j,,); d) redosled faza mora biti isti (U, V, W = R, S, T).

Proveravanje prva tri uslova vrsi se prilikom svakog uklju­cenja alternatora u paralelni rad, a cetvrti uslov proverava Se sarno pri 1110ntazi alternatora nu sabirnice.

Ukoliko ovi uslovi nisu ispunjeni nastaju pri uldjucenju alternatora elektrieni i mehanicki udari, koji u najgorem slu­caju mogu dovesti do ispadanja svih izvora na elektricnoj mrezi, to jest do potpunog sloma mreie.

Sinbronovanje moze biti rueno, poluautomatsko i pot­puno automatsko.

6.1 Rueno sinhronovanje

Upotrebljava se za manje eiektrane. Doterivanje napona po velicini i fazi kao i doterivanje frekveneije je rueno. Posle sinhronovanja, ukljucivanje aHematora 11a sabirniee je opet

139

ruena. Na slid 105 pakazana je serna ruenog sinhronovanja za alternatore visokog napona. Alternator G1 je ukljucen 11a

sabirniee, a G2 treba ukljuciti. Po stupak je sledeci: cep za vezu sa pomacnim sabirni­

eama se premesti iz kontakta 1 i 2. Prekidac 3 za vezu gIavnih i pomocnih sabirniea je iskIjucen, a isto taka i gIavni prekidae 4 za vezu aIternatora G2 sa sabirnicama. VeliCina napona alter­natora doteruje se regulisanjenl pobudc, sto se kontrolise na voltmetru V2. Napon sabirniea pokazuje voItmetar VI' Ucestalost se dotcruje regulisanjenl brzine obrtanja pogonske masine, a kon­tralise se na duplam frekvenemetru If Kad se izjednaee pokazi­vanja na VI i V2 i na dvostrukcm frekvenemetru II ukljuci se prekidae 3. Aka fazne sijaliee 10 svetle, a nulli voltmelar Vo

•

, : =====::l======::l==::::::±::-_=_-= ___ ;

51. 105 - RueDo sinhronovanje l-kontakt bez cepa; 2-kontakt sa ceporn; 3-prekidac za vezu glav­nih i pomocnih sabirnica; 4 - prekidac alternatora; 5 - kontakt za da­ljinsko ukljucivanje; 6 - kontakt rastavljaca; 7 - voltmetar giavnih sabir­nica; 8 - voltmetar pomocnih sabirnica; 9 - dupJi frekvencmetar; 10 -

fazne sijalice; 11- nulti voltmetar

nije na nuli, znaCi da jos nije postignuta jednakost u fazi (veza sijaliea na gasenje), to jest polovi alternatora nisu u islom polozaju. Zaokretanje polova postize se kratkotrajnom promenom broja obrta pogonske masine. U stvad fazne sijalice ce se naizmeni­eno paliti i gasiti, a nulti voltmetar oscilovati oko uule, jer uvek

140

postoji i neka razlika u frekveneiji. Ukoliko je izvrseno tacnije podesavanje, razmak izmedu paUenja i gasenja bice sve duzi. Kada se fazne sijalice ugase, a nulti vaItmetar umid na nuli svi su uslavi ispunjeni i alternator G2 se maze ukljuciti na sabirnice. Na sliei 105 prekidae 4 moze se daljinski ukljuCiti pomoeu kontakta 5.

Kontakt 6 se otvori kad se iskljuce rastavljaCi odgovara­juceg alternatora i 11a taj nacin onelllogucavaju da iskljucen alternator sl11cajno dode pod napon preko pomocnih sabirnica i naponskog transformatora. Uobicajeno je da se sinhrono­vanje vrsi na fazama R i S.

Umesto dva voltmetra VI i V2 moze se upotrebiti jedan dvostruki voltmetar, a umesto nultog voltmetra sinhronoskop. Za mala postrojenja niskog napona nisu potrebni naponski transformatori, a umesto dva voltmetra moze se upotrebiti sarno jedan sa prebaeaeem. "" ,,/'

6.2 Poluautomatsko i automatsko sinlironovanje ,,' /" Co

U poluautomatskom sinhronovanju se rucno doteruju svi potrebni uslovi za paralelan rad (jednakost napona po velicini i fazi i jednakost frekvencije), a kad su svi uslovi ostvareni alternator se automatski ukljuci na sabirnice.

Uredaj za automatsko sinhronovanje ima aparaturu koja deluje i na turbinski regulator, i na pobudu alternatora, tako se automatski ostvare svi uslovi za paralelan rad. Isto tako se automatski ukljuCi alternator na sabimiee u najpovoljnijem trenutku.

Ovakvi se uredaji primenjuju u velikim elektranama, a narocito su padesni kad je potrebno brzo paralelno sprezanje masina, kao na primer kod rezervnih i pOluocnih masina.

7 JEDNOSMERNA STRUJA U ELEKTRANAMA NAIZMENICNE STRUJE

Jednosmerna struja se koristi za pogon raznih signalnih, zastitnih i komandnih uredlja, za rezervno osvetljenje i slicno. Uz izvor jednosm~rne struje mora se predvideti i akumula­torska baterija, tako da u slucaju nekog kvara raspolazemo sa nezavisnim izvorom energije. Jednosmerna struja se dobija iz

141

naizmenicne pomocu l11otor-generatora, preobrazajnika, iIi usme­raca. UobiCajen napon jednosmerne slrnje je 110 V, a mogu doci u obzir i naponi ad 24, 60 i 220 V.

Napon punjenja aknmulatorske baterije je veCi od napona praznjenja, pa se zato napon izvora mora podiCi prilikom pu­njenja. Na slici 106 je data sema uredaja za punjenje akumu­latorskih baterija pomocu povccanja napona generatora i sa prostim prekidacem. Prilikom punjenja akumulatorske baterije mora se mreza jednOS111erne struje iskljuciti, jer je napon gene­ratora veCi od napona mreze.

Po zavrsenom punjenju se celijskim prekidacem iskljuci jedan deo celija baterije, a zatim ukljuci mreza. Prilikom pra­znjenja akumulatorske baterije njen napon opada, pa se mora odrZavati dodavanjem llovih celija pomocu celijskog prekidaca.

_.L-..... __________ ..... _'---"-_

81. 106 - Serna generatora sa akUDlulatorskom baterijom i prostim prekidacern

1 - ampermetar generatora; 2 - ampermetar za pokazivanje u dva SlUcra (za punjenje i praznjenje baterija); 3 -- voItmetar sa prebacacem; 4 -- prost akumulatorski prckidae; 5 - maksimalno-minimalni prekidae (sa releorn povratne struje); 6 i 7 - prekidaCi za vezu akumulatorske bate­rije sa sabirnicama; 8 - prekidaCi odvoda u rnrciu; 9 - topljivi osigu-

raei; 10 - dopunske cclijc; 11 - osnovne cclije

Aka zelimo sistem, koji omogucuje davanje struje mrezl i za vreme pUlljenja akumulatorske baterije, moramo upotre­biti dvostruki celijski prekidac. Na slici 107 pokazana je sema uredaja sa dvostrukim celijskim prekidacem.

Pri punjenju je prebacac I prebacen na desni kontakt i taka akumulatorska baterija vezana na red sa generatorom preko rueice 3 prekidaca. Rucicom 3 se reguli,e napon, od-

142

nosno struja punjenja, koja se preko tacke ill vraca u generator. Istovremeno jedan deo struje preko ruCice 3, dopunskih celija i rueice 4 dolazi u mrezu i preko tacke m se vraca u generator. RuCicom 4 se regulise napon mreze.

Postoje i druge senIc uredaja izvora jednosmerl1c struje sa akumuIatorskim baterijama, na primer uredaj sa glavnim i dopunskim generatorolll, uredaj sa uSlllcracinla i odgovarajucom aparaturom za regulisanje.

Napon akumulatorske baterije podiie se vezivanjem aku­mulatorskih celija na red. Napon jedne svelOe napunjene (olovne) celije iZllosi UI = 2,1 V, najveci napon pri kraju punjenja U2 = = 2,75 V, a najmanji napon pri kraju prainjenja u = 1,83 V.

"­'~ L _________________ l t-

.--~~-----------------+------------~~~+-<­..J

81. 107 - Serna generatora sa akumulatorskom baterijom i dvostruldm celijskim prekidacem

1 - prebacac: 2 - dvostruki celijski prekidac; 3 - rueica za regulisa11je napona punjenja baterije; 4 - rucica za regulisanjc napona mreZe

Zadatak 11 - Odrediti ukupan, osnovni i dopunski broj akumuJatoT­skih celija uredaja za punjcnje sa generatorom i dvostrukim celijskim pre­kidacern. Napon mrcie U = 110 V.

Ukupan broj celija Z ~ U/llG~ 1I0/1,83 ~ 60. Broj osnovnih i:clija Zl = Uiuz= 110/2,75 = 40. Broj dopunskih celija Z2=Z-ZI""·~ 60-40 = 20.

Zadatak 11a ......::.. Odrediti ukupan, osnovni i dopunski broj akum. celija sa prostim cclijskim prekidacern. Napon mreze U = 110 V.

Ukupan brej celija Z ~ U/uo~ 1I0/l,83 ~ 60. Broj osnovnih eelija Z1= UjllI= 110/2,1 = 52. Broj dopunskih celija Z2=Z-Z1= 60- 52 = 8.

143,411

/

III ELEKTRANE U RADU ,,!,.I rt'/C( OV/,-,'II)( -I . .? 17:,-,

1 DlJAGRAMI OPTERECENJA 6f)'l· U , Elektricna energija se ne moze euvati u rezerv( nego se

mora proizvoditi u trenutku kada je potrosae trazi. Potrebe potrosaca se menjaju u toku vremena, pa je potrebno pozna­vati izvesne karakteristike u potrebama potrosaea, kako bi se mogla ostvariti ekonomicna proizvodnja elektricne energije

Opterecenje elektrane (P) je trenutna vrednost snage kojom potrosaeko podrueje optereeuje elektranu. Optereeenje se menja u toku dana, a meri se u kW iIi MW pomocu instrumenata za direktno citanje, iii registrujucih instrumenata koji belete pro-111enU optereeenja na pokretnoj traci.

Proizvodnja elektricne energije (W) je mera pretvaranja raspolozive energije u elektriel1u, radi zadovoljenja potrosaca. Proizvedena elektricna energija se meri u kWh, iIi MWh (I MWh = 1 000 kWh). Brojna vrednost se dobija iii citanjem na elektricnhn brojilirna, iIi izracunavanjenl sa povrsina adgo~ varajucih dijagrama.

Maksimalno opterecenje (Pm• x) je najve';e optereeenje u toku jednog vremenskog perioda, na primer dana iii· godine.

1.1 Dnevni dijagram opterecenja

Dnevni dijagram optereeenja predstavlja grafieki promenu optereeenja u toku 24 sata. On moze biti neposredno snimljen porno ell registrujueeg vatInetra, a maze se i nacrtati prema polu­casovnom i casovnorn citanju sa instrumenata i upisivanju u odgovarajuce formular~,! Oblik dijagrama zavisi od vrste potro­saea, od velicine potrosaekog podrucja, kao i od dana u sedmici iii godini. U sedmici su karakteristicni radni i praznicni dani,

144

U godini su karakteristieni dijagrami letnjeg, zatim zimskog i prolecno-jesenjeg proseenog dana.

Na slici 108 prikazan je dnevni dijagram opterecenja jednog karakteristienog zimskog dana (a) i jednog letnjeg dana (b) za elektranu sa maksimalnim optereeenjem od 50 MW. PotrosaCi su osvetljenje industrija nekog grada. 1z PlMw]

dijagrama vidimo da postoje dva vrha u kome je e1ektrana kratkovremeno napregnuta, dnevni vrh i vecernji vrh, a u no6nim i popodnevnim easovima je elektmna neop­terecena. N"arocito je vecernji vrh izrazen u elektranama koje daju energiju pretezno za osvetljenje, dok industrijski potrosaci ublazuju razliku

, 10

o

1-

, -

I I I I . I i I ~<; '1--1-" ... -f-! I I ~

, i

If i l' "1 !I I ' " , ,6

" , ~,

8 12 16 20 :U h __ (fASOYI

izmedu maksimalnog i mini~ 81. 108 _ Dnevni dijagram optcrcccnja malnog opterecenja. Dalje pri- a - zimski dan; b - letnji dan mecujemo, da se iduci ka letnjim danima. veeernji vrhovi pomeraju u kasnije sate. Na slici 108 je maksimum optereeenja za zimski dan u 17 sati (50 MW), a za karakteristican letnji dan u 20 sati (25 MW).

1.2 Godisnji dijagram opterecenja

Dnevni dijagram optereeenja daje sliku promene optere­cenja u toku 24 h. Za analizu godisnjih promena nema svrhe nizati svih 365 dnevnih dijagrama jedan za drugim, jer bi takav dijagram bio nepregledan. Zbog toga se godisnji dijagram konstruise tako, da pokaze koliko je koje optereeenje trajalo casova u toku godine. Tacna konstrukcija bi se mogla dobiti sabiranjem odgovarajuCih podataka iz dijagrama svih 365 dan'k, Takva konstrukcija je suvise dugotrajna. Konstrukcija sa do-' voljnom tacnoseu maze se dobiti na sledeei naein. Odabere se jedan karakteristican dan za zimski i jedan za letnji period. Zatim se pretpostavi da zimski period traje 210 dana, a letnji 155 dana u godini. 1z svakog karakteristienog dana odredi se koliko je koje optereeenje trajalo casova dnevno, zatim podatke 0

10 Elektrane razyodna postrojenj(l 145

/~

,', "

dnevnom trajanju rnnozimo za zimski pericd sa 2]0, a za letnji J" sa 155. Kada se podaci za aba perioda saberu, dobijamo ukupno o trajanje pojedinih opterecenja u toku godine. Jos tacnije kon­'\! strukcija godisnjeg dijagrama se maze dobiti, ako se godina

It podeli na tri perioda: zimski sa 60 prosecnih dana, letnji sa ISO /~i:. i prolecno-jesenji sa 155 dana.

J Zadatak 12 - Prema podacima iz dijagrama dnevnog opterecenja za jedan zimski i jedan letnji prosecan dan na slici 108, konstruisati godisnji dijagram oplerecenja.

Res e n j e: Iz dijagrama vidimo, da na primer optere~ cenje od 5 MW. u zimskom dunu traje svih 24 casa, a u letnjem 20 casova. Opterecenje od 30 MW traje u zimskom 10 casova, dok se u letnjem danu ova oplerecenje uopste ne postize. Po­daci za fazna opterecenja svedeni su u tabeli 18.

Tabl 18 ---

Dnevno optcre- Godisnje trajanje opterecenja - casova Opte- cenje - casova recenje

I I I MW Zimski Letnji Zima Leta

dan dan 210 dana 155 dana Ukupno -_.

2,5 24

I 24 5040\#'. 3720 J'I 8760

5 24 20 5040 3 100 I 8140 10 19,4 16,4 4074 2542 6616 15 17.2 10.3 3 61~ 1597 5209 20 16.2 4,6 3402 713 4 lIS 25 14.8 - 3100 - 3 lOB 30 10,0 - 210O - 2100 35 5.1 - 1071 - 1 071 40 4.0 - 840 V' - 840 45 2,2 - 462 _ - 462

. (t Prema podacima iz tabliee 18 naertan je na slici 109 go-__ 1'jr~ disnji dijagram opterecenja u razmeri 1,5 MW = 1 mm, 300 ca-

1\ soya = 1 mm.

, 1 tJ '-", 1.3 Srednje opterecenjc

Proizvedenn energiju predstavlja II odredenoj razmcri povrsina izmedu dijagramske krive godisnjeg iIi dnevnog dija­grama i koordinatnih osovina. Da se iz dijagrama optereccnja

£_,," 146

'.'7:'i/ @ ,€l ( !\, I\,. 1\;_ 'w~ v.. ... '\J w,.

--:;;- ~-I&-J /Jfe-drjtJopl-ereceyu

odrcdi Cdg~jUCa energija, potrebno je prvo odrcditi dija­gramsku povrsinu S u mm2, a zatim se odredi razmera za energiju x [kWh/mm'] i naposletku se izracuna odgovarajuca energija W = S' x [kWh].

Encrgija rv koju je elektra­na proizvelu za vreme T trajanja opterecenja (T=24 casu za dnev­ni, a 8760 casova za godisnji dijagram opterecenja) mogia bi se proizvesii za isto vreme pri nekom stalnam srednjem opte­recenju Psr - Srednje opterecenje cema dobiti aka povrsinu VV pretvorimo u pravougaonik sa osnovom T i visinom Psr-

SI. 109 - Godisnji dijagram tra­janja opterccenja

Zadatak 13 - Iz godisnjeg dijagrama opterecenja na slici 109 izracunati proizvedenu elektricnu energiju II MWh i srednje opterecenje II MW.

Res e n j e: Mereci srafiranu dijagramsku povrsinu na slici 109 dobijamo S = 389 mm2. Povrsina od 10 X 10 = 100 mm2 odgovara energiji od IS X 3000 = 45000 MWh, na osnovu cega dobijamo razmel'll x = 45 000: 100 = 450 MWh/mm'. Pro­izvedena energija iznosi

W = S· x = 389x450 = 175050 MWh Srednje opterecenje iznosi

W 175050 P" ~ --- ~ ---- ~ 19,98

T 8760

1.4 SaNnilac opterecenja

Sacinilae opterecenja (m) je odnos srcdnjeg (PST) i maksimalnog opterecenja (Pm ax)

,-

Sacinilac opterecenja moze najYise iznositi 1. Za elektranu je povoljnije da sacinilac opterecenja bude sto Yeti, jer ce u tom slucaju troskovi proizyodnje energije biti 11lanji. Sacinilac opterecenja zavisi od vrste potrosaca i od veliCine potrosackog podrucja. U tablici 19 dati su orijentacioni padaci za sacinilac opterecenja 111.

Tabl. 19

Vrsta potrosaca

Kancelarije Aparati za domaCinstvo

PotrosaCi osvetljenja

Mali motori Veliki motori Tramvaji

m

0,07

0,10 ... 0,15

0,10 ... 0,20 0,30 ... 0,35 0,40 ... 0,45 0,40 ... 0,45

Potrosacko poctrucje

Selo Mali grad Vcliki grad Vece industrijsko

m

0,07 0,14 ... 0,28 0,23 ... 0,40

podrucje 0,34 ... 0,45 Podrucjc koje daje viSak energije elektrohem.

industriji i 51. 0,68 ... 0,91

BuduCi da u potrosackom podrucju ima raznih vrsta po­trosaca, bice ukupni sacinilac opterecenja rezultantni saCinilac pojedinih vrsta opterecenja.

Sacinilac opterecenja moze se poboljsati poyoljnim raspo­redom rada pojedinih grupa petrosaea. Zbog toga se odredllju tarife s povlasticama obzirom na cenu kWh u odredenim caso­virna povoljnim po rad elektrane.

1.5 SaciniIac rezerve

Zbir 110lninalnih snaga svih alternatora u el.ektrani naziva se instalisana snaga elektrane i obelezavamo je sa Pi- Sacinilac rezerve (r) je odnos instalisane snage elektrane (Pi) i maksi­malneg opterecenja e1ektrane (Pm ax)

Pi r=--.

P max

Sacinilac opterecenja je obiCno veti od 1 i iZ110si od 1,0 do 2,0. Instalisana snaga je veca od maksimalne, jer se mora racunati na rezervnu masinu obzirom na moguCi kvar pojedinih nlasina i na redovne revizije masina.

Obicno vece eJektrane imaju tri pogonska agregata, od Icojih jedan pokriva vrsno opterecenje, i jednog rezervnog agre­gata. Vrsno opterecenje se obicno smatra opterecenje vece od

148

dYe trecine maksimalnog opterecenja. Snaga rezervnog agre­gata je po pravilu jednaka 8nazi najyeceg agregata. Vezivanjem vise elektrana u zajednicki sistem~ mogu se pojedine elektrane koristiti kao rezervne clektrane. To su obiono zastareJe elek­trane, koje se zbog ncekonomicnosti normalno ne koriste u sistemu.

1.6 Sacinilac istoYremcnosti

Instalisana snaga prijemnika (P,,) u nekom podrucju je zbir nominalnih snaga svih elektricnih prijemnika prikljucenih na mrezu. Ona je veca od maksimalnog opterecenja elektrane, jer svi prijemnici nisu istovremeno ukljuceni. Sacinilac isto­vremenosti (g) je odnos maksimalnog opterecenja eJektrane (Pm ax) i instalisane snage prijemnika (P,,).

Pmax !(~--

Pp

Sacinilac istovremenosti je manji od 1 i krece se u gra­nicama od 0,2 do 0,91). Po elektranu je povoljno da bude sto manji, to jest da sto vise prijemnika bude ukljuceno u isto vreme. Ukoliko je sacinilac istovreme-nosti manji, elektrana moze da - l snabdeva vece podrucje.

1.7 Trajanje iskoriscenja iii upotrebno vreme elektrane

Uobicajeno je da se racuna ne sarno sa saciniocenl optere­cenja (m) nego i sa trajanjem iskoriscenja elektrane (h) II ca­sovima.

Trajanje iskoriscenja vrsnog opterecenja (hm) je broj casova u kome bi elektrana, radeCi

SI. 110 .' Trajanje iskoriscenja elektrane hm i hi

stalna sa maksimalnim opterecenjem (Pmax), proizvela istu energiju (W), koju je u toku godine stvarno proizvela. Vidi

1) Za gradska stambena naselja maze se sacinijac istavremenost

d ... 0,85 d .

o redlll IZ g =, 0,15+V-;;-' g e Je 11 broj stanova (po S. Rusk-u).

149

sliku llO. To znaCl povrSIl1U W na sliei 110 treba pretvoriti u pravougaonik sa visinom (Pmox). 1z W = Pmax . hm dobijamo

I W v

lm=--casova Pmax

Trajanje iskoriscenja hm ima istu ulogu kao opterecenja i 111ozen10 posta viti vezu

sacinilac

W Psr-T hm~·--~---~l11· T.

Pmax Pmax

Trajanje iskoriscenja inslalisane snage (hi) odnosi se na instalisanu snagu (Pi), pa mozemo pisati

W P". T T h,~- ~--~~l11.-.

P£ Pmax ' r r

Za nase nove elektrane moze se orjjentaciono prosecno racunati sa hm = 5 000 ... 6000 casova.

Zadatak 14 - Prema podacima sa godisnjeg dijagrama opterecenja na sliei 109 izvrsiti podelu snage elektrane na agre­gate i odrediti podatke za: 111, r, 11m i hi.

Res e n j e: Prema dijagramu godisnjeg opterecenja vrsno opterecenje je iznad.

2 2 -Pmox~-x 50MW ~33,3 MW. 3 . 3

Osnovno opterecenje koje se skoro ne menja, iznosi oko 5 MW, a sa malim promenama oko 10 MW. Vrsno opterecenje iznosi 50-33,3 = 16,7 MW, a ostatak od 23,3 MW je dija­gramsko promenljivo opterecenje. Opredelicemo se za 4 alter­natora: jedan od 10 MW za osnovno opterecenje, jedan od 20 MW za dijagramno opterecenje, jedan od 20 MW za vrsno opterecenje i jedan rezervni od 20 MW. Alternator od 10 MW za osnovno optere6enje je najvise iskoriscen (oko 90%), a od 20 MW za vrsno opterecenje najmanje (oko 10%).

150

Instalisana snaga elektrane: P,= 10+3 x20 = 70 MW. Sacinilac opterecenja: m =P" :Pmax =20 :50 =0,4. SaCinilae rezerve: r = Pi: Prnux= 70: 50 = 1,4. Trajanje iskonscenja vrsnog optere6enja:

hm= Ill· T = 0,4x8 760 = 3 504 casova.

Trajanje iskoriscenja instalisane snage:

T 8760 h, ~ 111· - ~ 0,4 x ----. ~ 2 503 cas ova

r 1,4

2 PRO[ZYODNI TROSKOY[ ZA 1 kWh

Godisnji troskovi za proizvodnju elektricne energije mogu se podditi na stalne i promenIjive. Stalni troskovi ne zavise od proizvodnje, nego od instalisane snage, a promenljivi tros­kovi Stl srazmerni proizvodnji.

U stalne troskove spada na primer: anuitet i doprinosi, an10rtizacija, investiciono odrzavanje, pogonska i llpravna re-zija, licni dohoci radnika i drugo. .

Promenljivi troskovi se u termoelektranama sasto]e od troskova za gorivo i ostalih pogonskih troskova (hemikalije za pripremu vode, ulje za podmazivanje i drugo) koji sacinja­vaJu aka 10% od troskova za gorivo.

Stalni godisnji troskovi iznose

A = Pi" a . p [Din],

gde je: Pi [kW] - instalisana snaga elektrane; a [Din/kW] -investicioni troskovi po 1 kW instalisane snage; p - sacinilac koji pokazuje, koji procenat od ukupnih investicionih troskova otpada na stalne godisnje troskove.

Promenljivi godisnji troskovi iznose

B = Pi· hi" b [Din]. J!

gde je h, cas ova - trajanje is­koriscenja instalisane snage Pi; b [Din/kWh] - promenljivi tros­kovi za proizvodnju 1 kWh.

Ukupni godisnji troskovi pro­izvodnje iznose K=A+B=h a· p+P,. h,· b [Din].

Troskove proizvodnje I kWh do bioemo ako ukupne godisnje troskove podelimo sa ukupnom go­disl~iom proizvodnjom Pi" h, [kWh]

K a·p [Din] k= P,.h, ~h,+b kWh·

'0 9

8

7

,;

s

• , , ,

:, I I I

i

~ ,

-h6'"

! ~

I

'p . ,,~RNA EL.

f'~~d I I [- -

;U)OO 4000 6000 8000 A 81. 111 - Uporedcnje troSkova proizvodnje 1 kWh termo i hidw roc)cktranc U z3visnosti od tra-

janja iskoriScenja

151

1z ave jednacine mozemo zaldjuciti, da su proizvodni troskovi po 1 kWh utoliko manji, ukoliko je trajanje iskoris­cenja hi elektrane vece, jer Sll a, p i b za odredenu elektranu stalne vrednosti.

Na slici III prikazana je graficki zavisnost proizvodne cene I kWh od trajanja iskoriscenja hi za jednu terllloelektranu i za jednu hidroelektranu. lz dijagrama se vidi da za tacku C pama i hidroelektrana imaju istu proizvodnu cenn po I kWh. Ova trajanje iskoriscenja zove se granicno trajanje iskoriscenja. Za trajanje iskoriseenja veee od granicnog ekonomicnija je hidroelektrana, a za manje termoelektrana.

Zadatak 15 - Odrediti granicno trajanje iskoriseenja ho i odgovarajuce proizvodne troskove ko za termoelektranu i hidroelektranu. Za termoelektrann je: a] = 120 000 Din/kW; P! = 14%; b] = 3 Din/kWh (uglavnom za gorivo). Za hidroelek­trann: a2= 210 000 Din/kW; P2=' 11%; b 2 = 0 (Din. starih).

Res e n j e: Za granicno trajanje iskoriseenja sn proiz­vodni troskovi po kWh za obe eleletrane isti Ie! = k 2, iii

odakle

111E.! + b, ~ a,P2 + b, ho ho

210000 x 0,11-120000 x 0,14

3-0

110 = 2 100 casova godisnje

Ie ~ a2P, + b ~ 210 000 x 0,11 o h ' 2100 o

.. 11 Di~. kWh

3 ~:~lUFIKA CD;\_~§_LEK,[l<I5:t'.JUlNERGIJEi- d,1, J.''",1.._.

{)(jJ' Ck7I 'IV" ,. i!~11m 3 1 Pansalna tarlfa . I·J I v ~(j{/ if " .. . G!

Ova tarifa se primenjuje u nedostatku elektricnih brojila. PotrosaCi placaju mesecni iznos, koji se odreduje prema nomi­nalnoj snazi prikljucenih prijemnika, iIi brojn i vrsti prosto­rija. Malo se upotrebljava, jer daje lllogncnost zloupotreba i jer ne daje vece prihode pri poveeanoj potrosnji.

3.2 Obicna kilovatcasovna tarifa "".

Obraeun se vrsi prema ntrosenoj energiji n kWh, a koju pokaznje elektrieno brojilo. PotrosaCi koji npotrebljavajn e1ele­tricnu energiju i za osvetljenje i za pogon obicno imaju dva brojila, jedno za osvetljen,e i jedno za pogon, jer se razlikujn tarife za osvetljenje i za pogon. Nedostatale ove tarife po elek­trann je n tome, sto ne daje podstreka za veen potrosnju.

3.3 Dvojna tarifa L k\ ~

Obraenn se vrSl prema pokazivanjn brojila, ali je razli­cita cena po kWh u razliCito vreme. Za vreme veCih optere­ccnja elektrane (danjn) cena po kWh je veca, a za vreme manjih (nocul) cena je manja. Ova tarifa povoljno ntiee na saeinilac opterecenja elektrane. Potrebna sn narocita brojila, takozvana dvotarifna brojila.

3.4 Tarifa maksimainog opterecenja .. ,

Predvida se placanje lllaksimalne snage s jedne strane, a s druge strane placanje potrosene energije u kWh prema po­kazivanju brojila. Aleo opterecenje prede odredenn granicn, placa se veca cena po kWh za potrosenu energiju. p.,trebna su naroCita elektricna brojila za pokazivanje maksimalnog opte­recenja. Ova tarifa povoljno ntiee na elektranu, jer smanjuje vrhove opter ecena .

3.5 Blok tarifa .-:

Po ovoj tarifi se elektricna energija iznad odredene potro­snje pla<fa po nizoj ceni. Blok tarifa obnhvata osnovni doprinos, koji se odreduje prellla instalisanoj snazi prijemnika, broju soba n stann, iii povrsini obradivog zemljista. Ova tarifa utiCe na placanje potrosnje eleletricne energije, jer se sa vecom po­trosnjom energija dobija jeftinije.

1) Kao nocna smatra se potrosnja izmedu 21 i 6 Casova.

153

3.6 Tarifa za velike potrosaee, r

Za pojedine velike potrosaee mogu se primenjivati i spe­cijalne tarife. Tako na primer moie se primeniti stepenasta ta­rifa, za koju se potrosnja u prvom stepenu obracunava po naj~ visem stavu, a u svakom sIedecclu stepenu cena se smanjuje.

U industriji se primenjuju i klauzule 0 fakloru snage. tako da potrosae mora platiti posebnu taksu po reaktivnom kWh, ako je prosecan cos 'P pao ispod ugovorene vrednosti (obieno 0,85). Cilj ovih dopuIlskih laksa je da potrosae u svom delo­krugu izvrSi popravak faktora snage, na primer pomocll kon­denzatora. Za ovaj tarif11i oblik potrebna su jos i brojila reak­tivne energije.

0&' /Ji"_.

Zadatak 16 - Potrosae moze da bira dve tarife:}­obienu tarifu po brojilu sa 16 Din/kWh vise 30 dinara za titanje brojila i takse i 2 - blok larifu sa 7 Din/kWh vise 300 dinara doprinosa i taksa. Za koju meseenu potrosnju je povoljnija blok tarifa.

Res e uj e: Ako mesecnu potrosnju u kWh oZIlaCimo sa x, biee meseello platanje po obienoj tarifi 16 x+30, a po blok tarin 7 x+300 u dinarima. Granienu potrosIlju pri kojoj je placanje isto dobijamo iz 16 x+30 = 7 x-]-300, odakle se dobija

300-30 x~ 30 kWh.

16-7

Prema lome za mesecnu potrosnju preko 30 kWh je po­vo1jnija blok tarifa (cene su u starim dinarima).

4 CRPNO-AKUMULACIONO POSTROJENJE

U izvesnim slucajevima postoji mogucnost da se ener­gija u elektraui u toku dana na neb naCin akumulise, i da po­jedini delovi postrojenja budu dimenzionisani za srednje, a ne za maksimalno opterecenje. Takav je slueaj sa crpno-aku­mulacionim postrojenjem (s!ika 112), koje radi u sistemu sa drugim elektranama.

154

Svaki agregat ovog postrojenja sastoji se od crpke 1, vodne turbine 5, i sinhronog motora 3, koji maze da radi i kao sinhroni generator. Turbine i crpke vezane su preko cevovoda sa akumulacionim rezervoarom, koji moze biti i vestacki izgraden.

Srednje opterecenje prcLlzima neka na primer terrnoelek­trana. Kada opterecenje opada ispod srednjeg (nocu), onda visak elektricne energlje koristi crpno postrojenje, leoje crpe ~ vodu u akumlliacloni rezervoar 8. U tom slucaju njegove sin-

"', p_ hrone Inasme rade kao matorl, a turbine 5 Sll U prazllom hodu. -" ~" ~.J \'~, I(ada opterecenje u sistemu naraste iznad srednjeg, akul11ulisana ~!, \ vada se iz bazena 8 pusti u turbine 5, spojnica 2 se iskljuci, a \ \V sinhrona masina fadi leaa generator. Na taj nacin se dobija po-

(~\) treb~na ene~ :a~krice vrhova opterecenja.

) \: )" i ~ ( SI. 1 2 - Crpno~akumulaciono 4

)

\ \-.: \ postrojenje

,:) j 1 - crpka; 2 - spojnica; 3 - sin­I ~ /' hroni motor koji radi i leae gene~ \;..\,....J \ rator; 4 - elektricni vod; 5 - vod-,K! naturbina~6-zatvaraczacrkpku;

.. ~:.~ \~ 7 - zalvarac za vodnu turbinu; \'<'\"( 8 - akumulacioni rezervoar;

Ovakvo opterecenje je ekonomieno kada su terenske pri­like povoljne, tako da investiije Za hidraulicno postrojenje ne budu suvise velike. Ukupan zbir snaga generatora U osnovnoj elektrani i crpno-akumulacionom postrojenju pokdvaju vrsna opterecenja, ali su u osnovnoj parnoj elektrani kotlovi i drugi pomocni uredaji znatno manji, jer Sli predvidene za srednje, a ne za maksimalno opterecenje. Sve masine u osnovnoj elektrani rade ravnomerno, sto poboljsava stepen iskoriscenja, a kvarove smanjuje.

U izvesnim slucajevima kada je izgradnja crpno-akumu­lacionog postrojenja skupa, mogu se u nckilll parnim elektra­nama lcoristiti toplotni parni akumulatori, na primer sistema Ruths. To su kazani sa vodom u koju se dovodi visak pare pri malim opterecenjima. Voda akumulise toplotnu energiju, a

155

vraea je proizvodeCi paru, cim prilisak pare pocne da opada za vremc velikih opterecenja elektrane.

U sklopu vinodolskog hidroenergetskog sistema radi crpna hidroelcktrana Fuiine od 4000 kW.

5 DISPECERSKI CENTRI I TELEKOMUNlKACIONA SREDSTVA -

U razvoju elektroprivrede doslo se do povezivanja vise elektrana, transformatorskih i razvodnih stanica u zajednicki energetski sistem. Pojedini elementi toga sistema rade u para­lelnom radu i moraju medusobno biti u saradnji. Ako je ener­getski sistem veliki, onda nije vise u stanju pogonsko osoblje pojedinih elektrana i staniea da oclrzava Dlcdusobnu veZll j da resava probleme pogona celokupne elektricne mreze.

U tom slucaju postoje dispecerski centri, koji rukovode paralelnim radom citavog sistema. Rad dispecerske sluzbe sastoji se u sakupljanju obavestenja 0 pogonskom stanju elektriene mreze citavog sistema, u proucavanju prikupljenog materijala. i u izdavanju uputstava za da1ji ispravun fad sistelna. Pri tom se koriste podaci iz dnevnih dijagrama opterecenja, podaei 0

naponu, frekvenciji i slieno. Dispecerski centri izraduju pro­gram za raspodelu opterecenja na pojedine elektrane i usme­ravanja fada sistema u smislu smanjenja srednje cene kostanja jednog kWh. Pri ovom se uzimaju u obzir razni pogonski zab­tevi kao: kapacitet i stabilnost raspolozivih vodova i trans-formatorskih staniea, vodnc rezerve, koriscenje pare u indus­trijske svrhe, opravka i revizija postrojenja i slieno. Vuzan ·za­datak dispeeerslce sluzbe je da u slucaju kvarova blagovre­menim dejstvom lokalizuje nastale kvarove i smetnje u snab­devanju elektricne energije i da sto je 1110guce brze uspostavi nonnalno stanje u snabdevanju.

U malim rnrezama sa malim brojem elektrana koje rade paralelno dovoljna je jednostepena dispeeerska organizacija. Ovde je nadzorno oso blje svih povezanih elektrana i trans­formatorskih stanica podredeno centralnom dispeceru. Za vece mreze (na primer za energetski sistem Srbije) primenjuje se oblik sa dva stepena. Centralni dispecer donosi odluke koje se odnose na citavu mrezu. Regionalni dispecer se ogranicava na njemu podredenu oblast.

156

"

Za ispravan rad dispecerske sluzbe potrebna su sredstva za telekomunikaciju. Javna telefonska mreZa nije uvek dovoljno brza i sigurna u hitnim slucajevima, pa zato pojedine elektrane i postrojenja imaju sopstvene telefonske vodove i uredaje. U novije vreme se eesee primenjuje visokofrekventna telefonija, koja koristi dalekovode visokog napona. Neke elektrane su povezane sa :centrima i pOlnoC:ll sopstvene radio veze.

U pojedinim dispecerskim centrima koriste se velike elek­triene seme sistema sa svetlecom signalizacijom, tako da se po­moeu njih moze pregledno pratiti rad sistema.

157

IV KOMANDNI UREDAJI I RAZVODNE TABLE

Pod elektricnim komandovanjem se misE na sYe pripreme izvrsene elektricninl putenl koje su potrebne za iskljucenje i ukljucenje pojedinih delova postrojenja.

Rucno komandoyanje dolazi U 0 bzir za male i nepovezane elektrane, a ostvaruje se neposrednim mehanickim delovanjem na prednjoj strani table. iIi prenosom preko poluge. lanea i tockova. Ovakvo postrojenje obicno Cini sastavni deo lnasin­ske dvorane sa prastin1 sabirnicaUla.

Sva znacajnija postrojenja opremljena su polualomatskim komandovanjem ukljucenja i automatskim komandovanjem isklju­cenja raznih elemenata. Postoje i autornatizQvana postrojcnja. u kojima se potpuno automatski ukljucuju i iskljucuju pojedini agregati. transformatori i prekidaci prema potrebi eleklricne mreze. Veliko olaksanje izvrsenja potrebnih komandi je sislem

. signalisanja.

1 SIGNALNI UREDAJI

Signalni ureclaji pokazuju da Ii je pojedini prekidac uklju­cen iIi iskljucen. Oni mogu biti mehanicki i elektricni. Meha­nicki uredaj je vezan sa osovinom iIi Tucicom prekidaca, tako da se njegovim pokretanjem pokaze znak ukljuceno (l) iIi isklju­ceno (0). Owake su bel om bojom. Za veea postrojenja dolazi U obzir elektricno signalisanje pomocll svetlosnih i zvucnih signala. Svetlosno signalisanje se izvodi pomoeu sijalica. Obieno crvena sijaliea pokazuje stanje ukljueenog. a zelena iskljueenog prekidaea, odnosno rastavljaca. U vertikalnom polozaju je slg­nalni znak za ukljucenje iznad znaka za iskljucenje a u horizon­talnom polozaju desno. Umesto sijalica mogu se upotrebiti i pokazivaei polozaja. Pokazivac polozaja je beo kotur sa emom eftom, koja se pomoeu dva elektromagneta moze postaviti u

158

vertikalan polozaj - »ukljuceno({, iIi u horizontal an poloZaj »iskljuceno«.

2 KOMANDOVANJE NA DALJINU

Komandovanje na daljinu se vrsi P0111CCLI raznih tastera (pritisnih dugmeta) i komandnih kljueeva. NajccSce su koman­dni kljucevi ugradeni u reljefne senlc postavljene na tablama i komandnim stolovima. Pored rcljcfr,ih scm:l koriste se i svet­losne seme sa signalisanjem u razli6itiI11 bojanla, iIi razlicitim nacinom svetlucanja.

3 BLOKIRANJE PREKIDACA I RASTAVLJACA

Blokiranjem se obezbeclujemo od mogucnosti pogresnog ukljucivanja. Na sliei 113 pokazan je prineip mehanickog blo­Idranja. Pri ukljucenom prekidacu tocak sa bregom potiskuje jedan sip u zljeb zaprecnog tocka na osovini rastavljaca i tako sprecava ukljucivanje iIi iskljucivanje rastavljaea kad je prekidac nkljucen. Primenjuje se za rueno pokretanje.

1 6---38

J~r J~[

SI. 113 - Princip mehanickog blo­kiranja rastavljaca

+-SI. 114 - Princip clektricnog bIn­

kiranja rastavljaca

Na slici 114 pokazan je princlp elektricnog blokiranja, koje se primenjuje kad uredaji za pokretanje prekidaca i rastav­Ijaea nisu dovoljno blizu. Ostvaruje se pomoeu zaprccnog elek­tromagneta, koji oslobodi zapreeni tocak lead je prekidae iskljueen.

4 RAZVODNE TABLE I KOMANDNI STOLOVI (PULTOVI)

Za smestaj instrumenata. aparata komandnih i signalnih organa koriste se razvodne table u manjinl elektranama, a raz-

159

vodne table sa komandnim stolovima u vecim elektranama. Kombinaeije razvodnih tabli i komandnih stolova pokazane su na sliei 115.

Kada postoje sarno razvodne table (slika 115a), one se obieno ugraduju u pregradni zid izmedu masinske dvorane i prostorije za smeStaj razvodnog postrojenja pod generators kim naponom.

o ~

o o

, , SI. 115 - Kombinacije razvodne table i komandnog stoIa

a - sarna tabla; b - tabla sa stolom; c - komadni sto je odvojen od tabli

Kombinaeije table i stoIa (slika 115 b i e) naroeito su korisne za veca postrojenja, jer se na taj nacin postize lakse komandovanje i poveeava preglednost. Pogodnim postavljanjem tabli i stolova po luku, ili pravougaoniku smanjuju se veliCine prostorija i dobijaju se kraee nadgledniee.

5 MATERIJAL ZA RAZVODNE TABLE

Ranije su se razvodne i komandne table gradile od mer­mera na gvozdenom skeletu. Savremeni aparati i instrumenti su dovoljno izolovani i nije im vise potrebna izolaeiona podloga, pa je mermer zamenjen eelienim limom debljine I do 3 mm. Onje jeftiniji, izdrZljiviji i u slueaju potrebe se moze lako zameniti.

6 DIMENZIJE KOMANDNIH I RAZVODNIH TABU I STOLOVA

Pojedina preduzeea izraduju serijski komandne i razvodne table i stolove normalnih dimenzija, tako da se mogu lako na­baviti u trgovini.

Na slici 116 data je slika komandne table (tip K) razvodne table (tip R), koje izraduje preduzeee »Rade Konear<<.

Komandna tabla (ploea) tipa K sluzi za ugradnju instru­menata, aparata i releja za komandovanje u postrojenju visokog

160

napona. U straznjem delu se ne 1l10gU ugraditi aparati vecih 9imenzija. Normalna visina table je 2200 mm a dubina 690 mm. Sirine polja su 2 X 300, 600, 700, 800 i I 000 mm.

Q r--- () .. 90 --, 'I

-

-

I

~ ~

I , , ~

I- "oJ W-'"

81. 116 - Dimenzije ko~ mandne i razvodne table

Razvodna tabla tipa Rima vise mesta pozadi table u koje se moze smestiti oprema veCih dimenzija, a potrebno je posluzivanje s prednje slra­ne. Pogodna je za sme­staj aparata i instrume­nata za potrebe postrojenja niskog napona na primer u industrijskim pogonima a u elektranama za potrebe sopstvene potrosnje. U tab­liei 20 date su dimen­zije table tipa R.

Na sliei 117 data je skiea zidne table, koja sIuzi

Tab!. 20

~

'" 0 0

\l 0 o ,

i----- K - o

81. 117 - Dimenzije zidne table

, Slnna K mm 600 _600 1~1_6()O_I~ ~I~t 700-

~"bmaDmm ~~1~1920 __ 420 _~_7_~ 920._

Slnna K rum 800 800 800 800 900 900 900 900

I_DubmaDmmTo600-I700t920420,6OiJ-1700- 920-

11 Elektrane i razvodna postrojcnja 161

kao manja komandna, re1ejna, razvodna, signalna i tabla za brojila. Tabla je pozadi pristupacna sarno posle demontaze. Spreda su pristupacne sarno prikljucnice ispod donjeg poklo­pea. U tablici 21 date su dimenzije zidne table tipa Z.

Tab!. 21

800 800

600 1200

250 300

Sirina K mm I 400 ! 600 I 600 I

Visina-'v_mm =, 600 1-4001 800 I Dubin. D mm I 150 150 I 250

.---'-----'----

1200

800

300

Na slici 118 data je skica komandnog stoIa (pulta) za rukovanje II stoje6em stavu. Na gornju povrsinu mogu se sme· stiti komalldni organi i Inerni instrumenti, a na prednju povr­sinn regula tori i slieno. Sirina p"lja K iznosi: 600. 800, 1 000, i 1200 mm.

Ostali orijentacioni podaci sredeni su u tablici 22. Instrumenti za table proizvodnje »Iskra« kvadratni okvir

144x 144 mm, leuei;;te 136x 136 mm; okrugli spoljni okvir 63, 83, 86, 100 0 mm, kuciste 50, 65, 70, 80 0 mm.

Tabi. 22

Normalna Najma- Najveca Komandne table i stolovi mera nja mera mera

mOl mm mm

Sredina mernih instrurnenata 144 x 144 mm 1900 2500

0100mm 1600 2100 Sredina pogonskih prekidaca 1000-1600 Sredine futica stremcnastog pagona 600 1900 Vertikalni razmak izmedu

2 rucice prck idaca 100 Sredine prekidaca za upravIjanje 800-1600 600 2000 - tockova za rucni pogon prekidaca 800-1200 600 J 400 - rucnih tockova za regulatore 800 550 1400 - svetJosnih i pokaznih ~ignala 1000-2000 600 3000 - re':;istrujucih instrum. i brojila 1600 1000 J 900 - brzih regulatora 1200 700 1800 Razmak izmedu komandne table

i stoIa

I 1000 800 2000

Razmak od prednjeg ruba stola do upravljackog prekidaca 850

- -

162

Dimenzije trofaznog elektricnog brojila 320 x 160 X 135 mm. DimenzijejednofaznogeIektricnog brojila204 X 125 X 1l4mm

(duzina X sirina X visina).

81. 118 - Dimenzije komandnog stoia (pulta)

7 IZBOR INSTRUMENATA

U tablici 23 dato je uputstvo za izbor instrumenata u elektricnim postrojenjima. Tab! 23

Predmet -

Mali alternatori u sa-mostal nom pagonu

Alternator u paralel-nom pogonu

Mali transformator u postrojenju

!vfiii transfo-rmator jedini u stanici

i

Veliki transformator

OdlazeCi vod: manjc suage srednjc snage od znacaja

Sabinlice:

1

manjih postrojenja veCih postrojenja --_.

11>

1

I

Potrebno

Amp tar, elek

ermetar. volt me­frekvencmctar tdeno brojilo permctra, vatme­ampermctar i volt­ar za pobudu, urc­za sinhronovanje,

3am tar, met daj elek

Pozeljno ~--

Vatmetar, ampermetar i voltmetar za pobudu

Vol tmetar, cos cp-me­tar. frek vencmetar registrujLlci vatmetar.

tricno br.o:",ji:-:lo=,-~_J. ________ _ ermetar na strani

kog napona I Ar:1P nIS

permetar, voltmetar ijalica na strani iIi s I Am

I nisI cog napona _~ ____ _ 1 vol tmetar na strani

okog i niskog na­na, 3 ampermetra strani sa koje se paja

vis po na, na

3 voltmetra iii voltme­tar s prebacacem za merenje u sve tri faze

Nem I a ::,~~:~~:::~nata I vatmetar 3 a ::,m,~p::,e"r:-:m.::e"t:-:ra=-__ ~LI _~~~ ____ _ I pokazivac zemljospoja 1 voltmctar 1 voitmetar

I frekvencmetar, regi-I strujuc0~~~:~

163

3

164

Lj

I

~ I

IBD'I

L IR -15 IT

R 5 T 2

11~"~, ~~-11

5

V' fJ ' I

6

9

- t-: tt I-h I

+ I I

~ UR Us Ur Uo

4J ,> 60" 51. U8a - Serne veza elektricnih brojila

8 SEME YEZA ELEKTRICNlH BROJILA I INSTRUMENATA

Elektricna brojiJa i instrumente mozemo prikJjuCiti direktno bez mernih transfOfmatora na niski napon i manje struje (do oko 100 A), poJuinctirektno sarno preko strujnih transformatora na niski uapon j vece struje i indirektno preko strujnih i naponskih transformatora 11a visoki napon.

Seme veza elektricnih brojiJa date Sll na shci lISa. Na slioi brojevi oznacuju: I ~ aktivno brojilo sa dva krelna sistema; 2 ~ aktiv110 brojilo sa tri kretna sis1ema; 3 - rcaktivno brojilo sa dva kretna sistema i pomerajem izmedu flukseva strujnih i naponskih navoja '1" = 180°, za jednofazno reaktlvno brojilo jediI10 ova veza dolazi U obzir; 4 - reaktivno brojilo sa dva kretna sistema i '1-'" = 90°; 5 - reaktivllo brojilo sa dva kretna sistclna i '-P' = 60°; 6 - veza cos (5 - lnetra; 7 - reaktivno brojilo sa tri kretna sistema i '-F = 180~'; 8 - reaktivno brojllo sa· tri kretna sistema i '-¥' = 90 0

; 9 - reaktivno brojilo sa tri kreina sistema i '-F = 60°.

Za reaktivna brojila radi jednostavnosti slike nisu crtani TIlerni transformatori.

Za cetvorozieni sistem (R, S, T, 0) mora se upotrebiti el. brojilo sa tri kretna sistema. Za trozicnu mrezu dolazc u obzir brojila sa dva i sa tri kretna sistenla. Brojilo sa dva kretna sistelna dovoljno je tacno za mrezu sa neposredno uzemljenom iIi izolo­vanOilI nultoil1 tackom. U rnrezarna sa nultolll tackom uzemlje­nom preko prigusnice treba upotrebiti brojilo sa tri kretna sistema.

Ampermetri se vezuju na red u strujnom kolu bez preba­caea (vidi sl. 136). VoJtmetri se obicno vezuju preka prebacaca, taka da se sa jednim voltmetrorn 1110gu kontrolisati svi fazui iIi linijski naponi (vidi sl. 128a). Vatmetri aktivni i reaktivni se ve­zu u slicno kao i elektrii'lHl brojila.

165

V TRANSFORMA TORSKA I RAZVODNA POSTROJENJA

1 TRANSFORMATORI SNAGE U ELEKTRICNlM POSTROJENJIMA

1.1 Preopterecenje transformatora

Normalni trans forma tori prirodno hladeni, mogu se pre­opteretiti prema tablici 24. Specijalni transformatori mogu se trajno preopteretiti za 60%, a 100% u toku 12 casova, no ukupno sarno 500 casova godisnje.

Tabl. 24

Preti.l0dno trajno Dopusteno trajno preoptcrecenje opterecenje u % u % nominalne snage nominalne snage

10% I 20% I 30% I 40% I 50%

50 3h I h 30 mini I h 30 min 15 min 75 2h I h 30 min 15 min 8 min 90 Ih 30 min I 15 min 8 min 4 min

I

Dopusteno trajanje kratkog spoja. Posle trajnog pogona s nominalnim opterecenjem dozvoljene su sledece vrednosti trajanja kratkog spoja, ako je transformator prikIjucen na jaku mrezu (sa cvrstim naponoro):

Tabl. 24-1

I Napon kratkog spoja (e,)

I Dozvoljeno trajanje kratkog

spoja u sek. (tk)

166

do 4

1,8

5 6

2,8 4,0 5,5

1.2 Podesavanje napona

Mrezni transformatori iInaju na namotaju vlseg napana ogranke pomocll kojih se maze podesiti prenosni odnos, od­nosno napon koji transformator caj;:: mrezi. Podesavanje se vrsi pomoC:ll 111cnjaca napona sa fucicom lla poklopcu transw formatora u granicama ±4%, odnosno ±5~~ i to sarno kad je transformator iskljucen.

Ako je potrebno da se napon transformatora regulise bez prekida pogona, primenjuju se regulacioni transrormatori koji mogu regulisati napon u granicama ±20% od nominal­nog napona. KOlnandovanje regulacionim transform~torima maze se vrSiti pomoC:ll dugmadi koja upravljaju pogonsklm mo­torom regulatora. Vecinom sc, medutinl, primcnjuje automat­sko komandovanje, pri cemu naponsko rele pokrece pogonski motor. Pored toga treba da postoji uredaj za rucno pokretanje.

1.3 Hladenje transformatora

Suvi transformatori bez ulja se grade za snage do 1 000 kVA, ali se retIeo upotrebljavaju preko 10 kVA, jer transfor­matori sa uljem imaju manje dimenzije.

S,[m'-] 8 0,8 7 O? 6 0,6

5 015 4 q4

3 0,3

2 o~

---/

!~ 1/ ~

~ ~ ~~ //7~Vf

k1(1~~V '/ '/ ;"7 9'// //

Vv /-V

;/ /V

V- I I I

i I

8 _ '//1/ ------~ __ I-

234 20 30 40

5 6 7 8 910 60 80100

GUBICI U TRANSF. - ~[kWJ Sl. USb - Preseci vazduSnib lmnala za transformatorske

U transformatorima sa uljem toplota prelazi sa namotaja na ulje, a cirkulacijom ulja preko posudc u okolinu. Posuda za ulje je od glatkog lima za snage do 30 kV A, ad talasastog lima do 400 kVA i sa covima i radijatorima do oko 20000 kV A. Za velike tranformatore (preko 4000 kVA) primenjuje se i vestacko hladenje ulja pomocu vode, iii vazduha.

Fabrika transfonnatora u Mladenovcu za potrcbe rudnika proizvodi transformatore punjene nezapaljivom tecnoscu pira­lenom. Dimenzije su iste kao kad odgavarajuCih t1'ansforma­tora sa uljem, ali in1 je cena veca za oko 30~~.

Aka je transformator smesten u kabini ili celiji mora se voditi racuna 0 njenom ispnlvnonl provetravanju. Na slid llSb dat je dijagram iz koga se mogu odabrati neophodni preseci izlaznih vazdusnih kanala (S2) transformatorskih celija za razli­cite visine celija (h), a pri cemu je obezbedeno normalno pro vet­ravanje i hladenje transforma-tora. Presek ulaznog vazdusnog _, kanala transfonnatorske celije (S d izracunava se iz preseka izlaznog vazdusnog kanala t1'an5-formatorske cclije (S2), vidi sl. 118c, a prema jednacini:

S,=O,92' S2

81. 118 c - Provetravanjc transfor­matorskih cclija

I h I

I

1.4 Paralelan rad transformatora

Uslovi za paralelan rad: 1 - Isti sekundarni napon pri praznom hodu i isti od­

nos preobrazaja.

2 - Priblizno isti relativni napon kratkog spoJa (s,). Naponi kratkog spoja ne smeju se mzlikovati vise od ± 10%. Veci transformator treba da ima manji napon kratkog spoja.

168

3 ~ lednak pomeraj faza izmeau prirnarne i sckundarne strane, to jest transformatori moraju imati iste satne uglove. U nekim slucajevima se 1110ze postiCi jednakost faza ciklicnom permutacijom krajeva jedne iii obeju straml, jednog od trans­formatora, koji treba da rade pamlelno.

4 -- Odnos nominalnih snaga trunsfoIlnutora ne treba da bude vee; od 3 : 1. Aka je adnos veCi, postoji opasnost da manji transformator bude preoptcrecen.

1.5 Izbor grupe sprezanja transformatora

Uobicajene su u elektricnirn postrojenjima sledece grupe sprezanja:

1 - Y y 0 (zvezda-zvezda). Upotrebljava se kad se u transfonnatoru zeIi izbeCi pomeranje faza iZlllCdu obe napon­ske strane. Dozvoljeno je opterecenje nnlle tacke do 10%. Ako se zeli vece opterecenje nuIte tacke, potrebno je jos treci namotaj

A B [

" YyD W AA, ~-~ o,(c n "

81. 119 - Sprega transformatora Y y 0

A B ::

W 'riff ~~:

o abc '

81. 120 - Sprega transformatora Y z 5

spojen n trougao (tercijalni namotaj). Ova se sprega upotrebljava i u industriji za transformatore, koji napajaju mrezu niskog napona bez potrosaca za osvetljenje (vidi sliku 119 n kojoj je pokazana serna namotaja i vektorslci dijagram napona).

2 - Y z 5 (zvezda-dvostruka zvezda). Upotrebljava se za manje mreine transformatore (do 250 kVA) sa nejednako opte­recenim [azama i nultim vodom, aka je sekundarni napon nizak napon. Namotaj z ima oko 15,5% vise bakra od namotaja spreg­nutog u zvezdi (y) (vidi sliku 120).

169

) 9

I..,

3 - Dy 5 (trougao -- zvezda). Upotrebljava se kao i spre­ga Yz 5 samo za vece snage. Jeftiniji je od sprege Yz 5 (vidi sliku 121).

A 8 C 8 4 B C ,

W A,Kc [lLILJ 8,

'<jl YciS I Dy5

UUIJ c<3J4 rm cya , 6 ,

a 6 c , 0 a b c b '.

SI. 121 - Sprcga transformatora SI. 122 - Spregll transformatora Dy 5 Yd 5

4 - Y d 5 (zvezda-trougao). Upotreba za transformatore n elektranama (blole - veza) i za mrezne transformatore za transformaeijll sa jednog na drugi visoki napon. Ova sprega

omogncuje prikljlleak Peterseno­

- a

81. 123 - Osnovne dimenzije za srnestaj transformatora

vag kalema na yisokom naponu (vidi sliku 122).

Sprega Dd se za trofazne transformatore ne upotrebljava. Izuzetno se 1110ze primeniti za ~3r.. trofazne grupe od po tri jedno-l.:«.,J fazna transfornlatora. \.J

1.6 Osnovni podaci i dimenzije za transformatore

U tabliei 25 navedeni su neki osnovni podaci za trans­

formatore proizvodnje »Rade Konear«. Normalni viSi nap on 10 kV, nizi napon 400/231 V. Visi napon moze se odabrati izmedu 5 000 i 11 000 V, a nizi izmedu 200 i 600 V.

Skiea na sliei 123 i tabliea 26 daju osnovne dimenzije za . '~ smestaj transformatora iz tabhee 25.

170

,--~ ~,<

,

Tabl.25

I Napon I I ReI. na- Gubici

I· __ ~"'--:c=---_~ -pan krat- I :~:a I_ ViSi l Niti I_Ul_~_I_-\ __ k=oO_"_.c:;~c.0_~_al_u __ (~_:_~_)r_uc:'wccu_7;_,~_j_0_U. 1

,~-"-':i~5::~oC~ . ..lI--~·_-~ " II 2 I !! 11m ~! " 2- '" I 4.3 I 3600 ~~g j~~ ~ ~ Q I ~j II' :f~~~ I Hgg

_=I_~6~00;'~ ____ ~ ______ ~ _____ -T~5~,0~-+~17800 2600

~gg ~ 2 I 5,5 I Hgg I dgg - ---'-----'~ ~--+-"..c::.:__+-'_:..:.:.._

630 ~ ';, I 6 11000012100 1000 0 ~ 12500 2420

g " 630

1000 1600

2500 -I

4000

Tabl. 26

'" ~ 6

9 lao 11 SOD IR 000

I 24 000 34900

1800 2420 3250 4770 6930

--~------~~~~----

I Nap~~ I Snaga

~ I i I - .. -. , kVA V I

20 §I 30 '" ' -50 ~

100 .- 2-160

0 0 0 .,. 0

;;;

Dimenzije za sn lestaj __ I. ___ -,T_e,zi.n-'.a __ Duzina I Sirina

a I b

mm

830 580 905 600 955 545

1175 630 1335 730

._"-

vi~n"--I ulja I ukupno

805 865

1270 1360 1475

I kg

68 261 92 338

151 511 177 728 243 960

171

"1----'1-"--

100 I 250 SOO 2 050 250 M ' J SOO 1 050 2 250

I 400 i t,4 I 2 000 1 200 2 350

I 630 ,I ~ 1 780 I 150 2 060

_~_~_1~_~ _I ~ _ ~ I : ~;~ ; :;; ~ ;;~ 1 600 0 I 2080 1 370 I 2670

,---~_gg_g_-,--_,---~_,---S_-_~~_~__L~_~~ __ 1~ ~~~J 1.7 Izbor snage transformatora

530 650 800 690

1290

1300 2300 2700 3000 4940

690 3000 1 290 4940 1 370 6130

~ ~~g_L~ ~~g_

Kad je poznata vrsta potrosaca i njegova instalisana snaga, onda se snaga manjih transformatora odreduje uzimajuCi u obzir saCini1ac istovremenosti, kao i gubitak snage u elektri­cnoj Inrezi.

Zadalak 17 - Izabrati transformator ako su dati sledeCi podaci: visi napon 10 000 V, niii napon 380/220 V; instalisana snaga privatnog osvelljenja 40 stanova po 10 kW (400 kW), insialisana snaga ulicnog osvetljenja 28 kW j instalisana snaga motora 140 kW za cos 'PM = 0,7.

Sacinilac istovremenosti za privatno osvetljenje

g~0,15+~!~'-_.0,15+ ~:~ ~0,28; za ulicno osvetljenje g = 1, a za motomi pogon g = 0,5.

Maksimalna snaga za privatno osvetljenje 400 X 0,28 = 112 kW, za ulicno osvetljenje 28 xl = 28 kW i za motomi

172

pogon 140 X 0,5 = 70 kW. Ukupna maksimalna snaga Pmax= 112+28+70 = 210 kW.

Prividna snaga motornog pogona bice

2Cl..~ 100kVA 0,7

Reaktivna sllaga motornog pagona bice

P,~ V P;M-P~f~ Vio6i-702 ~ 71,4kVAr

Ukupni faklor snage transfonnatora biee (vidi sl.

Pmax 210 cos 'P ~ V P2

m::-+ P,2 ~ V 210~+~71 ,42 ~ 0,945

SI. 123.

iZ1108i

123a)

Gubitak snage u mreZl 380/220 V biee, ako usvojimo maksimalni pad napona u% = 5%

r% ~ u% ~_s.. ___ ~ 5,6% cos2 'P 0,9452

Snaga transformatora je veea za 5% od ukupne maksi­maIne snage

( I +L)Pmox Pt 100 ___ ~ (1 + 0~56). 2~~~234kVA.

cos'P 0,945

Usvajamo transformator nonmrane snage 250 kVA, 10 /0,4/0,231 kV, ucestalosti 50 Hz. Transformator je u ulju za unutrasnju montazu, sa tockovima za pokretanje, sa konzer­vatofOlTI ulja i ugradenim termometrom.

Sprega transformatora Dy 5. Dimenzije za smestaj 1 420 X X 770 X I 620 mm. Teiina sa nljem I 270 !cp_

173

1.8 Zastita transformatora

Za male transformatore do oko 250 k VA jedina zastita su topljivj osiguracl iIi prekidaci sa p.rim~rnim okidacima. Sve1TI

toga transfonnatori prcko 50 kVA ImaJu na pcklopcu dzep sa termometrom za kontrolu temperature .ulJa. Veel transfor­lllatori imaju uredaj za signalisanje maksI~rmlne teTI1peratu:e. Transformatori preko 250 kVA snabdevaju se Buho!coVIl1: (Buchholz) releom za zastitu od unutrasnjih kvaro:,a. Vebki transfonnatori su zasticeni releima za makslmalnu struJu a trans­fonnatori prcko 2,5 MW i diferencijalnom zastitom.

Buholcov rele se prikljucuje na cev izmedu transformatora i konzervatora (dilatacionog suda). Principje pokazan na shc1124.

/0 SJ. 124 - Princip Buhokove

zastite transformatora

1 - transformatorski sud; 2 ~ spojna cev; 3 ~ Ruhal­caVa rele; 4 - gornji plo­vak; 5 - donji plovak; 6 - veza za signal upozo­renja; 7 - vcza za okidac; 8 - konzervator; 9 - po­klopac U obliku plovka; 10 - ventil za vazduh

Rele je ispunjen uljem u kome se nalaze dva pl?vka. Ako u transformatoru usled nckog kvara dade do v.arlllce~Ja~ poceee se u uIja razvijati .g~sni .meh~riCi koj~ se penJ~. -u VJ~ 1

dospevaju u rele. U releu IslIskuju ulje usled cega ~ornJI plovak 4 spada i iskljucuje signal za upozorenJe . .u. slucaju kratkog spoja se gasovi u lransformatoru naglo raZVljUJll, }ako da mlaz ulja kroz rele obara donji plovak 5, kOjl uklJucl kontakt za iskljucenje prekidaca i na strani viseg i nizeg napona.

Zastita ponloeu razvijanju gasova u ulju inla. tu predn<?st prema elektricnim vrstama zastite, 5to ana reaguJc na saSVlffi

male kvarove u transforrnatoru, koji posle izvesnog vremena nakupe dovoljno gasoya da rele reaguje.

174

,I

Jl Ii I: il 'I J I

"

I •

Buho1cov rele reagovaee lsto tako aka posuda transfor­matora propusta lllje i to kad se povrsina ulja spusti ispod odredene 11lere.

2_VRSTE TRANSFO MATORSKlH I RAZVODNIH POSTROJENJA

.UJransfmLUaJQrskjnl. i razvodnim poslrcijenjima.se P"2l"0C!}~i. transformatora jcdan napon naizmenicne struje prcobrazava'-.{.~ lC_5{f-lig:C"T=f',1!',,'odr-eleK:fr-icil"a energ-iJa., "TnufsTo-rmatorshC-j:iosiro:' jenja pri elek{r-aii;im~i'-'-oorcllO~ poolzu napon alternatora radi ekonomicnijeg prenosa elcktricne energije. Transfo,~matorska postrojenja u, ,rClZ\lo{:l~li:rn eIeJ;<trl_cnim ___ ' _l11.re_ZnIl1~ .. ,_.obi~nQ:_··inizuju visold ~~Eon ·1~Teii __ -~~_~!'.--}~aji_~~_~j)~l.~:,~_~~g __ p~"{!:·~·~~.~j!l~a. Osim toga,

transTo-rmatorska postrojcnja u elcktricnirn mrcz3ma visokog napona i dalekovodima mogu jedan visok nap on preobrazavati u drugi.

I.~nsfo!!'.~~or~.2.--p'()slI'gjeI11e.~oz,,~cift,. bude J!rolaz!lQ, s.tg znaCi .da_tLnjeg,tl!!4.?J~!jjz nj~..gQ.jz!~ze vodovi-visOkog lla_Q.Op,a.l iICfu:''$!!~.Jkrajnje), tQj~~k"o _da~sa""o_a9~a::a.ola~e.-YO­~~OVI vi.~9J<o&-!!-,-!Q~D_~?-_., oq __ ~l~,['~~:::_E~l~~odi ,~lizi __ , n_~fJ()~~ __ p~~ro-_ sacilfia. QaltLtransfonnruQTska I razvoCIiia"" fiostr-6Ie-11Ia 11lQliili. biti u zgradama, ili na otvorenanl prostoru. Transformatorska ~iLu_!:Jlra<h1Illa._deliIQ() .. ~' nadZemnilIeoi:liemna:-ManJ" t~.stl1§fQ!:.matorska p~<?jenia na _~,~yorenom pr'osToru ··-inogu qi.!L~~stena i na stubovima <t1]lllsfonnatorske stal1lce~"ira·-sfll~E"Y;

Podzemne transformatorske stanice dolaze u obzir u ve­likim gradovima. One se grade, kad Za nadzemne stanke nema dovoljno mesta, kad postoji smetnja saobracaju iIi kad nadzemna stanica kvari estelski izgled okolil1e. Transformator se zajedno sa celim svojim razvodom visokog i niskog napona postavlja u podzemnu kabinn.

Postoje 1 razvodna postrojenja bez transformatora, ona sluze sarno za razvod elektricne energije bez preobrazaja napona.

2.1 Transformatorska i razvodna posirojenja u zgradama .j Eh;kt'icn~2s_trol~nja u <l zgrada!!1~L'!.£L~_",~~, __ ,?':,€!_ napone

do 35 kV. lzuzelno se 1 zit vise napone elektricna postraJenja mogu postaYljatl u zgfadaiUa ako.se-iieraspolaic,Ji..:.<l'lv.iJJno otvorenog prostora, III ako je okQlni y:gduh.3!:.rulliLJlr.aS.).iiY. tako da bi zbog zi!Pilial1os.tUzolalgra nlOglo doci .\10 .. elektric­nog-presK6J(a-::::~-_

r·' ~/

175

ir:y '" -...' 'V) '",

lr:J ~ ""'::­-.".., ~

'/

7

Razvodna zgrada u sklopu elektrane obicno se podize odvojen() Qd lll_asinske zgrade radi boljeg pristupa, ,;a~voda vodova i dnevnog osvetljenja. Transformaton se smestaju III U inasinskoj zgradi (6lok veza); lliu ra2:vodnoj ~gra~

Na slid 125 pokilzana' je skieaplanaJednog transfor­matorskog i razvodnog postrojenja u'zgradrstarije'g tipa ~

Sl. 125 - Transformaforsko razvodno postrojenje u

zgradi

1 - transformatorska ce­lija; 2 - dovod svezeg yaz­duha; 3 - otvor za lzlaz zagrejanog vazduha; 4 -cev za odvod uJja; 5 - ce­lija za mali transformator; 6 celija za prekidace; 7 kanali za kablove; 8 provodni izolatori;

9 - sabirnice

Tri yec.a tr~llsXoxmatpra"sa __ prirodnim hladenjepl smestena su up~seb~~k~\,ine.LQQ."Qjene pregradnim zidovima od ostalih j)rosf6i'ijii::,.~vez .. ~~<I~h..,"la_zikroz.l~an~le.2' prolazl kroz otv.£r U I?O~_1!_,_~.~_£2rt[~~~f2II?'!t~.ra" __ ~~T,~l~._~O_ .. tr,:?~f?r~~15,~_r_~ __ ~ lz1a~1

-K(02 otvore 3 u gornjem defu eellje. lseurelo ulje se skuplj~ ukahar ispodiransf orlnatora t eevin:a 4odvodl. U jamu za . skupTjiiiije-ulja-sto-dalje. od zgrade-,-.. :Vr"la.~'"_tak? Izvedena ~a

--sFn-"lucajl.lel(§pToj1j~.-':"fral1sform~tora -,,,ma_2tyarillu up,0lje. -Malrtraiisformatori za sopstvenu potrebu stamce 5, kao 1 na-j)bns1Cirnerni-transf()rin~t()ri_uraz~ '.' U _ sklgpce.1ije razvodnog )o~fr6jelija, -slieno kao i prekidae visokog napona 6.

1

t

1

f I "

I I I I

~-v------::~ ~_E--' -

(R'azvodna postrojenja visokog n;~ona dele se na celije U koje se, smest£Ull,'-j -S'ieduju _pojedini aparati visokog napona za generatore;- transformatorc i ogranke. Celije ogranicavaju sir-enj<c:pozafaLstetll-()d...eksplo:iij":":::' -.- --- - . ..-

Pregradnc celije u zidanom izvodenju sastoje se od celicnih okvira popunjenih plocama od heraklita i malterisanih gipsanim malterom, a u montazllom izvodenju sa umetnutinl plocama od azbestnog cenlcnta ili sa lirnenim pregradarna. Pregradne celije 35 kV izvode se samo u zidanom izvodenju pregrade. Debljina pregrade iznosi: 1/2 iIi 1 opeke, 80 mm betona, iii 50 do 80 mm azbestnog cementa.

Za zastitu razvodnih celija od slueajnih dodira predvidaju se prema otyorenoj strani pregradne pre cage, zatiIn zastitne rnreze na gvozdenOln okviru vi sine do 2 In, koji se nl0ze dati, kao i vrata od ziCane rnreze.

U slueaju pogresnog otvaranja rastavljaea pod cenjem stvara se elektrieni luk, koji moze preci na ahimice i kretati se duz sabimiea pod dejstvom elektromagnetskih sila izazivajuCi teske kratke spojeve. Prenosenje elektricnog luka moze se spreeiti umetanjem pregrada od heraklitllih ploea pre-vucenih cementnim malterom sa provodnim izolatorima izmedu rastavljaea i sabirnica (lukobran). Time se postize, da se u slucaju kvara u nekoj celiji visokog napona u llajgorem slueaju uniste aparati u toj celiji, ali se spree; steta u susednim celijama. Na sliei , 125 pod 8 vidi se prolazak proVOdllOg izolatora kroz pregradu.

U tablici 27 navedeni su podaei 0 sirini hodnika u raz­vodnim postrojenjima visokog napolla.

TabI.27

Hodnik za nadgle-:- Hodnik za danje i transport posluzivanje

Sirina hadnika u mm Smestaj ce1ija

sa jedne sa abe sa jedne sa abe strane strane strane strane

Najrnanja dozy. 800 I 000 1000 1200 Prepofllcena za:

napon 10 kV 1200 1500 1800 2000

I napou 20 kV 1500 1750 1800 2500 napen 30 kV 1750 2000 2200 3000

-_.-_.

12 Elektrane i razvodna pO!itrojcnja 177

'." .

Razmak iza razvodne table (niski napon): izrnedu delova pod naponom i zida 1 000 mm, izmedu delova pod naponom 2000 mm.

U tablici 28 navedeni su podaci 0 najrnanjirn dozvoljenim razmacinla u postrojenjima visokog napona u zgradama.

Tab!. 28

Napon I .. I VlSlna zastice- I_~~!manjl razmak preved. od: ~I

Razmak de· d k . d 11Ih plOVO III a I ". guste '

il!ova po na-I' nad podom u zastItne zastltne mreze ponoro hodmcima I ogradc mreze iJi lima

_-,k"V'---,ii_ mm ' mm ! mm mm __ l_n.~ __

1 _40 2500 I 36

75 2500 I 100 2500

10 125 2500 20 180 2500 35 300 2550 68 400 2800

110 800 3300

500 500 500 500 500 500 580 980

108 124 148 180 260 380 580 980

58 74 98

130 210 530 530 930

'~_-'. ___ ----'_._ .... ~._.'~_--L""_H_"_'~_

ZATEZIVI IZOI.ATOR

VENT/iN! ODVOoNIK

PROVO[)N/

IZOLATOR

SI. 126 - Detalj ""oda dalekovoda u zgradu

Y.'ldOvi .. _~iS!'.lp_L'l~,?~kojL!I!£~"'~.Lizl~ze .iz. .. transfQI:, rn."t'lrskog.l'."~oJ~I1J.~ .. lUogu ull.L . .vazdJ!S!lLLk,!.'.'I(),,".~i' .. l'l[l_sli.cL 126 da~ je detaij uvoda daleko~oda_!I.zgradi p'.".ko £rovoc1l11h~

178

izoiatora. __ ~a sliei s~ vidi_ postavljanje odvodnika prenapona E~~,- ~poJjnJ~:if1:~_-a¢1_~l~:_-zgr-ade~ -kao" i povezivanje llletall1ih cleloya 1-'! uzg_@~~'} ___ ~~,~,~-?;_~IlJljenje. Provo,dni. ___ i zatezni, iZQ,latorL zasticuju se nadstresniearna od .. kise i sne!;a. Treba prcdvideti oluke nn krovu~:.cra:sel1.ebiH()biazovale !edene svece koje dodiruju yoel visokQgnapona.

Postoje razni tipovi transfornlatorskih stanica, cija kon­strukcija zaviSl od napona, snage i namene.

Na sliei 126a ... 126e date su skiee tipiziranih celjja sa kablovskim prikljuccima sistema Sirnens ... .lL¢_~JH~qn[L_fi_~_,,~_~n~st!.';ni..;

[OJ] L..--- B -+i

51. 126a - Cciija sa jednim sistemom sabi­mica, bez lukobrana i

sa kabloy. kanalom

~.'.---C .. '" I 0 > Tl .' .

---r' . '-8---

81. 126b - C'clija sa jcd­nim sistemom sabirnica, sa lukobranom i Imblov-

skim kanalom

-- -8 -

81. 126c - Celija sa dva sistema sabirnica, sa lukobranom i kab-

Iovskim kana 10m

llLc_kiQ.a~L_I,a"s"taylj{lcj,_, mernL_, tra_n~fQ __ unatori "i, X:aQ1Q.Y?k~"",glav_e~ Celije za 10 kY mogu biti prizemne sa kablovskim kanalom iIi na sprat sa podrumom. U izvodenju sa podrumoffi kablovsk rastavljaCi su smesteni u podruffiu, a prekidac je smesten na pod

12* 179

celije. Celije za 35 leV normalno se izvode sarno 11a sprat, odnosno sa podrUmOl1l. Celije sa jedninl sistemom ~sabirnica mogu biti sa i bez lukobrana i postavlja se uza zid. Celije sa dva sistema sabirnica izvode se uvek sa lukobranom kao slobodno stojece celije. Celije sa jednim sistemom sabirniea imajll sa prednje strane zastitnu 111rezu sa eventualno ugradenim instrumentirna

i -' -B~··~

SI. 126d - Celi.ia sa jed­nim sistemom sabirnica, sa lukobranom i pod-

rumom

. : 1

. i <11 '

SI. 126e - CeliJa sa dva sistema sabirnica, sa luko­

branoDl i podrurnnoDl

i pogonskim uredajima na llskoj ploci iIi ormanu (vidi sliku 126f). Celije sa dva sistema sabirnica imaju sa prednje strane poslumi orman sa dvokrilnim vratima po celoj sirini ceIije. I ' ~ 180

U tabl. 28a date su osnovne lllcre celija sa jednllTI sistemom sabirnica, a u tabl. 28b sa dva sisienla sabirnica prcma podacima preduzeca »Rade Koncan<. Djmenziju T (korak, duzina celije) ·vidi 11 sl. 126f. Celije za 10 leV predvidene su za ,nagu iskljucenja F,=. 250 kVA i 1,,= 800 A, a <'elije za 35 kV za F,= 400 leVA

I,,= 600 A.

1 2 3 4 --"-_ .. ,,_----1L_ _"iL __ "" .... lL ~L ___ "L Jj ~

"r~r =!I!mw""l~llr lrlM( .... r

I"p " 11~~I:Dr '1

iiPT II!' 1(111

! ~.±- I ii 'IW' itWI 81 ,I if III .,

'II' 'I I,I .i l

I ,I: Bl I III "~I 0: " F:I Ilir@111 AAL =Lrtllri IL4Di ~i IIL~!L .... ll L- .1 .... ~-::.:.-.q

~~ ~_T<~ ~ ................ ~ IT' . I ~-.--~

SJ. 126f ~ Prednja strana ceJije sa jednim sistemom sabirnica

1 - samo vrata (mreza). 2 - sa malom plocom za instrumente, 3 _ sa posluznom plotom, 4 - sa posluznim ormanom

Tabl. 28a

Na-pon kV

10

-~------"---.. "-~~---~~"""'" Sa jednim sistemom sabirnica

Vidi sliku Prednja ~tr~1 ~ 1'-"-1~-1-1 -'I-:~ 1 !i~

korak mm ,, __ ~

SI.I-2-6a-----;-r: ngg II 400 II ~;-;~;-.;g:;;-g-+I "~--~"'ggA "1-- 500

___ +~Tc'--, I 400 3 600 3 000

I

10 I SJ. 126bl ~~ I mg 1 1400 1 :ggg I ~:gg 1 500

10 .1

1

SJ.I26d 1 f; Il~gg 11400 1 j~gg 1 ~ggg 1 2300 I T, 1400 3600 3000 1----~~--1-706"·....J·-~

I· 35 I SI. 126d I T 2 I 2 000 ! 2 300 I 5200 I 4 300 I 2700 , I .. ____ T, 2:....:1"'00o:........J..I __ ,,--'--""""""_--'--___ ........1-__ ,

181

Tab!. 28b

.-- 'Sa d~~ sistel:;;a sabirnica·· .. ----··-- ~-"-----I --- ··_------___ 1

~o~ I ~:~~ I ;~s~~~- 1 T I m~ II n~~ !I ~~ !, l~~ I leV Jjaca I mm

_'_IO_I_'-S_lc_12_6_C_T1110~-ko-m-l-----I 1700'-1 ~";;;;;-I ~~I '_?·-5530~-OoO·'''., __ ~I_~26e i 1 200 -.

_~!_~I.:._126c ,I pneuma!. 'I 3 900 I' 3 200 I' 1 10 I Sl. 126e i , 2300

I 'I I motkom I I: 1

_35_I_s~._1_2~Jpne~~,a!. 1 700 2200 5_7°_° __ 1_4_40_0_1_2 75~i

n'IA r." 2.2 Primer male tipske zidane transformatorske stanice \ ':---' .4;7_ .//,,) '-' '01-' . ,.- 10000/400 - 231 V

..,-1'/ '~ Ova se transformatorska staniea podize za elektrifikaciju V c l'!la l~re:rl<:_o,na§eliei;;hll'ls"l]a:=i' ?dg()-vara-maTiin"snliglimaifo -,j,~4,;:;.i.ri~60._~~ A. S!,~_l:~~_._~~_ ,1?~~a"dL ,u _~lJh~.u ,~aJe"'_c_dvOn?ug~lone_ ¥ule

sa ullutrasl1JOm osnovom 2 X 2 -m,-~a:' aka -7,"5 -rii~-vislrie -s~C'faviiinf--­betoliski1nkr6vom~_~ qrsa-1(o,si~f-kr·ovo~11i'a"·>avevoCIe _sa'~crepom. TransCorm:atorskii"stailica do 250 kV A ima osnovu2,2 x 2,2 m, aostaloje-isto-:-Podstanlce je izdignut 30 em'iziiriuok6TilOg

.1i':iDliiIT,,-;:d<j:-sespreciprodiranje vode. Sianiea jebez'-poiluge. Ra~,'!.9c_pisko!>._g"p(}lla ~ristupacap ,]0 za-kontrolu i rukovanje

..Qe.~,.l!!il.s"a .. uJ).o~troj.e.Ilj~:vis{)Kc,rii,,-pona.-:visina'Voaova . VisoKb..&. _nj.illJ.lJ}.umd,-',.$;.ml iom.1..m.J!,El"k0!L~~RO;)ilO1iC'~~~lici j e prj­klJucena .!lU"Qgrana.k:yoda visokognapona,s tim da na prVOlll stullJi=QgI.'!..n),(AJ)'!de liniislel rajt".~lj~C: Time je omogueeno da se stanica iskljuC!- oez'prekida rada glavnog voda. Ventilacija stanice vrsi se kroz dva otvora 0,8 x 0,4 m. Jedan je dole iza transfonnatora "-'prema--uliizllim'"-vrafiiii-a-:-a-- drugi gore ispod serklaze. Na unutrasnjoj strani olvora za ventilaciju smestene su zastitne mreze. S obzirom na maIn kolicinn ulja u trans­formatoru ne predvida se narociti uredaj za oticanje ulja, vee se za to koristi cev, koja sluzi za izlaz zastitnog uzemljenja. Ova cev ·vodi u drenaznu rupu sa sljunkom dubine oko 50 cm.

Na sliei 127 dat je detaljan crtez ove staniee. Brojevi na sliei oznacuju sledeee: 1 - transformator 10 /0,4 kV: 2 - tro-

182

~ r;; D "o~~ I ± r;; .- ,,- y;

~ f-- 2000 r;; L ~·I~·

, y)?;

0'

! J

I- 95f --l -"-"'-,-----...,

~AI PR£5£K 8-S'

Sl. 127 - Tipska zidanar transforrnatorska stanica za 10/04 kV . "------../ do i60kVA

183 , 'J.-'

poini rastavljae; 3 - jcdnopo]na posto1ja za osigurace; 4 - cevni oSlgurac 10 kV; 5 - uvodna ploea visokog napona; 6 - nosac potpornih izolatora; 7 - potporni izolatori 10 kV; 8 _. kuke za visoki napon; 9 - poluzni pogon 10 kV; 10 - nosac pogonske rueice; 11 - pogonska rueiea; 12 - leziste za osovinu rastav­Ijlca: 13 -- uvodno uie 25 mm2; 14 - bakarna sipka 8 mm 0; 15 - bakarnc papucice; 16 - koncentricne stcz<lljke za 08111111; 17 - nosac sina 08 nlm; 18 - nosae odvodnika pren2po11a; 19 - odvodnik prenapona 10 kV; 20 - zaslitna ograda; 21-lestvc; 22 - razvodna tabla (elektricni deo); 23 - odvodnici prenapona niskog napona; 24 - konzole za niski napon; 25 -

R 5 ,

£OOA FF

• __ A

r-

h 'II

6'70 .,.;~ \ 1'- j..J

• __ ....!!ANICA __ . __ ~ R4Z~OON.4 PlOC4

, " , "

81. 128 ~ Elektricna serna tipske transformatorske stanice

184

zastitna n1reza; 26 - traka za uzemljenje 25 >( 2 mm; 27 - nosac trake za uzemljenje; 28 -- spojniee za uzemljenje; 29 _. uzemlji­vae 40x31111n; 30 --- zidni zavrtanj sa rnatieorn; 31 - zuvrtanj sa mati com ; 32 - zavrtanj bez rna bee; 33 - spojni vcdovi niskog l1apona i pribor; 34 - ccv za odvodenje ulja.

Primedba: nulti vod se uzemljuje na prvom stubu do stanice. Na slici 128 je data tropolna elektricna sema za ovu trans­

formatorsku stanieu. Transformator ima spregu Yz 5 S obzirOll1 da se raeuna sa nesimetricnim opterecenjem faza. Transforw

mator je na primarnoj strani osiguran sa 3 jednopolna osiguraca visokog napona, a na sekundarnoj strani sa tropolnin1 auto­matskim prekidacem, iIi sa topljivin1 osiguracima.

Rastavljac je tropolni sa pogonon1 pomocll poluge i ruCice. Dvod visokog napona u stanicu je predviden kroz olma od stakla.!) Odvodnici prenapona postavljaju se ispad uvoda visokog napo­na. Svaka stanica ima tri trofazna odvoda na 8trnni niskog napona. Za ucvrsClvanje vodova niskog napona najpodesniji su otponski (Schaeckel) izolatori. Mogu se upotrebili i izolatori N 95 sa ravnim potporama na konzoli .

Vodovi niskog napona u stanici polazu se u armiranim izolacionim cevima na zidu. Veza izmedu transfornlatora i razvodne ploce niskog napona izvodi se bakarnim provodni­cima preseka 70 mm', dok se presek provodnika za odvode odreduje prema predvidenom opterecenju.

Zastitno uzemljenje izvedeno je poeinkovanim trakama, 25 X 2 mm. Na zastitno uzemljenje se prikljucuje i uzemljenje odvodnika prenapona. Nulla tacka niskog napona uzemljuje se na prvom stubu mreze niskog napona (pogonsko uzemljenje). Predviden je povrsinski uzemljivac (gvozdena traka). Duzina uzemljivaca odreduje se prema terenu, tako da se postigne otpor od oko 10 oma. D povoljnom tlu zadovoljice duiina od 20 do 30 m. Dzemljivac se ukopava oko 70 cm duboko.

Crtez razvodne table dat je na slici 129. Brojevi oznacuJu sledece: 1 - rastavni topljivi osiguraci; 2 - kontakti za ra­slavne osigurace; 3 - tropolni poluini prekidac; 4 - jedno­polni poluini prekidac; 5 - dvopolne prikljucnice; 6 - osiguraci

1) U savremenom izvodenjuje uvod visokog napona u transformatorsku stanicu preko provodnih izolatora.

185

UZ 25; 7 - glave za osigurace k II; 8 - umeci za osigurace; 9 - osiguraci UZ; 10 _ .. gla va osiguraca K; 11 - umeci osi­guraca; 12 - koso zidno grlo; 13 - sijalice; 14 - trofazno elektricno brojilo 380/220 V; IS - brojilo za javno osvetljenje 220 V; 16 - strujni transformatori; 17 - bakarne sine; 18 -izolovana zica G 2,5 mm'; 19 - redne stezaljke za 2,5 mm; 20 - kompletna limena tabla; 21 - pertinaks ploea; 22 - radne stezaljke za 35 mm'.

Prvobitno se nap on kontrolisao pomocu probnih sijalica preko prikljucnih kutija. U savremenim konstrukcijama je u razvodnu tablu ugraden voltmetar sa prebacaeem (vidi sliku 136 i 137).

1) R --r-----'----

2) R----~----~-------

s-+--~--­T --!--+--,--

S--~-------­T~~------

R

/

I

\ ,

011$=~;=j R T

RT

RSB-ST

o

RO RS

V SO~f)RT TO ST

SI. 128a - Serna veze prikljucka voltmera s prebacacem 1 - merenje linijskih napona 2 - merenje linijskih i faznih napona

Na s1. 128a pod 1) prikazana je sema veze voltmetra sa prebacaeem za merenje samo linijsleih napona, a pod b) volt­metar sa prebacacem za merenje Iinijskih i faznih napona.

Razvodna tabla je smestena u otvoru 990 X 900 mm u zidu, taleo da je pristupacna spolja. Na zadnjoj strani ploee smestaju se potrebni strujni transformatori i stezaljke, leoje treba da omoguce prikljucak instrumenata. Strujni transfor­matori ce se upotrebiti ako je jacina stmje koju treba meriti

186

preko 100 A, iii ako su elektriena brojila za manju struju nego sto je struja u vodovima. Raspored na tab Ii se odreduje prema raspolozivim aparatima (vidi sl. 129).

SI. 129 ~ Razvodna tubla tipske zidane transformatorske stanice

Zadatak 18 - Pretpostavimo da transformatorslea stanica od 50 kV A ima tri odvada malesimalne snage: dva od po 23 kW za privatno osvetljenje i motorni pogon i jedan od 4 leW za ulicno osvetljenje. Odrediti velieine osiguraea, preleidaca i elek­trienih brojila.

Topljive osigurace visokog napona izabracemo koristeci tablicu II. Iz tablice dobijamo za 6 kV i 50 kVA osigurae vi­sokog napona od 15 A.

Rastavljac 6 kV usvojicemo od 200 A privremeno leao najmanji normiran.

Glavni osigurac na strani nisleog napona 380/220 V odre­dicemo prema sllazi transformatora

P 50· I 000 [1 ~~-. -~--_~--~50·1 52~76A.

V3.V J!3.380 '

187

Usvajamo osiguracc velike snagc prekidanja eel 80 A (vidi ta blicll 51).

Osigurace za elva odvoda po 23 kW odredi6cmo uz pret· postavku da je cos « = 0,8 iz

Usvajamo osigurace UZ 60/50 A Struja u odvodu ulicnog osvelljenja je

P 4000 J4~-~--'-~ 18,2A

U 220

Usvajamo osigurace UZ 25/20 A.

Poluzne prckidace odredicemo prcma struji imajuCi u vidu da sc izraduju za nominalne struje: 15,25,40,60, lOa, 2CO, 400, 600 i I 000' A. Za glavni preki'elac usvajamo tropolni polui'ni prekidac ad 100 A, za prvi i drugi odvod odgovara prckidac oel 60 A, a za odvod ulicnog osvelljenja dvopolni poluzni pre· kidac od 25 A.

Buduci da imanlo na raspolaganju trofaZ11o elektricllO brojilo 380/220 V, 3 X 5 A, moramo predvideti strujne trans· formatore 75/10 A (vidi labl. 52). Za odvod ulicnog osvetljenja usvajamo jednofazno elektricno brojilo 220 V, 10/30 A.

lednofazna brojila se proizvode za slruje: 5j10, 5/15 i 10/20 A za direktan prikljucak i n/5 A za prikljucak preko strujnog transfOfmatora.

Trofazna brojila za 5/15, 10/30,20/60 A za direktan pri· kljucak i n /5 A preko strujnih transformatora, gde brojilac znaci nominalnu struju, a iIncnilac trajno dopustenu struJu (Iskra). Za cetvorozicni sistem se moraju upolrebiti brojila sa tfi kretna sistema, a za trofazni trozicni sistenl mogu docl U obzir i brojila sa dva kretna sistema. )

2 3 1 1, d t"'" / .. -.:~~~.e JeDa ran:o D~POS rO]eD]!!,. ~ ~

lLiillYIeIUen.im ... el,kt[iCllilllpo~trojen jilU~ .. vi.sokoglla.p_().lla_~. If,rui!3te .. .se_.celije . .izradeue. od.gvozdene.konsl.r11kcijc.i. ljma One_ .. _ ..

188

~ __ ~~~~_~l.t~~ __ u_.~~brikama_i na lieu lllCStu brzo lllontiraju. Prednost Dve k(:mstrukcije Je seritska p~oizvodl1ja, Iaka i 'brza_ iii.ontaza, l!i~JLp9J[~.p.a)1 jirpSJQf, mali investicioni __ .tr()~J.~.Qyi _ Jj_~Shl<:)_S~~_~l}_~ __ zamena delova.

....-.--_._.~_"" .. ,_. __ ~ ____ ._m_ "

Na slici 13111 pokazana jc skica oklopljene 6cUje za unu. trasnju montazu proizvodnje »Elektrosrbija«, a u tablici 29 njcllc osnOVllC dimenzije U lllm.

t=-o c t·

81. 130 - Oklopljena celija za unutraSnjll montazu

I-pokretni deo za izvlacenje na tockovillla; 2-nepokretan deo; 3-prekidac sa malo ulja; 4 - provodni izolatori koji imaju ulogu rastavljaca; 5 -strujni transformatori; 6-naponski transformatori; 7 -sabirnice;

8 - kablo'{ska glava dovodnog kabJa; 9 - tabla sa instrumentima

Celije su opremljene svim potrebnim aparalima j instru. menlima, a konstruktivno su podeljene na dva dela. Prednji deo 1 je pokretan, tako da se njegovim izvlacenjem prekida struja i time zamenjuje uloga rastavljaca. Postoje razl1i tipovi ovih 6elija: dovodne, transformatorske i merne, Dovodne celije mogu biti za vazdusni iii kablovski prikljucak. U pogledu smestaja celije se grade kao samostalne, hoene" za vrsne i srediSne, sto

189

'iI.;

Jt'J

\ , ~ .;:;-, """,, " ~j"~:> "'" . ...

daje mogucnost kombinovane izgradnje u obliku jednorednih iIi dvorednih ':elija sa jednim iii vise hodnika za posluzivanje,

Tab!. 29

II-'-=~ Nl:_:_.~_·_'n ___ i 2-~-0-11-1 ~oo I 1 ~50 II

35 kV .,.1 2 640,~.700 I 2580.

D

830 1240

E F '1 802118201

1 340 2330

Na sliei 131 prikazana je skica oldopljene transformator, skejr~ill"eza spoljnu lllontazu 10/0,4 kV, 400 kVA, sa6 od­vod0: nisk.og napona. Ukupna duzina u jednoln redli--7~5 111.

erQ,iivodnj'tpreduzeca »Energoinvest« u Sarajevu. Limenioklop jeizraden od .celicnihlimova debljine 3mm,

1.itiC;~,s~st~vljeni 'lJe~ zavarivanja sa prelelapanjem, talec> da ,semogu laleo demontirati. Stanica je podeljena Iimenim pre-

. ~'adama na visoleo. naponslei deo, na. transfcirmatorski boles !lilS~,(m_9J~9n_sJ(i-_deo.,Visi£la-c~lijaje 2200 lum, a siri~la 1 800 mm. D.!!~iI:Ia __ ,P9Jed}njh celija zavisi od njihove nanlenc.

SI. 131 - Skica oklopljene transformatorske stanice za spoljnu montazu 10/0,4 kV, 400 kV A, sa 6 odvoda niskog napona

2.4 Razvodna postrojeD,ia Da otvoreDom prostl!!:!!..

190

~ .. .....,

j

j I !

!

I I I

;-----: ~ ;osT~o~r"'H "''I .ruJ6OlJNOM

:... ___ J I>"ru~"

81. 132 - Oblici izgradnje transformatorskih stanica

a - smestaj u jednoj zgradi; b - na otvorenom prostoru smesteni su sarno transformatod; c - na otvorenom prostoru imesteno je postrojenje viseg napona; d - na otvorenom prostoru postavljeno je postrojenje viseg napona i transformatori; e - celo postrojenje izvedeno je na otVOl"enom prostoru

Na slici 132a pokazano je resenje trans[ormatorske stanice 35/10 leV »Hidromontaze« _. Maribor. Postrojenja 35 kV i 10 kV smestena su u posebne oklopljene blokove dok su trans­formatori smesteni napolju u otvorenom prostoru. Blokovi 35 leV i 10 kV prileljuceni sn na dalekovode preleo provodnih izolatora, a veza transformatora sa bIoleom 10 leV je pomocu leabla. Na sl. 132b data je jednopolna serna, a na sl. 132c crtez osnove iste stanice.

Razvodna postrojenja se grade leaa nislea i visolea (vise­spratna). Visoka postrojenja zauzimaju manje mesta. Niska

191

.. • ~ "> '" S> ~

u • ~ ~ 0

~

~ ! ~ M,

I e

""

.-~

lq

-('j ~ ~ ~

• '" '" 0 u 0

0 >

.§ 0 ~

" • ~ ..

"

192

,.WWOS nJ

UlWOS OJ ,

. --I

i 9

(prizemna) imaju preimucstvo u pristupacnoj visini svih apa­rata i pribora, sto olakSava pregled i opravku. Na slid 133 pokazan je primer razvodnog postrojenja na otvorenom pro­storu u niskoj izgradnji.

Na slid 134 pokazan je deo razvodnog postrojenja sa transformatorom na otvorenom prostoru u visokoj izgradnji. Rastavljaci za oba sistema sabirnica postavljeni su visoko na stubu.

.,

.,

51. 132b -Jedoopolna serna transformatorske stanice prema 81. 132a

13 Ele.ktrane i tazvodna postrojenja

193

___ ~~~ ______ '_M_..:'1.5c:,.., ____ _____________ _

SI. 132c - Crtcz osnove TS sa 51. 132a

SI. 133 - Razvodno postrojenje oa otvorenom prostoru u niskoj izgradnji 1 - lancani izolator; 2 - betonski stub; 3 - portaini stub; 4 - odvodnik prenapona; 5 - tropoini rastavljac; 6 - naponski transformator; 7 - strujni

transformator; 8 - prekidac suage; 9 - komanda prekidaea

81. 134 - Deo transformaiorske stanice ua otvorcnom prostoru u visokoj izgradnji

1 - stub; 2 - rastavIjac; 3 - prckidac; 4 - transformator; 5 - vagon za transport delova

194

d Ae An . ~ ... . OVV' ~.5 Transformatorske stanke na stubu,}, \_ .lI<

.4',,_.el~k:trifikacijusela i retko naseljenih podrucja pri-_menj~J':l, s~,_,_,!~~!:?-sJ~.r,matorske stanice montirane----ria--"'arvenoni"­.ilLlll1ozdel1oJIl .. res,tkastom . stubu~.······-··--··

Na slici 135 dat je crtez transformatorske stanice na stubu proizvodnje preduzeca )}Elektrosrbija«.

81. 135 - Transformatorska stanica ua stubu

13"' 195

Elementi transformatorske stanice i stuba se fabrikuju, '1_J,a'ierenuzit nekoliko sati sklapaju,Stanica se gradi za snage transformatora od 10, 20, 30, 50 i 100 kVA i za primarne na­J.lone-L1QII3kV.DQyo'i visokog napona je uzetoli13>;lOmm2

iii 3 X 16 mm2 Cu. Za snagu 10 do 30 kVA moguca su tn odvoda Iilski;iinapona sa maksimalnim presekom:"3 x16+10 m~; 'oj ><T6+ 10 mm2 i 2 X 10 mm2Cu. Za snagu od 50kVA moguca "'Sa tri odvoda: 3X25+16mm2, 2x25+16mm2 i 2xI6mm1Cu ... Z~snaguod 100 kVA moguca su cetiri odvoda i to tri do '3 x 50+35 mm2 i jedan 2 x 16 mm2Cu. Visina ve~anjaprovodmka

"'yisol(Ognaponaje 8,18 m a niskog 6,50 m. Transfonuatorska stanica izradena je kao krajnja i pro­

la];n,,:-Jzra4e~~j~ naIesetkastomcelicno~ stubu}z.clvaodnosno

20 -DO- 21 1§'fN-

18

7

• 5

l

• • •

,;ttt ~.m

,'ZVOol Izvool IZVOD ~

.12

Sl. 136 - EJektricna serna transformatorske stanice oa stubu od 100 kV A

196

tri d_ela n1t~dllsobno povezana zavrtnjima. Omogucava snabde­y,anje elektrifnom energijom podrucja u precniku od 2 km.

Od kratkog spoja na strani visokog napona ttailsformator stiti topljivi osigurac visokog napona kOD1binovan sa rastav­Ijacem. Pregoreli osigurac pada, pa je sa zemlje vidljiv kvar. Strana niskog napona zastiCena je od kratkog spoja prekida­eima i topljivim osiguracima.

Razvodna tabla niskog napona smestena je u razvodni orman pri dnu stuba. Dimenzije razvodnog ormana iznose: za snagu 10 ... 30 kV A - 280 X 570 X I 000 mm, za 50 kV A .... -400 X 550 X I 000 mm i za 100 kV A 420 X 570 X 1000 mm.

Odvodi na tablama za 10 ... 50 kVA zasticeni su sa top­Ijivim osiguracima, a za snagu 100 kV A glavni odvod i jos jedan odvod zasticeni su automatskim prekidaCima, ostali odvodi imaju polufue prekidace i topljive osigurace.

Na slici 136 data je elektricna serna transformatorske ,tanice od 100 kV A, a na slici 137 crtez razvodnog ormana. Razvodna tabla izvedena je na konstrukciji od limenih profita L20x20x3 mm.

Dimenzionisanje automatskog prekidaca sa elektro-mag­netskom i bimetalnom zastitom vrSi se prema nominalnoj struji transformatora. Za transformator od 100 kVA iznosi nomi­nalna struja

I 100 000 ~ 152 A V3 x 380

Biramo prekidac od 200 A sa mogucnos6u podesavanja okidaca od 125 do 200 A, prema tablici 50 .

Kad se vrata ormara otvore, pon10cll prekidaca na pri­tisak (21 na slici 136) automatski se up ali sijalica 20. Za ne­smetan rad instrumenata u slucaju hladnoce iii vlage ugraden je u tabeli elektricni grejac od 200 W proracunat za zagrevanje ormara 20°C iznad okolne sredine. Za prikljucak grejaca postoji na tabli utikacka kutija 19.

Paljenje i ga~enje ulicnog osvetljenja je pomocu aulo­mata, tako da je obezbeden rad stanice bez posluge.

Izvodi i uvodi provodnika su preko stezaljki od 60 A, 100 A i 200 A, koje su u ormaru rasporedene pred ulaz cevi odvoda i dovoda u njega.

197

Na slici 136 i 137 brojevi oznacnjn sledeCi materijal: 1 - odvodnik prenapona Za spoljnu montazu za 12 kV, 3

komada. 2 - jednopolni rastavljac - osigurac za 10 kV i 15 A, 3 ko­

mada. 3 - trofazni transformator u ulju za nl0ntazu na stubu,

1O±4%/0,4/0,231 kV, 50 Hz, 100 kVA, sprega Yz 5, sa konzervatorom za ulje, 1 komad.

St. 137 - Razvodni orman transformatorske stanice na stubu od 100 kVA

4 - tropolni automatski prekidac '" elektromagnetskom i bimetalnom za,titom i mogucnoscu regulael]e 125 do 200 A, za montazu u razvodni ormar, I komad.

5 - strnjui transformator 200/5 A, I kV, IS VA, klase 1. 3 komada.

6 - tropolni poluzni prekidac s rucieom spreda od 60 A, I komad.

7 - isto kao pod brojem 4, sarno sa mogu6noscu regulisa­nja ad 80 do 125 A, 1 komad.

198

8 - isto kao pod 6.

9 - topljivi osiguraci sa podnozjima TZ 60, kapama K III i odgovarajuCim umecima, 3 konmda.

10 - isto kao pod 9.

II - automat za paljenje i gasenje ulicnog osvetljenja, 1 komad. 12 - topljivi osigurac sa podnozjem TZ 25 A, kapom K II

i umetkom od 15 A, I komad. 13 _. voltmetar sa skalom od 0 do 250 V, kvadratnog oblika

144 x 144 mm, I komad.

14 - ampermetar sa skalom od 0 do 250 A, kvadratnog oblika 144x 144 mm, I komad.

IS - tl'Ofazno brojilo za prikljucak na strujni transformator 200/5 A, 3 x 380/220 V.

16 --- monofazno brojilo za ulicno osvetljenje ad IS A, 220 V, I komad.

17 - voltmetarski prebacac P - 10 - I f »Iskra«, 1 komad. 18 - topljivi osigurac sa podnozjem TZ 25, kapom K II, i

umetkom 10 A, I komad. 19 - utikacka kntija za na zid ad 10 A, I komad. 20 - sijalica od 40 W, 220 V, Za osvetljenje ormara, I komad. 21 - prekidac na pritisak 6 A, 220 V, I komad.

2.6 Usmeracke stanice \;

Jednosmerna'strujajepLitrebna"zaefektrY8nu vucu, he­mijsku industriju i drnge potrebe. Naizmenicna struja se maze usmeravati u jednosmernu pomocll grupe motor-generator, obrtne llslnerace, kontaktne llsmerace, usmerace sa ziyinirn parama, usmerace sa razredenim gasovima, elektroliticke i SUVe

uSll1erace. Za potrebe industrije i elektricne vuce dolaze U obzir usmerace sa zivinim parama.

Usmerace sa zivinim parama imaju posudu ad stakla za manje struje (20 ... 500 A i nap one 60 ... I 500 V) iii od celi-1m za jace struje (350 ... 8 000 A i napone 100 ... 5 000 V). Iz posude je iscrpen vazduh, tako da u njoj ostaju sarno zivine pare pod pritiskom ispod 0,001 mm zivinog stnba. Stakleni sud je zavaren, a celicni sud je sastavljen od delova, tako da se

199

vakuum mora odrzavati pomocu crpki. U celicnoj posudi se nalazi katoda od iive i anoda od grafita. Anoda je vezana za krajeve sekundara transformatora, a katoda se preko potrosaca vezuje sa zvezdiStem transformatora. U toku pogona jedan deo katode je usijan i on emituje elektrone. To je takozvana katodna mrlja sa temperaturom od oko 3000°e. Elektroni se krecu ad

Ii! IiI

--,

+ ====::1 ±::J === +

I I I I I I

Sl. 138 ~ Serna usmeracke stanice sa celicnom iivinom usmeracom

1 - transformator; 2 - prigusnice; 3 - celicna pasuda; 4 - pomocni transforrnator; 5 - uredaj za podesavanje napana glavnog transformatora; 6 - sabirnice niskog napana; 7 - motor i rotaciona crpka; 8 - vaku~ umski rezervoar; 9 - crpka sa zivinom parom; 10 - povratni ventn; 11 - anoda za paljenje (upaljac); 12 - pobudne anode; 13 - transformator za pobudne anode i upaljac; 14 - prigucni navoji; 15 - automatski prekidac

200

katode ka anodi, koja nije usijana (oko 600 oq. Usvojen smer struje je onaj nasuprot kretanju elektrona. Anoda ne emituje elektrone, jer nije usijana, prema tome struja maze teCi sarno u jednom smeru - izvan usmerace, od katode (+), Ipreko potrosaca ka anodi (-), a u posudi usmerace od anode ka katodi.

Na slici 138 data je serna usmerackog postrojenja sa ZI­

vinim parama i celicnom posudom 3. Transformator 1 ima primarni namotaj vezan u zvezdu, a sekundarni u dvostruku zvezdu sa sest faza. Izmedu transformatora i sest anoda nalaze se prigusni navoji 2, koji sluze za ogranicenje struje kratkog spoja na strani jednosmerne struje.

Stvaranje zivine pare u pocetku Tada postize se pomoeu anode za paljenje, odnosno upaljaca 11. Pre pocetka paljenja prekidac 15 je ukljueen i struja prolazi kroz navoj anode za paljenje, usled cega se kraj anode zagnjuri u zivu. Pri zagnju­rivanju u zivu, napon upaljaca je prenl0sten, pa se anoda za paljenje izdize iz zive pomoeu opruge. Pri tom nastaje elek­trieni luk, koji omogueava uspostavljanje struje izmedu pobudnih anoda 12 i pobudnog transformatora 13. Kada se dovoljno zive ispari, moze se uspostaviti struja izmedu glavnih anoda i katode. Pobudne anode 12 odriavaju izvesnu minimalnu struju ispod koje bi se luk ugasio kad optereeenje opadne.

Za rad usmerace potreban je vis ok vakuum od 0,0001 do 0,003 1l11l1, koji se odrzava pomocu dYe crpke vezane na red. Na sud usmerace prikljucena je crpka sa zivinim parama 9. Ova crpka ne moze da radi neposredno sa atmosferom. Zbog toga se ispred nje postavlja rotaciona crpka 7 koja smanjuje pritisak do ispod 20 mm Hg. Izmedu ove dYe crpke nalazi se rezervoar 8 i povratni venti! 10. Rotaciona crpka radi samo povremeno, kada vakuulll U rezervoaru 8 opadne.

Podesavanje napona u izvesnim granicama moze se po­stic; menjanjem broja navojaka po fazi transformatorskog pri­mara. U sirim granicama napon se moze podesavati upotrebom obrtnog transformatora.

Potpuno regulisanje napona od nule do ll10ze se postiCi upotrebom anodnih re§etki, gubilaka.

pune vrednosti prakticno bez

U velikim usmeracama moraju se anode hladiti pomocu prirodnog i prinudnog strujanja vode iii ulja.

201

Postoje vrste usmeraea specijalne konstrukcije sa uprav­Ijaekim resetkama, koje preobrazavaju naizmenienn struju u jednosmernn i jednosmernu u naizmenienu prema smeru pre­nosenja energije. Ovi uredaji se nazivajn mutatori. Oni nalaze primenu u elektrienoj vuei i industriji. Motori za pogon dobi­jaju jednosmernu struju. Pri koccnju, na primer elektricne zeleznice 11a padinama, motori rade kao generatori proizvo­deci jednosmernu strujll. Jednosmerna struja se u mutatoru preo­brazava u naizmenicnu i vraca u naiZlllenicl1u mrezu.

Atmosferska praznjenja izazivaju prenapone usled direk­tnog udara groma u elektricne vodove, iii sto je cesce. lisled elektrienog praznjenja u blizini eleklricnih vodova. Naelektrisani oblak izaziva lokalno staticko punjenje u vodovima. Pri naglom praznjenju oblaka u blizini vodova, punjenje se naglo oslobada i rasprostire u vidu prenaponskih talasa na obe strane voda.

81. 139 - Varnicar sa rogovima

Ovi prenaponski talasi mogu dospeti u elektricno postrojenje i tamo naneti stetu. Opasnost se smanjuje zastitom od atmosfer­skih praznjenja.

Varnicari sa rogovima pred­stavljaju zastareli naci11 zastite od prenapona. Nalaze primenu za zastitu izolatora visokog na­pona za spoljnu montazu od elektrienog preskoka kako bi se toplotno dejstvo elektrienog luka ispoljilo sto dalje od izo­latora. Princip dejstva je pri­kazan na slici 139.

Struja pri praznjenju kroz varniear obrazuje omeu, sto je uzrok stvaranja magnetskog polja. Magnetsko polje deluje na elektrieni luk, koji zamenjuje provodnik sa strujom, razvlaceci ga, dok se ne ugasi. Razvla~ cenje i gasenje luka pomaze i strujanje zagrejanog vazduha.

202

Cevni odvodnici se primenJuJu za male transformatorske stanice od 6 do 35 k V i za zagtitu izolatora dalekovoda svih napona. Skica cevnog odvodnika pokazana je na slici 140.

U cevi od izolacionog materijala 1 na­lazi se elektroda 2, koja zatvara gornji deo ,cevi. Na donjem delu cevi nalazi se uVllcena * suplja suprotna elektroda 3. Izmedu elektrode 2 i zasticenog dela 4 nalazi se jos i vazdusni 2

prostor L. Ako dode do prenapona, onda se rastojanja A izmedu obe elektrode 2 i 3 pre-mosti elektrienim lukom, koji ispari jedan deo izolacione cevi 1. Gas pomesan sa vazduhom izlazi pod pritiskom kroz supljinu suprotue elektrode i pri tom gasi luk izmedu elektroda. J

81. 140 -- Cevni odvodnik prenapona 1 - cev od izolacionog materijala; 2 - elektroda;

3 - suplja elektroda; 4 - provodnik

Ventilni (katodni) odvodnici najvise se primenjuju za zastitu od prenapona u elektrienim postrojenjima svih napona. Na slid 141 dat je crtez ventilnog odvodnika prenapona proiz­vodnje »Elektrosrbija«.

SI. 141 - VentURi odvodnik prenapona

1 - veza sa vodom; 2 - metalna kapa; 3 - opruga; 4 - porcu­lansko telo; 5 - serijski varnicar; 6 - porculanski nosac varnicara; 7 - promcnljivi otpor; 8 - dno porculanskog tela; 9 - veza sa

zemljom

203

Ventilni odvodnik se sastoji od serijskog varmcara 5 i promenljivog otpora od silicijum karbida (karborunduma) uz

kV )/APON OGRANICENJ4

20 ------- .

10

o 6"00

LIN£ARN! OTPOR lj6RI

1000 {500 A

81. 142 - Dijagram promene otpora sa naponom

dodatak vezivnog sredstva 7. Promenljivi (nelinearni) atpor ima osobinu da mu otpor naglo opada kad napon raste. Dija­gram promene otpora sa napo­nom pokazan je na slici 142.

Serijski varniear ima zada­tak da po prestanku prenapona odvoji odvodnik prenapona od provodnika.

3.2 Uzemljenje u elektricnim postrojenjima ~L-/ Cilj uzemljenja je zastita osoblja od napona dodira i ko­

raka, zastita materijala i veca sigurnost pogona.

Zastitno uzemljenje ~ Ono nije vezano za pogol1sko strujno kolo, nego za izolovane delove postrojenja koji nisu pod na­ponom, ali usled proboja izolacije mogu doCi pod opasan na­pon. Uzemljuju se kueista generatora, transformatora i drugih masina, zatim postolja izolatora, rastavljaea, prekidaea, metalne konstrukcije eelija, razvodnih tabli i slieno.

Pogonsko (radno) uzemljenje - Ono moze povremeno iii trajno ueestvovati u funkciji strujnog kola, kao na primer us­led nesimetrije u elektricnoj mrczi iii usled atmosferskih praz­njenja. Uzemljuju se zvezdista alternatora i transformatora, odvodnici prenapona, Petersollovi kalemovi, navoji mernih trans­formatora i slieno.

Spajanje i razdvajanje uzemljenja - Zastitna uzemljenja iznad i ispod 1 kV treba medusobno povezati ako sn u istoj pogonskoj prostoriji. U tom slueaju vaze propisi za postro­jenja iznad 1 kV. Konstrukcije razvodnih tabli niskog napona pristupaene sa spoljne strane llestruenom oso blju ne smeju se prikljueiti na zajednicko zastitno uzemljenje, nego ih treba pri­kljuciti na uzemljivae za oblikovanje potencijala. Vidi sliku 143.

Pogonska uzemljenja ispod 1 kV i zastitna uzemljenja iznad 1 kV izvesti razdvojeno (najmanji razmak 20 m) ako je mreza iznad 1 leV nadzemna. Medusobno se mogu povezati

204

"I

I { I

I

1 I

(ne moraju) aka je mreza visokog napona u celini kablovska, iii ako pogonsko uzemljenje sluzi samo za vlastite potrebe po­strojenja.

Pogonska nzemljenja mernih transformatora i odvodnika prenapona iznad 1 kV vezuju se na zastitno uzemljenje iznad 1 leV.

Pogonska uzemljenja zvezdisnih otpornika i Peterson~;;;ili kalemova iznad 1 kV ne treba spajati sa pogonskim uzemlje­njima ispod 1 kV.

SI. 143 - Uzemljenje transformatorske stanke

1 - spoljna razvodna tabla; 2 - resetka za oblikovanje potencijala; 3 - zaStitni

uzemljivac visokog napona

, , , , , ;>----l'::==::J

> --L Napon dodira i koraka - U slueaju proboja izolacije

kroz uzelriIJ.vac tece siruJa zeinljospoja I z u zemlju. Kako pri tome struja mora da savlada omovski otpor tla, to se u zemlji javljaju padovi napona. Potencijal zemlje u okolini uzemlji­vaca se smanjuje sa udaljenjem od uzemljivaea od 'I'z asimp­totno ka nulL Praktieno se smatra da je potencijal zemlje na oko 20 ill od uzemljivaca zanemarljiv (manji od 5% od 'I'z)'

Promena potencijala tla sa uda­Ijenoscu od uzemljivaea poka­zuje kriva na slici.

=: Covek koji na rastojanju od 1 m Uednog koraka) dodirne masu masine iii aparata sa 08-

1m .01 m tecenom izolacijom izmedu faza i zemlje imace izmedu ruke i

-20m -20m stopala napon dodira

81. 144

Ako eovek prilazi uredaju sa osteeenom izolacijom biee izlozen izmedu oba stopala naponu koraka

Uk= '1'.- '1'2

Duzina koraka usvaja se 1 m. Ako naponi dodira i ko­mka prelaze dozvoljene vrednosti pristupa se oblikovanju po-

205

c?

tencijala, na primer povezivanjem uzemljivaca u kanture aka zasticenog postrojenja, kao sto se vidi na slici 145. Na taj naCin se U d i Uk smanjuju ua dozvoljenc vrednosti.

1~:a=~=T:R:':K'~ -CEVI

[ POSTROJEHJE

VISOKOG NAPONA r.

1'7:5' /;\ /:~;"

, I I I I ' ,

51. 145

Tabl. 30

Vreme iskljueenja zemljospoja u s ..

Napon dodira pri a) izvan ograde uredajima s nepo-sredno uzernlje-

Dozvoljeni naponi dodira i koraka - Najvisi dozvoljeni napon dodira i koraka u 1'0-strojenjima do 1 k V iznosi 50 V po JUS-u (po nemackim VDE pro pi sima 65 V), a u postroje­njima iznad 1 kV iznosi 125 V. Medutim, dozvoljeni naponi do­dira i koraka zavise i od vre­mena iskljucenja zemljospoja. U tablici 30 navedeni su 1'0-daci prema "Tehnickim propi­sima za izvodenje uredaja jake struje za pogonski napon iz­nad 1 000 V". Sluzbeni list FNRJ br. 6/57 od 6. [ebru­ara 1957.

0,8 0,6 0,4 0,2 0,1

50 58 78 133 159

------------nim zvezdiS-

b) unutarograde 125 137 178 265 337 tern u V .. _----------

~ a) na vrIo prometnim saobracajnim putevi- 55 62 100 137 160 ma izvan uredaja

~ ;J -----------

1j ~ b) na drugim mesti-

Napon rna izvan uredaja, a 125 139 177 268 337

,,~ ~ koraka unutar ograde ) , ------. .

c) unutar ograde pri ~j .., upotrebi izolovane 245 300 373 546 660 . ..,

obuce ,..,~

i.i 206

I I :

, I

/ I I 1

l i

Uzemijivacki vodovi - Dozvoljeno opterecenje vodova do uzemijivaca zavisi od struje zemljospoja i dato je u tablici 31.

Tabl. 31

Presek mm2

Trajno dopustena struja u A I Dopus~enastruja tokom Is u kA --I

cclik alumin, bakar I celik alumino bakar

16 25 35 50 70

100 200

150 200 280 3,5

150*) 250') 480') 3,0 5.0 180*) 320*) 590') 4,5 7,0 240*) 430*) 780*) 6,0 10,0 420*) 760*) 1 380*) 12,5 20,0

*) Vazi sarno za trakastc provodnike. . ."",i. ,·fI'\.... ,

2,5 4,0 5.5 8,0

11,5 16,0 32,5

~Q:.i ;; J.f i.lcl ~\ .... Najmanji dozvoIjen presek za neizolovane vodove pos­

tavljene u zemlji iznosi: za pocinkovan eelik 100 mm2, za bakar 50 mrn2• Polaganje aiuminijuma u zemlju se izbegava. Za neza­sticene vodove van zemlje: za pocinkovan celik 50 mm2 , za aIu­minijum 35 mm2 i za bakar 16 mm2•

Za razvodna postrojenja preporucuju se vodovi od 1'0-cinkovane celiene trake preseka: za glavni vod do 200 A trajne struje 1 X (30 X 4) mm, do 300 A trajne struje 2 X (30 X 4) mm, za kratke prikljueke 1 X (20 X 2,5) mm.

Veza sa uzemijivackim vodom - Delove koje treba uzem­Ijiti ne treba vezivati na red, nego ih treba povezati paralelnirn spojnim provodnicima na sabirni uzemijivacki vod (slika 146). Glavni sabirni vod postavlja se na , . I

syaki sprat kao prost provodnik, ili ~ u velikim postrojenjima u vidu prste- W

na, pa se pomocu spojnih proyodnika -i+·,,--..:!k----.ii""-na njega prikIjnce delovi koje treba b f t f

uzemljiti. Ovaj sabirni zemljovod, pre-t -++-ma velicini postrojenja, treba na jed- ,. . Q

nom iIi vise mesta povezati sa zemlJom pomocu yertikalnih provodnika. Pri eiektricnom preskoku za zastitno uZem­IJenje mogu u zemljovodu nastati opasni prenaponi. Iz tog razloga tre-

SI. 146 - Uzemljenje pot-pornih izolatora .

a - pogresno vezivanje (sa H

birni vod je prekinut) b­pravilno (uzemljivacki vod

nije prekinut)

207

ba vodove za uzemljenje postaviti izvan domasaja ruku, ili ib ograditi zastitom od slucajnog dodira. Na vodovima za uzem­Ijenje nije dozvoljeno postavljanje prekidaca, ni osiguraca.

Uzemljivaci - Preko uzemljivaca struja prelazi u zemlju. Mogu se upotrebiti pocinkovane celicne ploce debljine 3 mm i jednostrane povrsine I m2 iIi bakarne ploce debljine 2 mm i jednostrane povrsine 0,5 mm2• Upotrebljavajn se i celicne pocinkovane cevil) precnika 1" do 2", duZine I do 5 m. Isto tako upotrebljavaju se pocinkovane celicne trake, koje se polazu u dubinu zemlje 0,5 do I m.

Dimenzije uzemljivaca odreduju se prema specificnom otporu tIa (tablica 32) i otporu rasprostiranju uzemljivaea (tablica 33).

Tabl, 32 - Srednje vrednosti specificnog otpora tla (?)

lezerska voda IDm Suv sitan pesak 500Dm Mocvara, treset 30Dm Suv pesak i sljunak l000Dm Glina. oranica 100 Dm Stena, suv beton 3000Dm Vlaian krupan pesak 200nm

Tab), 33 - Otpori rasprostiranja uzemljivaea Rl [0] za specificni otpor tla pl~100Dm

--;----,------.----------

I Traka duzine I 8ipka iIi cev 1\ PloCa uspravna m I duzine ill 1 m ispod zerol]'e I Vrsta uzemlivaca

\

i 10 125 I 50 1100\1 I 2 I 3 I 5 0,5 x 1m I Ix 1 m

-OtP~~ r.sprost.D I~o 110 I 5 1 3 1701401301201 35 I 25

Tacnije se otpor rasprostiranja R [ L!] trakastog uzemlji­vaca moze dobiti po Leblu iz

p /2 R~--·In--,

2 It! Hd

gde je: p [L! m] - specificni otpor tIa, / [m] - dllzina trakastog uzemljivaca, H [m] - dllbina llkopavanja,

1) Po tehn. propisima najmanji precnik celicne pocinkovane cevi iznosi 38 mID.

208

d [m] - precnik provodnika. Za pravougIi presek llVO­dimo racunski precnik d = 1/2 sirine trake. Za traku sirine 30 mm bice d = 0,ol5 m.

In - prirodni logaritam (In = 2,3 Ig)

Otpor rasprostiranja za cevasti (stapasti) uzemIjivac iz­nosi po Kohu

p 4/ R~-·In-

27tl d'

gde je: / [m] - duZina ukopanog dela, d [m] - spoljni precnik uzemljivaca.

Ako se postavi vise istib cevnih uzemljivaca u zemlju i medu sobom povezu, onda se zbog medusobnog uticaja racuna zajednicki (ekvivalentan) otpor iz obrasca

Ro R~--

gde je:

Ro - otpor jedne cevi u tIu,

n - broj cevi,

1) - sacinioc koriscenja.

Obicno je poznato Ro i R na osnovu cega mozemo odrediti n' 1) = RoIR. Iz dijagrama na s1. 146a za cevi postavljene u pravoj liniji, odnosno na s1. 14Gb za cevi po krugu iii viseugaoniku, biramo broj cevi n prema proizvodu n . '1). Podaci se odnose na razmak izmedu cevi koji iznosi dvostruku duZinu cevi (a=21), iIi trostruku duziuu cevi (a=31).

Ako se trakasti uzemljivac postavlja u kruznoj iIi pravo­ugloj konturi onda je priblizno otpor rasprostiranja jednak otporu rasprostiranja rastegnute trake (za D ;;;; 10 m).

Otpor uzemljivaca u vidu mreze (sa poprecnim vezama) moze se izracunati po Olendorfu iz obrasca

p P R~-+-

2D /

14 Elektrane i razvodna postrojenja 209

210

;/

nl'l 12 11

10

9

f-::-' Z

::> IL,

11 I'

l'l! D

9 '1

? g 8 7

6 5

4 3 2 1

5'1~ r::;'

':}

b (, (.

1 \' s J' '-1 &)

!b ~ ~

-, ~ .L.

111 1 ~

4 1'1 2' I"

3 :7 ~ i? J :r

(. , ~

:fl&!1 ~~ q

7

10 -, t

~1111

d /4 "' l<§ ,

2 ,0 " ..r; ~ ~ -, 1'7 :;

~ 0 §) P" . i "., J 4 ~ Y ,- -~ ~ V' ~ '5'" >( I ?r , ,

.r ~.

h '" "l' A n ~i .. i ! ') -- , t 7 f ~:--: i i i , ., II I /1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415 n SI. 146a - Za cevi u pravoj liniji

~n

Sl. 146b-- Za cevi po krugu iii pravougaoniku

r ;1,

/;' _ /:) _,. " ~>7/ ~ C,'. . r __ S jP ..:.~\... ___ f' ;..' D OifA~/ /~ ,'i ~_ .J <Jag al~A;: /;?Cl., ,(,/ ," . pID ... " f'~

J - ....... h - /" _ . '"J 'i a I~ gde je: :.:.. / J37Y ;<otv,r7-j i{~/I/t>(~iu;( r:U!;"-7 / .... ./ ;

J...' " ;'e Z:>l.!:.>7.J. c-DIA'~

p - specifiCni otpor tIa, t-/ ( . c''-'_-<) /:::> /rS4'1 ..... ,'!>""l ~ I - ukupna duzina svih provodnika,

D = 1,13 VS - racunski precnik u m, gde je S [m2] obu­hvacena povrsina tIa u m2.

Sirina mreze mora biti jednaka bar polovini njene duzine. Otpor ukopanog uzemljivaca na dubini II bice stvarno manji od izracunatog, jer se ova Inetoda odnosi na uzemljivace na povrsini zemlje.

Uzemljivac slozen od traka i cevi daje teskoce za proracun. Radi toga se racuna jedan put sarno za cevne, a drugi put sarno za trakaste uzemljivace, pa se kao otpor uzemljivaca usvaja manja vrednost. U stvari otpor ee biti manji od izracunatog zbog zajed­nickog dejstva.

Zadatak 19 - Odrediti dispoziciju uzemljivaca za transfor­matorsku stanicu ako je: specificrn otpor tla P = 120 0 m, otpor zastitnog nzemljenja Rz= 6 0, otpor pogonskog nzem­Ijenja Rp = 3 O.

Zastitno uzemljenje izveseemo oko transformatorske stanice. Ako upotrebimo eeliene pocinkovane cevi duzine 3 m iznosice otpor jedne cevi u tlu spec. otpora od 100 0 m (tabl. 33) ROl =300. U tlu spec. otpora od 120 0 m biee otpor rasprostiranja jedne cevi Ro= ROl" P/PI= 30· 120/100 = 36 O. Za zajednicki otpor Rz= 6 0 dobieemo n'f) = Ro/Rz= 36/6 = 6. Iz slike !46b za n'f) = 6 i medusobni razmak pojedinih cevi a=3'! =3-3=9 m dobieemo broj cevi n = 8. Osam cevi mogu se rasporediti u pravougaoniku oko transformatorske stanice. Uzemljivacke cevi su medusobno povezane spojnim provodnicima ukupne duzine 8·9=72m.

Izracunaeemo sada duzinu trake ako hi uzemljivac izveli sarno sa celicnom trakom. Traka sa otporom rasprostiranja od 6 Q u tlu sa spec. otporom od P = 120 0 m imala bi otpor u tlu sa spec. otporom od PI = 1000 m

211

()

Taj otpor mozemo posti6i lrakom duzine 50 m (tab!. 33). Usvojicemo kao ekonomicniji uzemljivac sa celicnom po­

cinkovanom trakom 30· 4 mm koja ee se postaviti oko trans­formatorske stanice (vidi sliku 146c).

r 5 r-

IO

I IP013 e - 10

C\I 1-min20m

r--20m-SI.146c

Pogonsko uzemljenje treba da je udaljeno od zastitnog najmanje 20 m. Spojieemo ga se transformatorskom stanicom pomoeu kabla IPO 13-1 kV. Pretpostavljamo da je prostor za smestaj uzemljivaca ogranicen i da iznosi 25.' 20 m.

Upotrebieemo uzemljivac u obliku mreze sa konturom 25 . 20 m i poprecnim provodnicima sa razmacima od 5 m. Ukupna duzina svih provodnika iznosi 1 = 245 m (vidi sl. 146c).

Koristieemo Olendorfov 0 brazac

R~-P-+!'.~ 120 + 120 =2,90 2 D 2·25,3 245

gde je raeunski precnik D~ 1,13 Vs = 1,13 V25 ·20 = 25,3 ill Stvarni otpor biee znatno manji zbog ukopavanja uzemlji­

vaea na dubinu od bar H ~= 0,5 ill.

3.3 Proracun otpora uzemljenja

Postrojenje niskog napona - U ovom slucaju je u postro­jenju zvezdiste transformatora neposredno (direktno) uzemljeno, pa 6e u slucaju zemljospoja doCi do jednofaznog kratkog spoja.

212

Otpor uzemljenja treba da bude takve veliCine da dode do si­gumog iskljucenja osiguraca ili okidaca i na taj naCin do pre­kid a zemljospoja.

.. Otpor pogons~?g. nzemljenja obzirom na zemljospoj u pnJemmc!ma na mrez! mskog napona odreduje se prema struji iskljucenja najveeeg prijemnika, a da pri tom napon pogon­skog uzemljivaca ne prede 65 V.

Ud 65 Rp~-~--

lim k . lorn gde je l,m= k· lorn

10m [AJ - struja osiguraca najveeeg prijemnika k - fakt01~ koji iznosi: za brze topljive osigurace 3,5;

za trome os!gurace. do 50 A = 3,5, a preko 50 A = 5; za spoljne vodove nadzemne ! kablovske i kuene prikJjucke 2 5' za motome zastitne prekidace 1,25; za zastilne prekidace sa ohciacima regu­hsamm na struJu kratkog spoja 2,5.

Ako usvojimo k = 3,5 otpor pogonskog uzemljenja bi iznosio

R _ 65 p-

3,5· lorn

Akc najveCi osigurac prijemnika iznosi 10m = 10 A, onda

Rp 65 ~1,850 3,5· 10

Ako je najveei osigurac uzemljenih prijemnika veGi od 10 A izvodenje pogonskog uzemljenja bi bilo neekonomicno zbog malog otpora uzemljenja. U 10m slucaju se primenjuju druge nlere, kao zastita izolovanjem, ogra-divanjell1, zastitnim prekidacima i slicna.

Na slici 147 je pokazan princip zas­titnog prekidaca na motoru u mrezi niskog napona.

Krajevi okidaca zastitnog prekidaca vezuju se izmedu mase molora i zemlje. Struja reagovanja osiguraea iznosi 50 ... 150 mAo Potreban otpor pomoenog uzemlji-

50-150mA.

R =200.n

SI. 147

213

vaca iznosi 200 ... 800 C, obicno se racuna R = 200 Q. Pomocu tastera T moze se proveriti ispravnost prekidaca.

Zastitni prekidaci moraju biti gradeni tako da iskljucuju najdocnije posle 0,1 s.

Ako je u mrezi niskog napona primenjeno nnlovanje onda uknpni otpor nzemljenja ne treba da bude veCi od 2 Q. Otpor uzemljenja jednog iii vise uzemljivaca u blizini izvora struje, iii transformatora kao i u podrucju poslednjih 200 m moze da iznosi najvise 5 Q.

Zastitno uzemljenje postrojenja < 1 leV i postrojenja > 1 kV u istoj transformatorskoj stanici su povezana i racunaju se prema propisima za napon > 1 kV. Uzemljivace zastitnog i pogonskog uzemljenja treba postaviti u mednsobnoj udaljenosti od oko 20 m.

Zadatak 20 - Trallsformatorslea stanica 10/0,4 leV napaja mrezu llisleog napona 380/220 V. Na mrezi je primenjeno zas­titno uzemljenje. 03igllraci motora i aparata su od 15 A. Odre­diti otpor pogonskog uzemljenja.

Otpor pogonskog uzemljenja cemo odrediti prema struji iskljucenja najveceg osiguraca It = 3,5 . 15 = 52,5 A

Ud 65 Rp ~ --- = --- = 1,24 Q

Ii 52,5

Za otpor pogonskog uzemljenja usvajamo R = 1,33 Q. Ako se ovaj otpor zbog nepogodnog zemljista tesko moze

postici, mozemo za sve prijemnike sa osiguraCima preko 10 A primeniti zastitne prekidace, pa ce u tom slucaju otpor pogon­skog uzemljenja iznositi

Rp= 3,~5 10 1,86 Q

Otpor uzcmljenja u postrojenjima iznad 1 IcV - Ako je zvezdiste transfonnatora neuzemljeno, na primer na nlrezama srednjeg napona 6 ... 35 kV, onda se struja zemljospoja za­tvara preko kapacitetnog otpora mreze visokog napona. Otpor zastitnog nzemljenja je odreden za

214

Ud 125 Rz=-=-[Q]

Iz Iz

Struja zemJjospoja I, u nekompenzovanoj mrezi sa neuzem­Ijenim zvezdistem iznosi priblizllO

I,=V.L.C [A] 1000

gde je: V [kV] - Medufazni napon mreze visokog napona, L [km] - ukupna duzina neposredno (galavanski) po­

vezanih vodova, C - koeficijent koji iznosi:

2,5 za vodove bez zastitnog uzeta, 3 za vodove sa zastitnim uzetom.

Za struju zemljospoja I, za podzemne kablove vidi tablicu 34.

Tabl. 34

Na- Struja spoja sa zemljom A/km za kablove preseka mm2

pon kV 10 1 16 I 25 I 35 I 50 I 70 I 95 I 120 I 150 I 1851 240 1300

6 0,33 0,39 0,45 0,63 0,68 0,76 0.84 0,9 0,98 1,0 11,1 1.2 --------------------- -

10 0,55 0,65 0,75 1,0 1,1 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 2,1 ---- ----------------

7,017,8 --

35 - 4,0 4,4 5,0 15,5 6,1 6,5 8,4

Najveca dopnstena vrednost otpora uzemljenja n e1ek­tricnim postrojenjima, prema podacima iz knjige P.A. Dolin: »Spra vocnik po tehnike bezopasnosti«, data je n sledecem pregledn:

Za postrojenje visokog napona I - Zastitno uzemljenje u postrojenjima sa velikim stru-

jama spoja sa zemljom (500 A i vise) ................ 0,5 Q

2 - Zastitno uzemljenje u postrojenjima sa malim stru-jama spoja sa zemljom (do 500 A) .................. 10 Q

Za postrojenje niskog napona 3 - Postrojenje sa uzemljenim zvezdistem: a) uzemljeno zvezdiste generatora i transformatora snage

100 leVA i nize .................................... 10 Q

b) u ostalim slucajevima ...................... 4 4 - Zastitno uzemljenje u postrojenjima sa izolovanim

zvezdisLeln

215

a) pri snazi generatora i transformatora 100 kVA i manje ............................................ 10 Q

b) u ostalim slucajevima ...................... 4 Q

Zadatak 21 - Transformatorska stanica se napaja na nekompenzovanoj mreti 10 kV, ukupne duzine vodova 80 km. Mreza 10 kV je nadzemna bez zastitnog uzeta. Odrediti otpor zastitnog uzemljenja.

Struja zemljospoja iznosi

V· L· C 10.80·2,5 h·· -2A

1000 1000

Otpor zastitnog uzemljenja biee

Ud 125 R z -----62,5Q

I, 2

Za oklopljeno postrojenje bez ograde otpor uzemljenja hi iznosio

65 65 R,-----32,50.

Iz 2

S obzirom na navedena ogranicenja USVOJlcemo maksi­malni otpor zastitnog uzemljenja Rz= 10 O.

Postrojenja iznad 1 k V sa nzemljenim zvezdistem - Zvez­diste moze biti uzemljeno preko induktivnog otpora (Peter­senovog kalema). U tom slucaju se na mestima sa ugradenim Petersenovim kalenlovima racuna sa zbirom struje Peterseno­vih kalemova i preostale struje mreze ako je zastitno i pogol1sko uzemljenje povezano, a sa preostalO1TI strujom mreze aka je zaslitno uzemljenje odvojeno od pogonskog. Na mestima gde nisu ugradeni Petersenovi kalemovi merodavna je preostala struja u najnepovoljnijem slncaju.

Velicina preostale struje mreze data je n tablici 35

U nekim mrezama se primenjujn Petersenovi kablovi na naponu 35 kV ako je struja zemljospoja veea od 10 A, a na mrezama 6 ... 10 kV ako je struja zemljospoja veca od 30 A.

216

Tabl. 35

Napon mreze I Vrsta mreze

I Preostala struja u % od

kV I struje spoja sa zemIjom

10

I I 20 ... 25

35 Nadzemni vodovi 12 ... 14 110 2 ... 5

6

I I 8 ... 10

10 Kablovi 6 ... 8 35 4 ... 5 ,

I ,

Na primer, u kompenzovanoj mrezi 35 kV uknpne du­zme 400 km, nala2i se transformatorska stanica bez ugrade­nih Petersenovih kalemova. Vodovi su sa zastitnim uzetom. Otpor zastitnog uzemljenja racunaeemo sa preostalom stmjom mreze Ip. Pomoeu tablice 35 nalazimo

14 Ip---I,

42 . . V·L·C

gde Je I z-----1000

35·400· 3

1000 42A

14 Ip---' 42 - 5,88 A,

42 125 125

oclatle Rz - - ---- - 21,2 Q Ip 5,88

Bez kompenzacije bi otpor zastitnog uzemljenja iznosio 125

Rz --- - 2,98, dakle znatno manji i skuplji. 42 Postrojenja iznad 1 kV mogu imati neposredno (direkt­

no) uzemljeno zvezdiste. To je slucaj u postrojenjima napona 110 kV i viSe. U tom slucaju se racuna sa strujom jednopol­nog kratkog spoja, koja treba da iskljuci prekiclace u kratkom vremenu.

U postrojenjima 10 kV i 35 kV primenjuje se, narocito za kablovsku mrezu, indirektno uzemljeno zvezcliste. Izmedu zv~zdiSta i}emlje postavljaju se rezistantni (omovski) otpori, kOJl ogramcavaJu stmJu kratkog spoja sa zemljom, a time i naprezanje postrojenja.

Na primer u beogradskoj mrezi se za indirektno uzem-.ljenje koriste elektrolitski rezistantni otpori i to 6 0 za 10 kV

mrezu i 21 0 za 35 kV mrew. Time se ogranicavaju struje zemlJospoJa na oko 1 000 A. To je dovoljno za iskljucenje osi­gur~ca. i prekidaca, a sa druge strane snlanjuje naprezanje po­slrojellja usled udarnog dejstva jednopolnog kratkog spoja.

217

3.4 Kompenzacija strnje spoja sa zemljom (Petersenovi kalemovi)

U sistemima sa uzemljenim zvezdistem dolazi do kratkog spoja u slucaju spoja sa zemljom jedne faze. Ako zvezdiste nije uzemljeno (sto je slucaj u Evropi sa sistemima visokog napana), anda ee se pri spoju jedne faze sa zemljom pojaviti struje spoja sa zemljom. koje se zatvaraju preko mesta kvara, kapacitetnog otpora mreze i faznih navoja alternatora. odnosno transfor­matora. Pri visokim naponima i veeim kapacitetima mreze (na primer kablovske) struje spoja sa zemljom mogu postiCi vrednost opasne po provodnike (preko 7 A).

U normalnom rezimu rada (slika 148) kroz provodnike proticu jednake po ve1iCini kapacitetne struje

Vj Ieo~-- ~Vj' w C

Xc

gde je Vf - napon svakog provodnika prema zemlji, C - ka­pacitet izmedu provodnika i zemlje, w - kruzna ucestanost.

Ico_

~v~sr Ieo

leo

UTf URI Ico

Ico _

leo_

a) b) SI. 148 - Trofazni sistem sa neuzemljenim zvezdistem u normalnom pogonu

a - elektricna serna; b - strujni i naponski vektorski dijagram

Kapacitet C zavisi ad duzine i vrste linije. Naponi faza prema zemlji UrI' US!, Uti Sil simetricni i brojno jednaki faznom na­ponu sistema.

U slncaju spoja sa zemljom jedne faze menjajn se i napo­ni prema zemlji i kapacitetne struje pojedinih faza (slika 149). Na primer, pri spoju sa zemljom faze T, njen napon prema zemlji pada na nuln, a teziste naponskog dijagrama se pomeri iz tacke A u B (zvezdi;;te dobija fazni napon). Ostale dYe zdrave faze dobijaju prema zemlji V"3 puta veei napon, koji je sad jednak medufaznom naponu: Vr~ V3. V rj; V,~ V3. V,r'

218

Kapacitetne stmje u fazama R i S zajedno sa naponima uvelicavaju se za V3 pnta, Ier ~ V3 . Vrr w C~ V3. leo' 108 ~ V 3. leo' Kapacitetna stmja faze T je nnla, jer je ta faza u spoju sa zemljom, pa je i njen kapacitet C prema zemlji jednak nuli.

Suma kapacitetnih struja sve tri faze nije vise jednaka nuli, zbog cega kroz mesto spoja sa zemljom tece stmja Ie' koja je brojno V3 puta veea od struja lor i I" nepovredenih

__ Ies VVv-------~------~t-s

a)

s

SI. 149 - Trofazni sistem sa neuzcmljenim zvezdistem u slucaju jednofaznog spoja sa zemljom

faza, iii koja je 3 puta veea od stmja leo pri normalnom reZlmu rada, kao sto se vidi u dijagramu napona i struja (slika 145 b)

-Ie~ V3. Ier~V3. IC8~ V3. V3. Ieo~ 3· Ieo~ 3· VjW C

Po Petersenu ova se stmja moze kompenzovati (ponistiti), ako se u zvezdiste transformatora postavi induktivni otpor sa samoindukcijom L. Da bi se kapacitetna stmja Ie ponistila sa induktivllom strujom fL, treba da je Ie = fL, odnosno

Vj . 1 3· VjwC~-; L~---

wL 3w'C

Na slici ISO pokazana je sema sa prikljucnim induktiv­nim (Petersenovim) kalemom L.

Kroz mesto spoja sa zemljom proticu jednake a suprotne struje koje se ponistavaju, tako da se linija ne mora odmah

. iskljuciti, nego se moze pricekati neko vreme dok se ne usta-

219

novi mesto kvara. Na slici 150 b dat je strujni dijagram pri kom­penzaciji struje spoja sa zemljom.

U vodovima k01TIpenZovanirn sa Petersenoyirn kalemovi­rna nece teci tacno struja Ie kroz mesta spoja sa zemljom, nego ce postojati neka razlika oko 10% od I" jer se ne moze pos­tici potpuna kompenzacija.

Ar ____ ~IO'~==~ ______ ~ •

IcS_ !---'VIIV'Ir-------=-==--------.----I- •

V\Ar~I='=-~---~----~--t--+-T -- Ie /I" I leo

St. 150 - Kompenzacija kapacitetne struje pomocu otpora sa samoindukcijom L

Snaga prigusnog Petersenovog kalema ravna je proiz­vodu napona prema zemlji i struje koja kroz njega tece, koja je jednaka struji sa zemljom Ie:

V Pc~Uf' Ie. odnosno Pc~~' Ie gde je VI) medufazni V3 .

napon. Odredivanje struje spoja sa zemljom I, vidi u odeljku 3.3 Proracun otpora uzemljenja (str. 192).

Iskustvo je pokaza]o, da kalem moze da odstupa ± 10% od proracunske vrednosti. Ako se kapacitet mreze u pogonu menja (iskljuCivanjem ogranka), mora se na kalemu predvideti vise izvoda.

3.5 Signalisanje spoja sa zemljom n elektricnoj mrezi

Ako elektricna mreza nije kompenzovana, ogranak u kome se pojavio spoj sa zemljom treba odmah iskljuciti, a ako je kom­penzovana prvo se izvrsi prebacivanje u mrezi kako hi sto manje potrosaca ostalo bez energije, a potom se deo mreze u kojoj

1) Po internacionalnirn oznakama se oznacuje sa: E - elektromo .. , torna sila, U - fazni oapon i V - medufazni napon.

220

se nalazi kratak spoj iskljuei. U svakom slueaju spoj sa zemljom treba da bude signalisan.

Na slici lSI pokazan je nacin signalisanja spoja sa zem­ljom kad je zvezdiste na jednom od transformatora pristu­paeno. Izmedu zvezdista i zemlje postavljen je naponsld trans-

SI. 151 - Signalisanje spaja sa zemJjom kad je zvezdi§te sistema

pristupacno 1 - naponski transformator; 2 -

naponsko rele f

formator 1, a na njegovim krajevima prikljuceno je naponsko rele 2; U normalrum uslovlma rada nema napona izmedu zvezdlsta transformatora 1 zemlje. U slneaju spoja sa zemljom

jedne faze, potencijal zvez­dista dobice fazni napon i rele ce ukljuciti neld signal (sirenu iii signalnu plocicu).

f

3

Ako zvezdiste nije pris­tupacno, onda Se moze pri­meniti naponski transforma­tor sa pet jezgra uzemljen na strani visokog napona. Vidi sliku 152 pod 1. Na­

S!. 152 - Signalisanje spoja sa zem- voj eetvrtog i petog jezgra, Ijom kad je zvezdiste sistema koji u stvari meri napon

nepristupaeno zvezdista prema zenl1ji. ve-. - naponski transformator sa pet zan je za rele 2. U slucaju Jezgra; 2 - rele; 3 - zVllcni signal spoja sa zemljoro rele 6e

. '. ukljueiti kontakte, koji us-postavljaju strujno kolo izmedu sekundara naponskog trans­fOrInatora 1 i signalne sirene 3. U OVom slucaju je pogon sig­nalnog urcdaja naizmenienom strujom.

Na ovaj nacin nas signal sarno obavestava, da je doslo do spoja sa zemljom. Ako je potrebno da se zna i na kojoj je

221

fazi doslo do spoja sa zemljom, moze se primeniti po stupak pokazan na sliei 153.

Kad je pogon normalan sve svetiljke 2 svell~ ravnome.rno, a voltmetri pokazuju iste napone. Ako dode do spoJa sa zemljorn,

2

81. 153 - Signalisanje spoja sa zemJjom sa oZliakom faze u spoju

1 - naponski transformator sa pet jezgra; 2 - sveti1jke; 3 - rele

onda se svetiljka faze u spoju sa zemljom ugasi, a ostale jace svelle. Rele ukljuci signal, a voltmetri pokazll nesirnetriju napona.

222 I

:j ! j

I I

'1

VI POPRAVAK FAKTORA SNAGE POMOCu KONDENZATORA

Sto je faktor snage (cos '1') rnanji, to Je prividna snaga potrebna za jednu istu aktivnu snagu veca. To ima za posle­dicu povecanje preseka provodnika dimenzija masina, zatim znatno placanje reaktivne energije.1)

Iz navedenih razloga potreb­no je popraviti faktor snage, sto se maze posti6i pomocll sinhronih motora ili pomo6u lcondenzatora. Upotreba kondenzatora je savre­men i ekonomican naCin popravka faktcra snage, narocito za rnanja postrojenja.

Kondenzator proizvodi kapa­citetnu struju, koja je pornerena za 90° ispred napona. Otocnirn ve­zivanjem kondenzatora i potrosaca sa induktivnim opterecenjem maze se postiCi, potpuna ili deJimicna kornpenzaeija reaktivne struje, od­nosno snage (vidi sliku 154).

p

Sl. 154 - Dijagram popravka faktora snage

Iz dijagrarna na slici 154 dobijamo Px~ p. tg '1'. Za pot­punu kornpenzaeiju kondenzator treba da irna snagu Pc~ PX' BuduCi da potpuno kornpenzovanje zahteva velike kondenza­tore, u praksi se cesto zadovoljavarno popravkorn eos'P do 0,85

1) Prema postojeCim tarifama dozvo1java se potrosacu da preuzme bespJatno reaktivne energije u iznosu 62% od preuzete aktivne energije, sto odgovara garantovanom faktoru snage cos ~ = 0.85. Visak reaktivne energije se piaCa.

223

iii 0,9, to jest od cos 'PI na cos 'P2' U tom slucaju snaga kon­denzatora iznosi

P,= P (tg 'Pl- tg 'P2)

Snaga koudenzatora se izracunava u kV Ar, to jest u kilovoltamperima reaktivnim.

Radi lakseg izracunavanja u tablici 36 dati su koeficijenti s kojima treba pomnoziti aktivnu snagu postrojenja P[kW], da bi se dobila snaga kondenzatora P,[kVAr] za popravak faktora snage od cos 'PI na cos 'P2. Pri tome treba voditi racuna, da se snaga P odnosi na snagu uzetu iz mreze, a ne na nomi­nalnu snagu na vratilu matara. Aka nominalnu snagu motora oznacimo sa P n. a stepen iskoriscenja motora sa 1jm, auda ce snaga uzeta iz mrete biti P = P nl1Jm.

Tabl.36

\

'--Prvobitni faktor Popravljeni faktor snage - cos 412 snage - cos<p 1 0,80 I 0,85 I 0,90 I 0,95 I 1,00

I

0,40 1,54

I 1,67 I 1,81 1,96 2,29

I 0,42 1,41 1,54 1,68 1,83 2,26

I 0,44 1,29 1,42 1,56 1,71 2,04 I 0,46 1,18 1,31 1,45 1,60 1,93

I 0,48 1,08 1,21 1,34 1,50 1,83 0,50 0,98 1,11 1,25 1,40 1,73 I 0,52 0,89 1,03 1,16 1,31 1,64

I 0,54 0,81 0,94 1,08 1,23 1,56 0,56 0,73 0,86 1,00 1,15 1,48 I 0,58 0,66 0,78 0,92 1,08 1,41

I 0,60 0,58 0,71 0,85 1,01 1,33 0,62 0,52 0,65 0,78 0,91 1,27 0,64 0,45 0,58 0,72 0,87 1,20 0,66 0,39 0,52 0,66 0,81 1,14 0,68 0,33 0,46 0,59

I 0,75 1,08

0,70 0,27 0,40 0,54 0,69 1,02 0,72

I 0,21 0,34 0,48 0,64 0,96

0,74 0,16 0,29 0,43 0,58 0,91 0,76 0,11 0,23 0,37 0,53 0,86 , 0,78

I 0,05 0,18 0,32 0,47 0,80

I 0,80 - 0,13

I 0,27 0,42 0,75

0,82 - 0,08 0,21 0,37 0,70 0,84 I - 0,03 0,16 0,32

I 0,65

I 0,86

I - -

I 0,11 0,26 0,59

0,88 - - 0,06 0,21 6,54 -

224

1 IZRACUNAVANJE COS 'P ZA NEKU INSTALACIJU

. Prakticno se maze izracunati cos cp za instalaciju trofazne stru]e pomocu elektricnog brojila i ampermetra.

60'/1. C·] 000 cos 'P~

V3.V.!

gde je: 11 - broj obrtaja diska brojila za 1 minut· C - konstanta brojila (C [kW~/obr.]); ! - elektricna struj; u amperima lzmerena pomocu ampernletra, V - nap on lllreze u V.

Ako se" raspo~aze sa. aktivnim i reaktivnim brojilom, onda se cos!p Inoze lzracunatl lZ:

Wa cos'P~ !_~

~ Wa2+ Wr'

gde je: Wa- aktivna energija, a W r- reaktivna energija pro­citana sa oba brojila za isti period vremena.

, Trenutna vrednost faktora snage Inoze se izmeriti po~ moeu cos cp - metra.

2 SEMA VEZIVANJA KONDENZATORA NISKOG NAPONA

. Na slici 155 prikazana je sema vezivanja kondenzatora luskog napona U l11otornoj instalaciji.

Kondenzatori su postavljeni u trouglu izmedu svih faza. Baterije S1l sllabdevene sa otpornicima zi{ rasterecenje. Oni su nameu]em za otklanjanje opterecenja kondenzatora posle iskljucenja. Kondenzatorska instalacija je zasticena toplji­viln osiguracinla iIi automat~ skim prekidacem. Maksimalni okidaci treba da budu po de­seni Da 1,3 X In kondenzatora, radi zastite od slucajnog po­visenja napona iIi rezonanse. Ako su ukljucivanja i isklju­civanja cesta mogu se u svaku fazn postaviti induktivni na­voji radi ogranicenja struje ukljucivanja.

15 Elektranei razvodlla postrojenja

81. 155 - Serna vezivanja konM denzatora niskog napona u mo­

tornoj instalaciji

225

3 SEMA VEZIVANJA KONDENZATORA VISOKOG NAPONA

Na slici 156 pokazana je sema vezivanja kondenzatorskih baterija visokog napona manje snage. Baterije manje snage spregnute su u zvezdu, a vece snage u dvostruku zvezdu.

Prekidaei za zastitu kondenzatora 1 moraju biti snabdeveni sa maksimalnim relejima u sve tri faze. Releji su podeseni na 1,3 X In. Otpori za praznjenje 2 treba da smanje napon posle

3 +

Sl. 156 - Serna vezivanja kondenzatora visokog napana

1 - zastitni automatski pre­kidac; 2 - otpori za praz­njenjc iii naponski konden­zator; 3-induktivni navoji; 4 - kondenzatori; 5 - rele

stabilnosti

iskljueenja na 660 V za vreme od 5 luin. lnduktivni navoji 3 sluze za sma­njivanje strujnih udara pri ukljuCiva­nju kondenzatora na mrezu. Njihova snaga iznosi oko 0,5% od snage kOll­

denzatorske baterije. Kondenzatori su zasticeni i releom stabilnosti 5. On se vezuje izmedu neutralne tacke zvez­dista i zemlje ili izmedu neutralnih taeaka dYe zvezde. U slucaju probi­janja elemenata nastaje pomeranje neutralne tacke, taka da dolazi do na­ponske razlike zvezdista i zemlje. Rele deluje lUI okidac prekidaca, koji odmah iskljucuje.

Kondenzatore za popravak fak­tora snage proizvodi »Elektrosrbija« - fabrika elektroopreme u Ripnju.

Zadatak 22 - Radionicki pogon 380 V sa ukupnim optere6enjem 200 kW radi sa cos 'P ~~ 0,64. Odrediti snagu kondenzatora za popravak fak­tora snage na cos'P = 0,85.

Res e n j e: 1z tablice 35 za prvobitni faktor snage cos 'PI = 0,64 i

popravljeni faktor snage cos 'P2 = 0,85 dobijamo koeficijent 0,58 kojim treba pomlloziti aktivnu snagu P = 200 kW. Prema tome je snaga kondenzatorske baterije Pc= 200XO,58 = 116 kVAT.

226

VII STRUJA KRATKOG SPOJA

Prema struji kratkog spoja dimenzionisu se delovi elek­tricn~h p'o~trojCl~jD: kao sto su: sabintice, izolatori, rastavljaci, prekldacI 1 stru]m transformatori. Usled struje kratkog spoja nasta]u U v delovl~a elvektricnih poslrojenja toplotna (termicka) 1 mehamcka (dmamlcka) naprezanja. Mehanicka naprezanja postaju narocito opasna, ako dode do rczonanse izmedu sop­stvenih n:~ehanickih. ~scilacija i uticaja elektricnih oscilacija. Pro~odnlcl, lzolato~'l 1 aparati moraju izddati struju kratkog spoJa, dok ne stUpl U deJstvo odgovarajuca zastita.

Struja kratkog spoja je prelazna pojava. Ako se alternator na odvodima iznenada kratko spoji, enda se jacina struje naglo povecava do udarne struje kratkog spoja, koja postepeno iako brzo, opada do trajne struje kratkog spoja. Velieina amplitude struJl10g udara zaVlSl od udarnog rasipanja (pacta napona) u alternatorima. Da bi Se ograniCile struje kratkog spoja, u sa­vremenim alternatorima usvajaju se veliki padovi napona (9 do 45:1?). Na t~j nacin postiiemo, da se udarna struja, kratkog spoJa ogral11el 11a pnbhino 15 puta ve6u vrednost od nominalne struje. Vreme koje je potrebno da struja opadne od udame do trajne vrednosti zavisi od uslova koji vladaju u alternatoru, od vr~te mreie i. njeg~)Vog opterecenja. Ukupno vreme opadanja Jacme struJe IznOSI 3 do 5 sekundi.

Na slici 157. pokazan je tok promene struje kratkog spoja od udarne do traJne vrednosti u najnepovoljnijem slueaju.

Udarna struja. kratkog spoja Iv.. pod cijim se dejstvom provodnici medu sobom privlaee i odbijajn, merodavna je Za mehalllcka naprezanja sabimica i izolatora.

Prekidaci se ne mogu iskljuciti trenutno. Zbog toga struja kratkog spoja opadne u izvesnoj meri do momenta iskljueenja. Stn1]u u momentu Iskljucenja naziva se struja iskljueenja I;.

15" 227

Trajanje kratkog spoja do iskljueenja iznosi za: topljive osi­guraee priblizno 0 sekundi, za prekidace s primarnim releom 0,1 s i za prekidace sa sekundarnim relejima 0,25 s, Snaga P, koja odgovara struji iskljucenja, naziva se snaga iskljucenja. Za izbor prekidaca je merodavna struja i snaga iskljueenja, a ne nominallla struja.

\----G,1.,,0,25s ---I

SI. 157 - Struja kratkog spoja

a - nesimetricna struja kratkog spoja; b - simetricna komponenta; c istosmerna komponenta; 111. - udarna struja kratkog spoja; Ilr-cfektivna vrednost simetricne komponente udarne struje kratkog spoja: It-- struja

iskljuccnja; It - trajna struja kratkog spoja

Strujni transformatori moraju izdriati zagrevanje usled trajne struje kratkog spoja It, kao i dinamicke sile usled udarne struje I •.

Kablove treba kontrolisati na zagrevanje usled trajne struje kratkog spoja It.

Za odredivanje struje kratkog spoja na odredenom mestu mora se poci od izYora struje (alternatora) pa sve do mesta kvara uzevsi U obzir i uticaj transformatora j vodova. Sto je mesto kratkog spoja dalje od elektrane, bice struja kratkog spoja slabija.

U razvoju elektrifikacije doslo je do povezivanja vIse elektrana, transformatorskih stanica i dalekovoda u elektro­energetske sisteme. Odredivanje struje, odnosno snage kratkog spoja na odredenim mestima takvog sistema je komplikovan problem, kojim se bave odgovarajuci instituti upotrebljavajuCi u izvesninl slucajevima i elektronske racunske masine,

228

Mi cemo se dalje bavili izborom elemenata pojedinih elektrana kada su poznate karakteristike alternatora i trans­formatora, kao i izborom elemenata (delova) transformator­skih i razvodnih postrojenja kada su poznate (zadane) snage kratkog spoja na ulazu u postrojenje.1)

Detaljniji podaci se mogu naCi u knjizi »Elementi raz­vodnih postrojenja« od ing. Konstantina Popovica, kao i u Tehnickom prirucniku »Rade Konear« i »Elektro-tehnickom prirucniku« od ing. Dragutina Kaisera.

1 IZBOR ELEMENATA U POSTROJENJU VISOKOG NAPONA

Pri proracunu cemo se za postrojenja visokog napona slutiti pribliznom metodom redukovallih relativnih rasipanja.

Pocecemo od prostog slueaja jednog alternatora i jednog transformatora u elektrani prema sliei 158. Elektricne seme su ertane jednopolno.

F,\= :; /II VA

1':=20%

Sf. 158

2

Potrebnb je odrediti struju kratkog spoja h na mestu (I) i (2), to jest efektivnu vrednost naizmenicne komponente udarne struje kratkog spoja (vidi s1. 157).

Struja h je osnovni podatak za izbor elemenata postro­jenja. Struja kratkog spoja je prelazna pojava koja se menja od udarne do trajne vrednosti. Buduci da nam je na mestu kratkog spoja poznat nominalni napon Vn , to cemo u odnosu na njega posmatrati prelaznu pojavu struje, to jest smatracemo kao da se pri stalnom nominalnom naponu menja u toku vre­mena prividni otpor strujnog kola Z od izvora struje do mesta kratkog spoja. Za odredivanje struje r. dolazi u obzir pocetna impedansa (prividni otpor) Zp. U semi na s1. 158 dolazi u obzir

1) Na primer, U uZoj 10 kV mreZi beogradskog cvora uzima se snaga kratkog spoja P k ~ 200 MV A.

229

sarno otpor alternatora i transformatora, jer se otpor spojnih vodova u e1ektrani moze zanemariti. Pocetna impedansa Zp alternatora prakticno je jednaka pocetnoj reaktansi (reaktivnom otporu) Xp, pa mozemo staviti Xp nmesto Zp, jer omovski otpor iznosi sarno oko 3% pocetne reaktanse. Isto tako za transfor­Inatore u mrezi visokog napona Inozemo racunati sarno sa reak­tans om (induktivnim otporom). U koliko izmedu izvora struje i mesta kratkog spoja postoji dalekovod mora se uzeti n obzir i njegova impedansa (prividan otpor). Ako je omovski otpor R vada znatno manji ad induktivnog (R<X 12), onda se maze zanemariti. U kablovskim mrezama i mrezama niskag napona omovski otpor R se ne moze zanemariti, vee se u racun mora uvesti prividni otpor Z =VR2+X2.

Na s1. 158 vidi se, da je na mestn (2) veei napon (35 kV), nego na mestn (1) gde je napon 10 kV. Da bi odredili slruju na nekom mestu, npr. na mestn (2), moramo sve otpore do tog mesta redukovati (svesti) na jedan isti napon, obicno na pogonski napon na mestu kratkog spoja.

Na primer ako je na mestu (2) napon 35 kV,ta izracunali smo reaktansu alternatora X gl pri 10 kV i reaktadsu transfor­matora X t2 pri 35 kV, onda moramo reduktovati i reaktansu alternatora X gI pri 10 kV na X gZ pri 35 kV. Redukovanje se svodi na sledeci na6n. Snaga na mestu (1) i (2) je priblizno ista, ako zanemarimo gubitke u transformatoru

V3 V.I. = V3 Vzl2 ,

zamenom II = Vt!XgI i 12= VzIXg2 i sredivanjem dobijamo

X g2 = X .. • (~:r ' gde je VI pogonski napon lla mestu (1), a V2 napOll na mestu (2).

Struju kratkog spoja h odredujemo iz nOlllinalnog napona V" [kV] i pocetne illlpedanse Zp [D] na OSllOVU Omovog zakona

1,1 Vn [kA] , V3 ·Zp

gde je: 1,1 - sacinihic uveden radi sigurnosti. Z[D]- llkupni otpori (impedanse) od izvora struje re­

dukovani na pogonski napon na mestu kratkog spoja.

230

Kada je poznata struja kratkog spoja h mozemo dobiti ukupnu impedansu kola iz

1.1 Metoda redukovanib relativnib rasipanja

Deljenjem slruje Icratkog spoja Ik sa nominalnom strujom In = Vnl V3 Z" dobijalllo

Ik = 1,1 Vn . V" In V3.Zp·V3,Zn

Z" . 1 1 Z ' p

Oznacimo relativno udarno rasipanje (pad napona) sa s u %, dobicemo

Zp·I Zp·I Z z=--". 100= __ " .100=-2.100[%], Vn Zno1n Zn

odatle

Z,,=~~ Zp e

Zamenom u PkIP" dobijamo

naposletku

Ako stavimo

dobicemo

Pk = 100. 11 = 110 Pu E: ' Z

110

P" p.

p. = V3. V" ·1. = V3 V"' 1,1 V" jI3. Zp

e

Odavde . vidimo da je pri konstantnom naponu velicina ziP" proporclOnalna impedansi Zp. Na 'primer za nominalan

231

o

napon od 10 kV veliCina E/PU biee jednaka velicini same im­pedanse Zp.

Metoda redukovanih relativnih rasipanja sastoji se u tome, da se za sve delove 11lreze odrede redukovana relativna rasi~ panja E/Pn , pa se sa njima dalje postupa kao sa otporima. Svodenjem svih otpora na jedan odredujemo snagu kratkog spoja iz izraza

Pk~~[MVA1, E/Pn

a iz nje struju kratkog spoja

Iz struje kratkog spoja h izracunavamo sve ostale po­trebne podatke.

Preimucstvo ave metode je u tome, sio se cela rnreza tretira nezavisno od razlicitih napona pojedinih njenih delova i sto se za racull koriste prosta pravila za spr~nje otpora.

Orijentacioni padaei za relativno udarno rasipanje alter­natora navedeni su u sledeeem pregledu (po Kaiseru):

Turboalternatori .......... ,= 9 ... 15, prosecno 12 Alternatori sa istaknutim polovima

sa prigllsenim namotajem za n>750o/min .......... ,~ 15 ... 25, prosecno 18 za n<750o/min .......... E = 18 ... 30, prosecno 22 bez prigusnog namotaja za n>750o/min .......... E ~ 20 ... 30, prosecno 25 za n<750o/min .......... ,=25 .. .45, prosecno 30

Za transformatore za racun dolazi u obriz relativni napon kratkog spoja umesto relativnog rasipanja. Relativni napon kratkog spoja Ec uglavnom zavisi od viseg napona transfor­matora i prosecno iznosi:

Za visi na pon .. .. 232

6 i 10 kV, 30 i 35 kV,

110 kV

EC% = 3,7 .. .4,7 Ec% = 7 • % -11 co -

Transformatori veCih snaga imaju vece vrednosti napona kratkog spoja.

Paralelno vezani aHernatori iIi transformatori razlicite snage a istog rasipanja (odnosno napona kratkog spoja) mogu se zameniti alternatorom Cija je snaga ravna zbiru pojedinih snaga a istog rasipanja. Na primer

P~Pl+P2; E~El=E2'

Ako alternatori imaju razlicite snage i razliCita rasipanja, onda se snage svode na udarno rasipanje veee jedinice. Na primer: P1=20MVA, El= 12% i P2= 10 MVA, '2= 15%. Umesto sa 10 MV A racunamo sa

I E:l 12 P2 ~P2·-~10·-~8MVA.

E2 15

Ekvivalentan alternator imao bi

1.2 Udarna strnja kratkog spoja

Udarna struja kralkog spoja Iu predstavlja prvu ampli­tudu (maksimalnu vrednost) nesimetricne struje kratkog spoja (vidi sl. 157). Ona je merodavna za mehanicka naprezanja ele­menata postrojenja, a dobija se iz efektivne vrednosti naizme­nicne komponente udarne struje kratkog spoja h.

Iu=kV2IdkAl.

Koeficijent k uveden je zbog uticaja istosmerne kompo-

od odnosa aktivnog i reaktivnog 1'$ otpora R/X. Moze se odrediti iz slike 159. .,fij

\

1,2 Za alternatore moze se uzeti

da je priblizno R/X = 0,07, sto od­govara k ~ 1,8. U najnepovoljnijem slucaju za R = 0 je Ie = 2, odnosno Iu= 2,8 I •.

'Po O;!. q4 0.6 op lP \Z R/X--

Sl. 159

233

1,3 Trajna strnja kratkog spoja

Trajna struja kratkog spoja 1, koja nastaje po zavrset­ku prelazne pojave iznosi

1,= fl,'h.

Ako mreza ima vise izvora energije, onda je

I, ~ fl'1 ·1,,1 + fl', .1.2 + ... Podaci za fl' dati su u tablici 37 u zavisnosti od 1./1,.,

ako je do kratkog spoja dosio pri optereeenom alternatorn i cos cp = 0,8. Ako je do spoja dosio u praznom hodu biee 1, znatno manje. U dvopolnom kratkom spojn na krajevima alter­natora je 1, oko 50% veee nego u tropoinom, no na ve60j uda­Ijenosti od aiternatora postoje manje nego u tropoinom.

Tab!. 37

Ik Altern. sa izrazitim Turboalter~ri

Tn polovima

fL, IL,

1 I 0,94 2 1,0 0,75 3 0,85 0,60 4 0,70 0,50 5 0,60 0,42 6 0,50 0,35 7 0,43 0,30 8 0,40 0,27 9 0,36 0,25

1.4 Strnja iskljncenja

PrekidaCi ne mogu iskljuciti struju trenutno. Zbog toga struja kratkog spoja opada do momenta iskljucenja. Struja i snaga iskljucenja iznose.

1, ~ fl·Ik [kA],

Pi ~ fl' Pk ~ fl' j!3vk ·Ik [MVA].

Koeficijent fl zavisi od odnosaI./I,. iii Pk/P" i od trajanja kratkog spoja. Trajanje..c kratkog spoja iznosi priblifuo: za

234

topljive osigurace Os, za moderne prekidace sa okidacima 0,1 s, za prekidace sa sekundarnim relejima 0,25 s.

U mrezi sa nekoliko izvora energije struja iskljucenja bice jednaka zbiru struja iskljucenja pojedinih izvora.

Ii= fll I lk+ fl212k+ ...

Koeficijent fl bira se iz tablice 38.

Tab!. 38

hlI" I 1 I 2 I 3 I los 1,0

IL I 0, I s 1,0 ~O,25s 1,0

1,0 1,0 1,0 0,88 1,0 0,84

4 I 1,0 0,83 0,78

5 I 1,0 0,79 0,71

6 I 1,0 0,75 0,67

7 I 1,0 0,70 0,63

8 I 1,0 0,68 0,60

1 0 I

0:65

1 0,56

Zadatak 23 - Odrediti struju 1" i snagu h kratkog spoja na mestu (I) i (2) prema podacima na slici 158.

Na mestu (1):

z 20 -=-=4} P" 5

110 110 Pk~--~-~27,5 MVA,

z/Pn 4

j!3. Vn

Na mestu (2):

27,5 ~ 1 59 kA V3.10 '

z Z E 20 7 -~-+-~--+-~5,4 P" Pg p, 5 5

Relativna rastojanja smo sabrali kao otpore vezane na red.

110 110 Pk=--~-~20,4 MVA,

ziP" 5,4

20,4

V3 ·35 0,336KA

Zadatak 24 - Odrediti struju i snagu kratkog spoja na mcgtu (1) i (2) prema podacima na s1. 160.

235

()

Na mestu (I): Posto je na ulazu u transformatorsku sta­nieu data snaga kratkog spoja Pkl = 300 MVA, odredicemo struju kratkog spoja iz odnosa

P'~l 300 ~4,95kA. hI y3. Vnl y3.35

BMVA 7%

35 kV 10 kV

f2 750A

00 5MVA 7'l: BOO 15/SA

Fk']OOMVA t;S VA, 1-/., n< 10

A B 60VA. '·I.,n>70

SI. 160

Na mestu (2): Paralelno vezane transformawre istog rasi­panja (. = 7%) motemo zameniti transformatofom

P = 8 MVA+·5 MVA = 13 MVA; • = 7%

Redukovano relativno rasipanje na mestu (2) bice

-"-~~+~~ 110 +~~ 110 +-~~0,91 P n P"l P nz Pkl P"2 300 13

Snaga kratkog spoja 110 110

Pk2~---~--~ 121 MVA . • IPn 0,91

Struja kratkog spoja

121 ~7kA. y3.10

1.5 Izbor sabirnica i spojnib provodnika

Sabirniee se odabiraju prema normalnoj struji koja pro­tice kroz njih

236

gde je:

:EPn[kVA] - zbir snage na sabirnieama. Vn[kV] - nominalni slozeni napon sabirnica.

Subirnice se biraju prema nominulnoj struji iz odgovara­juCih tabliea (vidi tabliee 14 i IS).

Sabirniee se proveravaju na dinamicku cvrsto6u.

na termicku

Dinamicka evrstoca sabirnica - U sled prolaska struje kroz sabirniee deluju sile

I Fe ~ 2.04 -. I u' [kp],

a gde je: F, [kp]- sila izmedu sabirniea,

I [m] - razmak izmedu oslo11aea sabirnica, a [cm]- razmak izmedu osovina provodnika, Iu [kA}- amplituda udarne struje kratkog spoja.

Sila Fs izazvace naprezanje na savijanje, koje ce biti na­rocito opasno ako frekvencija usled dejstva naizmenicne struje dode u rezonansu sa sopstvenom frekvencijom sabirnica. Treba izbegavati dimenzije sabirnica sa sopstvenOln frekvencijolll ako 50 Hz, a 11arocito oko 100 Hz.

Sopstvena frekveneija jednog ~tapa (provodnika) moze se izracunati po obrascima iz tablice 39.

Tabl. 39

PRESEK ZA BAKAR ZA ALUMINIJ.

~F: f[HzJ=38 b[enD "[m]

f[HzJ=52 j; [ern] I'[m]

~tr f =38,1- f =521.

~ F. f =33.sL

I' f =45 1. Naprezanje na savijanje kontroli~e se po jednacini: za

pljos11ate provodnike uspravno postavljene

F,l cr ~ 25 kv - [kpjcm2],

hb2

237

za pljosnate provodnike horizontalno postavljene

Fsi ,,~25 kv ~ [kp/cm2].

h2b

za pune okrugle provodnike

Fsi ,,~35 kv [kp/cm2],

d 3

gde je: kv - koefieijent rezonanse prema tablici 401).

Fs [kp] - sila izmedu provodnika usled udame struje, I [m] - razmak oslonaea (izolatora), h[em], b[em], d[em] - dimenzije provodnika (vidi tab!. 39). ,,[kp /cm2] - dozvoljeno naprezanje sabimiea na savi-

veei

janje i to za bakar <1400 kp/em2, za aluminijum <500 kp/em2 •

Ukoliko je naprezanje vece od dozvoljellJOg treba usvojiti presek iii manji razmak oslonaea. 'f

Tab!. 40

18[H,] k, kp I, [H,] k, kp

10 0,5 0,5 90 2,1 1,7 15 0,6 0,6 95 - 2 20 0,73 0,8 100 - -25 0,85 0,6 105 - 2 30 1,0 0,75 110 - 1,65 35 1,1 0,9 115 2,0 1,5 40 1,3 1,1 120 1,7 1,4 45 1,6 1,3 125 1,5 1,3 50 2,05 1,5 130 1,4 1,25 55 1,85 1,3 60 1,7 1,2

135 1,3 ),2 140 1,25 1,2 i

65 1,6 1,15

I 70 1,6 1,2 75 1,6 1,25 80

I 1,65 1,35

85 1,8 1,5

145

I

1,21 1,18 150 1,2 1,16 155 1,2 1,14 160 1,18 1,12 200 I 1,1 ),1

Termicka cvrstoea sabirniea i provodnika - Za termicku cvrstocu merodavna je efektivna vrednost srednje stmje kratkog

1) Za /s preko 200 Hz iznosi kv i kp= 1.

238

spoja I,[kA] u vremenu t [s] od pocetka do kraja kratkog spoja.

I,~oIkVm+n gde je:

h[kA] - struja kratkog spoja, m - pan zavisan od k ~~ Iu/V2h, vidi dijagram na s1. 161, n - clan zaVlsan od (Jot = It/I., vidi s1. 161. Najmanji dozvoljen presek provodnika Sd[mm2] s obzi­

rom na razvijenu toplotu iznosi

"

--t sec

SI. 161

gde je: c - koefieijent koji iznosi

7,5 - za bakame sa birniee 12,0 - za aluminijumske sabimiee 8,8 - za bakarni kabl 6 i 10 kV 9,1 - za bakami kabl 30 i 35 kV

10 - za izolovane provodnike t [s] - vreme iskljucenja

239

U svojen presek S treba da bude veei od najmanje doz­voljenog Sd.

Ako je mesto kratkog spoja daleko od izvora el. energije t > 2 s, mozemo umesto Is racunati sa It·

Zadatak 25 - Izabrati sabirnice B prema podaeima iz zadatka 24 i prokontrolisati ib na dinamicka i termicka na­prezanja.

1z zadatka 24 imamo Pk2= 121 MVA, h2= 7 kA.

Nominalna slruja I~. Pn . 8 + 5 ~ 0,75 kA.

n V3.Vn V3.10

Udarna slruja kratkog spoja lu= 2 V2' b, = 2,82' 7 = = 19,74 kA.

Usvajamo balearne sabirniee bojene 60 X 5 mm (tabl. 15). Za razlllak sabirnica obicno se uzima t

za 10 kVa = 20 ... 30 em 35 kV 40 ... 50 em

110 kV 200 ... 220 em Usvajamo razmak sabirnica a = 25 em,

razmak oslonaea [ = 1m,

Dinamicka hrstoca - Sila izmedu provodnika

[ I F,~ 2,04-· Iu2~ 2,04-19,742 ~ 31,8 kp.

a 25

Sopstvena frekveneija

j, ~ 38 .~~ 38 .22~, 19 Hz. 12 [2

Naprezanje na savijanje

G ~ 25 !c/"[ ~ 25·0,73· ~,~ ~ 387,6 kp/cm2, I1h2 6.0,52

G ~ 387,6 < 1 400 kp/em2•

Termicka cvrs!oca - Predviden je presek bakaruih sa­birniea S = 300 mm2 i trajanje kratkog spoja do prekida t = 1 s.

240

Buduci da nisil poznate nOlllinalne snage struje izvora el. energije (alternatora), to ne mozemo odrediti fL' i fLt. Ako za najnepovoljniji slucaj uzmemo da su fL' i fL' jednaki I, bice

1, ~ It ~ I, ~ Ik ~ 7 leA.

Najmanji dozvoljen presek bakarnih sabirniea za t = 1 s i C = 7,5 bice

Sa ~ 1.,. c· Vi ~ 7 . 7,5· 1 ~ 52,2 mm2.

Predviden presek zadovoljava, jer je

S = 300 mm2>Sd= 52,5 mm2•

1.6 Izbor izolatora

Potporni izolatori - Osnovni podae; su nominalni napon prelomna sila (grupa)

Dinamicka sila, koja deluje usled udarne struje preko provodnika l1a izolator iznosi F = k p ' Fs. Korekcioni fakior kp

uzima se iz tablice 40. Na glavu izolatora deluje nesto veea sila

FI ~ F. HI + n + h/2 . HI

Podaei za visinu izolatora HI uzeti su iz tabl. 12 (vidi sl. 162).

Podnozje nosaca sabirnica 11 iz-nosi oko 15 ... 20 mm. Treba iza­brati izolatore sa vecom prelO1111l0m silom ad Fl' Izolator grupe A izdr­zava silu od 375 kg, grupe B od F. 750 kg, a grupe C od 1 250 kg. •

Provodni izolatori - Osnovlli podaei su nominalni napon, prelomna sila i nominalna struja. Polovilla vi-sine provOdllOg izolatora priblizno je SI. 162

jednaka visini odgovarajuceg podpor-

F

nog izolatora (sl. 163), pa se provera vrsi kao za potporne izola!ore visine HI odgovarajuceg napona i grupe B i C.

16 Elektrane i razvodna postrojenja 241

Termicko naprezanje proverava se prema

I'd;;;;' I, )It

Najveea dozvoljena termicka struja I'd[kA] zavisnosti od nominalne struje In [A] za t = 1 s data je u tabliei 41.

H SI. 163

Tabl. 41

I In [AI I 200 400 600 II 000 I i 500 12 000 I

I,,[kAIT-I -9-+-16~-4-1 I 81 I 120 I 185

1.7 Izbor rastavljaca

Za izbor rastavljaca su nlerodavni nominalni napOD i no­minalna struja. Rastavljac mora izdriati udarnu struju kratkog spoja. U tabliei 42 navedeni su podaei za dozvoljenu udarnu struju rastavljaea Iud. Dozvoljena udarna struja kratkog spoja Iud treba da je veea iii jednaka udarnoj struji In na tome mestu.

Tab!. 42

lIn I ZOO I

Iua I 25 I 35

I 600 1100012000 ... 6000 I A I I 50 I 100 I ISO I kA

400

Dozvoljena trajna struja kratkog spoja za vreme od 1 s, normalno je [tI, = 0,6 Iud. Za t [s] treba da je I'd> I, . vr:

U tabliei 43 dati su podaei za rastavljaee proizvodnje »Elektrosrbija« za unutrasnju llloniazu.

242

Tabl. 43

TIP RU-102 I RU-I04 I RU-352 I RU-354I

Nominalni napon kV I 10 10 35 35 NominaJna struja A 200 400 200 400 Udarna stfuja lad [kAJ I 25 35 25 35 Trajnastr.kr.spoja It ts [kA]! 12 18 12 18

,_G_ru_p~_iz_O_la_t~_ra ______ :__ A A I _ A I A

Zadatak 26 - Izabrati potpome izolatore za sabimiee B II zadatku 24.

Usvojieemo izolator SAR 10 sa visinom HI = 190 mm (vidi tabl. 12.) Podnoije nosaca izolatora usvajamo n = 20 mm Visina provodnika sabirniea h = 60 mm. Sila izmedu sabimiea F8= 31,8 kg (iz zadatka 25). Sila koja se prenosi na izolator iznosi F = Kp' F,= 0,8 . 31,8 = 25,4 kg, gde je korekeioni faktor K" = 0,8 uzet iz tabliee 40 za sopstvenu frekvenciju od 19 Hz.

Sila na glavi izolatora

FI ~ F. HI +n+}1/2 ~ 25,4. 190 + 20 + 60/2 32 kg HI 190

Izabrani izolator SAR 10 odgovara, jer izolator grupe A izdriava silu od F j = 375 kg.

Zadatak 27 - 1zabrati rastavljac na odvodu sa sabirnica B (vidi slilcu 160).

Iz zadatka 25 imamo nom. struju In = 0,75 kA, udarnu strujn kratkog spoja 1,,= 19,74 kA, nom. napon 10 kA.

Odabiramo rastavljac za 10 kV i 1 000 A (na primer pro­izvodnje »Rade Konear«). 1z tablice 42 nalazimo dozvoljenu udamu struju I"d= 100 kA. Trajna struja kratkog spoja u toku 1 s biee 1'1, = 0,6 . I nd= 0,6 . 100 = 60 kA. Izabrani rastavljac zadovoljava jcr je

Iud = 100 kA>Iu= 19,74 kA (vidi zadatak 25).- .,," ['1'= 60 kA>I,= 7 kA (vidi zadatak 25).

. '.!. .. '1'

1.8 Izbor strujnog transformatora

Pri izboru strujnog transformatora treba odrediti odnos preo brazaja, nominalnu snagu, klasu i saCinilac prekomerne struje.

243

SaCinilac prekomerne struje 11 je odnos prekomerne i nominalne primarne struje za koji strujna greska dostize 10% pri nominalno111 opterecenju. Napomenimo da strujna greska raste sa opterecenjem. Sacinilac prekomerne struje prcmu na­meni dat je u tablici 44.

Tabl.44 ----~------------~~~~~~----,~----,~~~-

iKlasai n, Namena -----_.---- t-----i-- ----- ,

Precizni merni pogonski instrumenti i tacna I I I 0,5 I <5do<1O pogonsko merenje snagc i encrgije

---~T--~I Normalni pogonski merni instrumenti Nezavisni maksimalni relci

Zavisni maksimalni relei I, 3,0 >5 ~OI0>10 )' Difcrencijalni i distantni relei c'"

----------~,,----'-Tcrmieka gralllcna struja I'd [kA] je gralllcna vrednost

trajne struje kratkog spoja koju transfOfmator maze izdrzati u toku jedne sekunde. Vrednost za proizvode » Rude Koncar« date su u tablici 45. Ako kratak spoj traje t sekunda onda je dozvoljena tennicka CVfstoca;

Dinamicka cvrstoca za transformatore proizvodnje »R. Konear« dobija se iz

Za stapne transformaiore Ind nije ograniceno. 03tale podatlce za merne transformatore vidi u glavi II 1.3. In' je nominalna primarna struja tra11s[ormatora.

Izraduju se i transformatori pojacane izvedbe sa I td = = (200 ... 1 000)' In'.

Naponski merni transformatori se nalaze u otoc,nom struj­nom kolu, pa nisu izlozeni dejstvu struja i sila u slueaju kratkog spoja. Stoga se 0 dinarniekim i termiekim naprezanjima za njih ne vodi racuna.

244

Tab!. 45

Konstrukcija I N~;". na-I~-I ----

Tip I pan k V I Klasa llll

I

I Malouljni sa jed nom jczgrom

I I ----

AKU-lO I 10 I 90 I,,'

"~-~ .. ~~.-.-----

i Otvoreni suvi sa 1, , sa 2 jezgre

AOP-IO AOP2-10

,--'-10

I 100 III'

Stapn; sa I, I ASB-IO ~I~-II~'~'-,-

I -:~;;;~E:g:: 1:- -JI-::-::~::O I-----r-' -:- --~~-, .. , sa 2 jezgre AZP2H35 35 IIi 3 90 In'

I Potporn; u ulju _: __ 2~ez~~:-J APU-~~! 110 I--I-I~,-:-I Zadatak 28 - Na izvodu sa sabimica B na 10 kV

(vidi sl. 160) ugraden je strujni transformator sa dva jezgra, jedno jezgro za mernu grupu 45 VA, klase I, l1<!O: drugo jezgro za zastilu 60 VA, klasu 1, 11> 10.

Odrediti odnos preobrazaja i proveriti termiCku i dinamicku cvrstocu.

Usvaja se stapni strujni transformator sa dva jezgra pro­izvodnje »Rade Koncar«. Nominalna struja odvoda In-::;:"c;:. 750 A. Usvaja se strujni transformator odnosa preobraiaja 800/5/5 A (sek. struja za svako jezgro po 5 A). Za slapni transformator prema ta blici 46 je

1,(,= 90 1'n= 90'0,8 = 72 kA I'd>1,= 7 kA (vidi zad. 25). Dinamieka evrstoca 1ud= 2,5 . I'F~ 2,5 . 72 = 180 kA; [ud>Iu= 19,74 kA (vidi zadatak 25).

1.9 lzbor prekidaca snage

Za izbor prekidaca snage su merodavni: nominalni napoll, struja i snaga iskljucenja.

Snaga iskljucenja racuna se iz Fi= V3"· V,/i, gde je Fi u MVA, Vn u kV i Ii u leA, Fia :;-; Fi, Fid iz tablice 46.

245

o dinamickin1 napreznnjima se ne vodi racuna, jer su prekidaci tako gradeni da izdde sve dinamicke sile u slucaju kratkog spoja.

Za termicko naprezanje vazi IifZ ~ I,VI Podaci 0 Ita za t = 1 s, odnosno 3 s, dati su u tablici 46.

Zadatak 29 - Izabrati prekidac snage ispred sabimiea A (35 kA) prema podacima iz zadatka 24 i sl. 160.

Izzadatka 24imamo podatkeP"I= 300 MVA, hI = 4,95 kA. Nominalna struja

P 8+5 In! ~ V3. V ~73 .35~0,214 KA

BuduCi da nije pozna!a Jlominalna struja izvora el. ener­gije, to ne mozemo odrediti fL. Zbog toga uzecemo za najne-

Tabl.46

Proiz~ vodnja Vrsta Fabricka

Nomin.

I N1"'m'-l Snaga I ~ozvo1j. s~r.

, struja isklj. kratkog sp. napon

ozoaka II I 1 3S i kV A MVA I ~l kA

1--=.g:--;-------;"prru"_i04_150 -----w--400 I 150 10 :e." PU-I04-250 10 400 250 8,5

14,5 20,6 20,6

~ :;J sa malo PU-I06-350 10 630 I 350 e 0. ulja PU-108-350 10 800 I 350 ,;;; 01 PU-355 35 I 500 350 8 til PU-356 35 600 800 20,5

--···,,------+'H ... ···(j a 400 ----6'--40·0 100 16

Hidro­matske

H 10 a 400 10 400 100 16 H 6b400 6 400 200 20 H 6b600 6 600 200 20 H 10 b 400 10 400 200 20 H 10 b 600 10 600 200 20

6 13,7

H 30 c 600 35 600 , 400 I 30

l~vigodg5~goJg~~grl']fl J~~= -Pri-eu"-matske

246

Autopne~

utomatski prekidac­rastavljac

RDN 3 I 6 200 12 5 RDN 4 10 200 20 5 za 5 s RD 7 35 200 30 2 2 2,2kA

REN 3 RFN 4 RF 7

6 10 30

200 320 i 200 500 pro 200 osigur.

povoljniji slucaj [J. = 1, pa ce snaga iskljltcenja na me stu pre­kidaca biti

Pi= [J.. Pk~ 1·300 = 300 MVA

Iz tablice 46 biramo prekidac sa malo ulja proizvodnje »Elektrosrbija« tipa PU-355 sa sledecim podacima: nom. na­pon 35 k V, nom, struja 500 A, snaga iskljucenja 350 MV A.

BiralllO primarni okidai; OPP nominalne slmje 160 A sa regulacijom straje okidanja (1,2 ... 2) X In.

Uz prekidace »Elektrosrbije« koris!e se slede6i primarni okidaCi (relei) -

OPN bez posebne vremenske regulacije za slraje: 10, IS, 20,25,30,40,50,60,80,100,130,160,200,250, 300, 350,400}\.

OPP (Teleoptik) za struje: 5,7,10,15,20,25,30,40,50,60, 75,100, 125, 150,200 A. Podesavanje struje delovanja (1,0 . .. 2,0)[n i vremena okidanja 0,5 ... 6 sec. Podesavanje trenutnog okidanja pri (5, 10, 15 X In), kao i blokiranje ovog ureclaja.

U tablici 46 dati su orijentaeioni podaci za prekidace snage.

1.10 Izbor topljivih osiguraca

Na visokoTIl naponu primenjuju se topljivi osiguraci za zastilu malih transformatora (obicno do 250 kVA i do 35 kV) od struje kratkog spoja (vidi tabl. 11).

Za zastitu naponskih transforlllatora dolaze u obzir osi­guraci od 2, 4 iii najvise 6 A; u lllreZama iznad 35 kV ne stavljaju se osiguraci na primal'lle strane naponskih transformatora zbog teskoce u izradi.

Topljivi osiguraCi prekidaju struju kratkog spoja pre no sto ova postigne svoju maksinlalnu vrednost, tako da ne dolazi do izrazaja udarna struja kratkog spoja. Zbog toga se dinamicka naprezanja iza osiguraca racunaju prema maksimalnoj struji koju osigurac propusta

1.0=/' hlO

hlO zavisi od nominalne struje osiguraca In, prema:

I~. 6 I 10 I 15 I 25 I 40 I 60 I 100 I 150 I 200 I A I I I kw I 1,07 I 1,8 I 2,2 I 3,7 I 5,9 I 7.7 I 12,2 I 16,0 I 18,5 I kA I

247

Faktor f zavisi od struje kratkog spoJa h, prema

\

, __ 1_"_-,1_1_-,-1 --'-2_-----'1_---'-5_--_--'-1_-1_0---'_12,02

5 II 15,°

75 1

1

--- ~ 0,--205 ll-_--_k~_-------I _--T-rO,47-1 0,58 I 0,79 I __ " --

Primer: Struja kratkog spoja ispred osiguraca iznoSJ h'= 11,55 kA, nominalna struja osiguraca I,,= 40 A. Za In = = 40 A dobijamo hlO= 5,9 kA, a za h= 11,55 kA dobijamo f = 1,04 (interpolacijom).

Osigurac propusta maksimalno

BuduCi da topljivi osiguraci prekidaju struju kratkog spoja u vrlo kratkom vremenu (I "" I'\?), to u elektricnim po­strojenjilna iza osiguraca prakticno nema termickih naprezanja.

Dozvoljena snaga ukljucenja topljivih osiguraca Pill=

= V3 V,,, It [MVA] data je u tablici 47, ona treba da bude veea od snage kratkog spoja Pk ispred osiguraca.

Tab!. 47

Osigurac I DozvoJjena snaga iskljucenja P id {MVA] I -A I 3 kV I- 6kV 1 10 key

--Tip 30kV

1

35 kV

6 do 25 I - 450 --8-00-~- 1500

----:w--- - 450 --I 800 I 1 000

Siemens I

---_.- ~--".--HH 60 450 700 1000 -

:~~--I 400 700 1000 -400 700 - - I

1 do 32 500 400 I 500 500 320 do 3001 1 Energo-

I I Invest 40 i 50 400 320 I 500 - -I FTR

63 do 125 400 320 1000 ,

- - , I

----~

Osiguraci Elektrosrbije imaju vrednosti slicne Siemensu.

248

Vreme topljenja osiguraca Elektrosrbije n zavisnosti od jaCine struje pokazano je u dijagramu na slici 164.

I " I ,

,

! , i ! I ,

, I , , I

I , i I I I

i i

I ,

~ ,

81. 164 - Vreme topljenja osiguraca visokog napona

2 IZBOR ELEMENATA U POSTROJENnMA NISKOG NAPONA

Za proracun struje kratkog spoja na niskom naponn mora se uzeti u obzir i aktivni (omovsk:i) i reaktivni otpor strujnog kola.

Postrojenje niskog napona obicno se napaja preko trans­formatora. Otpori strujnog kola ispred transformatora ograni­cavaju struju koju transfornlator moze primiti iz mreze u slu­eaju kratkog spoja. Medutim, sa dovoljnom tacnoscu (uz gresku od nekoliko procenata) mozemo pretpostaviti da je mreza viso­kog napona neogranicene snage, tako da njen napon ostaje nepromenjen u toku kratkog spoja. Prema tome uzimaju se u obzir samo aktivni i induktivni otpori od transformatora do mesta kratkog spoja.

Struja kratkog spoja helkAl se izracunava iz

V [kA), V3. VR2+X2

gde je V [V] - sekundarni napon transformatora.

249

R [m 0] - ukupan aktivan OtpOf po fazi od transfor­matora do mesta kratkog spoja (u miliomima),

X [m 0] - ukupan induktivan otpor po fazi od transfor­matora do mesta kratkog spoja.

Pojedini aktivni otpori transformatora navedeni su u tablici 4S.

Ostali podaei se racunaju kao u postrojenju visokog napona.

Za postrojenje niskog napona sopstveue P?trosnje u elektrani napajano od glavne masine mogu se pnmemtJ ne­promenjene formule za postrojenje visokog napona.

Tab!. 48

I P [kVA] 20 30 50 100 160 R[O] 0,239 0,145 0,070 0,029 0,017

40~~1 \30 l P[kVA] 250

I I 1000 1250

R [0] 0,009 0,006 0,003 0,0022 0,0011

Induktivni otpor transformatora 3S0 V dobijamo iz

X[O/fazi] ~!'2 [~. _Ed%] 10' Pn[kVA]

za V ~ 380 V biee X [O/fazi] ~ 1,44 Ex [%] , P,,[kVA]

gde je: _ Ex% ~ V(Ee%)2--(E,%J2

Ec%-iz tabliee 25

Er % ~! 00 Peu [k"} o Pn[kVAj

P '" - iz tabliee 25

Pn - nominalna snaga transformatora

Aktivni otpori transformatora u tablici 48 mogu se izra­cunati iz

"I" Peu [W] R[., lazl] ~-'---3· In' [A]

250

Za vazdnsne vodove: R [O/km] - iz odgovarajuCih tab!.

" " " X=0,30/km.

Za kablovske vodove: R [O/km] - iz odgovarajucih tab!.

" " " X = 0,07 O/km.

. . t[m] Za sablfmee: R [O/km] ~ p ---- ,

S [mm2]

bakar p = O,OIS; aluminijum p = 0,03

X = 0,15 O/km.

Zadatak 30 - Prema podaeima sa slike 165 odrediti struje: h, Iu , It i It na mestinla 1 i 2.

A

10kY

R=I,OOkVA C·I,.2"I.

3,380/220 V

KABL 120 m VAZD VOD 150m

3x120+70mm1. Cu 3}(70+50mm2 Cu BCD

81. 165

2

Podaei za otpore su sredeni u sledecem pregledu:

Otpori Aktivni otpori R Indukt. otpod X [O/fazi] [O/fazil

Transformator 0,006 4,1

X~I44·-~0015 P~400 kVA,ec~4,3% • 400 •

Kab! 0,12km x 0,153 O/km~ 0,12km x 0,07 O/km ~ eu 3 x 120+ 70 mm2 ~ O,D1S ~0,008

Vazdusni vod 0,15 km x 0,271 O/km~ 0,15 km x 0,3 O/km ~ eu 3x70+50mm2 ~0,041 ~0,045

Ukupni otpori R i X na mestu 1 : R = 0,0060 = 6 mO; X = 0,015 O=15mO na mestu 2 : R = 0,006 + 0,018+0,041 = 0,0650=65mO "" X = 0,015+0,008+0,045 = 0,068 O=6Sm 0

251

Struja kratkog spoJa h

na Inestu 1: kA

2,33 kA

Udarna struja Iu

R 6 na mcstu I: -~-~0,4 Iz slike 159 dobijamo k~ 1,3

X 15

Iu~k· V2. I1C~ 1,3· V2. 13,6 ~ 23,9 kA.

na mcstu R 65

2: -~--~0,956, k~ 1,06, X 68

Iu~ 1,06· Vi. 2\3 ~ 3,48 kA.

Trajna struja kratkog spoja It se, usled male snage mreze niskog naponu U odnosu na snage svih izvora energije sa strane visokog napona, maze izjednaciti priblizno sa

h=1;= It

Prema tome bice na mestu I : It = 13,6 kA.

Na mestu 2: pretpostavljamo topljive osigurace t = O.

Ii = fJ.i' h= 1 ·2,33 = 2,33 kA,

P, ~ V3. 0,38· 2,33 ~ 1,53 MVA.

2.1 Prekidaci niskog napona

Prekidace niskog napona proizvode vise preduzeca kao: Elip, Rade Koncar, Tesla i drugi. Ovde navodimo nekoliko potrebnih podataka za prekidace niskog napona proizvodnje »Energoinvest« u Sarajevu. Proizvode se sledeCi tipovi: DU (aparat na postolju) za nom. struje 200 ... 2 000 A, DUS (apa­rat sa mogucnoscu izvlacenja) za nominalne struje 500 ... 2 000 A, eDU (aparat smesten u kucislu) za nom. struju od 200 ... 2000 A. Ovi prekidaci su snabdeveni okidacima: RI-l

252

(magnetno-tennickim) sa vremenskim delovanjem obrnuto pro­porcionaillom struji preopterecenja i trenuinim delovanjem pri kratkom spoju, RXE 3 (elektromagnetnim) sa trenutnim delovanjem. U tablici 49 dati su podaci za ove prckidace. Nominalni napon 500 V.

Tab!. 49

Nominalna struja

A

200

Struja isklju­cenja

A

10000

Podesavanje okidaca

RI-l RXE 3

A

1~~-= :~g 125- 200

A

so--- 160 100- 200

-.-... -----.1--.--.----1---.-.---.1---.--

320 10000 150- 240 200- 350

150- 300 200- 400

\

! 500 15 000 ~~g- ~~g , 200- 400 300- 500 '\ 250-- 400

I---s-o-o--+' --2-0-0-0-0---1--4~3g·~~L~~g-- --- 300:... 600

500- SOO 400-- SOO

1250 35000 500- SOO 800--1250

500-1000 800-1600

i------1-------··---I--cs"'0"'oc-T250 ----S-0-0--1-6-00--1

2000 40000 1000-J 600 1000-2000 1250-2000

2.2 Osiguraci niskog napona

Za manje snage (u instalacijama) upotrebljavaju se osi­guraCi sa glavama na zavrtanj tipa UZ i TZ. U tabliei 50 su date vrednosti dozvoljene struje kratkog spoja hd u zavisnosti od nominalne struje za takve osigurace.

TabJ. 50

Nominalna struja I Dozy. struja kratkog spoja (Ikd) A I~=-c~--~~--~~----~--c--

Za brze osigurace Za tro111e osigurace

--:-2-.. -. -25-----T 4 000 ... 5 000 A do 10 000 A 1----::-::-----:-----+---

35 ... 200 I 5000 ... 6 000 A do 10000 A

253

U razvodnim postrojenjima niskog napona vecih snaga upotrebljavaju se asiguraci velike snage prekidallja. U tablici 51 dati su podaci za prekidace velike snage prekidanja proizvodllje »Energoinvest« - Sarajevo.

Tab!. 51

I Tip I Maks.

osigu~ IPogon 10 11612 raca napon

[VI 32140 5

NO~:linalna _ st:.llja umetka [AJ I

~ \63180 111001112511601200112501320 \400 1500 '

1 25~J I i FR 100

00 \80 I 1M [kAJ

180 160 -40i kA

I-FR 160

440 100

250

iFRE200

440 10 --~-

250 -~---

, 440 ------

_- 100--- I 80 I kA

o -180160j40-1 kA

-~oo --18o[ --soI60 40 I

kA

kA

I 250 'FR 250 -~ --

440

100 __ I~I 100180160140 I kA

kA

----- .-~--

FR 320 250 --

iFRE 320 440

1 - 100 1801

1100 80 60140

kA

kA

250 FR 500 --

440 1

100 ! 8

____ ---1_ 100 - I 80 I 60 I 40·

254

2.3 Strujni transformatori za niski napon

U tabI. 52 dati su podaci nominalne primarne struje In' I tern1icki granicne struje ltd za strujne transformatore niskog napona proizvodnje »Iskra« - Kranj. Najvisi pogonski napon 750 V, snage 15 VA, klasa 0,5 i 1, sekund. struja 5 A. Dozvoljeno je strujno preopterecenje 20% od nominalnog opterecenja. Te­zina aka 3,5 kg. Dozvoljena dinamicka cvrstaca I"a= 2,5 . Ita·

Tabl,52

\ In' I 50 1-75 1100 I 150 120013001400 I 500 I 600 1800 II 000 I A 1

c..!,"..J3,5 15,2 1 7 110,5 1 14 I 21 1 28 1 35 1 42 1 56 1 70 1 kA

U tablici 53 dati su padaci za strujne trallsformatore za 1'" od 800 do 3000 A proizvodnje »Elektrotimok« - Zajecar. Najvisi pogonski napon 600 V, sekulldarna struja 5A, sacinilac prekomerne struje n < 10, IUd neogramceno.

Tab!. 53

_ ~ :: II--:-c°:-'\ _1_:0-00-1

1

1

I :~O \ 21~~~1_31_~_~0_1 __ ~ __ A_ _k ___ lasa 0,5 \--1-5--1 __ 3_o_+-_-_~6_-_0~~~"-~60 60 VA

- 30 '[----6-0--+-1---1----1

klas. I 30 60 60 V A

Zadatak 31 - Izabrati prekidac na dovodnom vodu ka razvodnoj tabliei B iz zadatka 30 i topljive osigurace velilee snage prekidanja na dva odvodna voda sa razvodne table B.

Na slici 166 su oZllacene struje na dovodnom vodu i od­vodnim vodama table B.

DU 800 400-1i40A

s

FR 500/320 A

FR 500/400 A

6!. 166

268 A

340 A

255

Za dovodni vod ad 608 A (sek. struja transfonnatora od 400 kV A, 3 X 380/220 V) izabiramo iz tablice 49 prekidac DU 800 i okidac sa mogucnoscu podesavanja struje od 400 do 640 A. Topljive osigurace Za ugradnjn u oklopljeno postrojenje (norma blok) za dva odvoda biramo iz tablice 51 prema odgo­varajucoj nominalnoj struji i to FR 500/320A i FR 500/400A, kao sto je oznaceno na slici 166.

256

VIII ELEKTRIFIKACI.JA JlJGOSLAVIJE

Izmedn dva rata elektricna energija se u Jugoslaviji pro­izvodila neplanski u maliin luedusobno nepovezanim elektn~­nama. U 1939. godini proizvodnja je iznosila 1.173 X 106 kWh, ad toga u hidroelektranama 566 X 106 kWh, a u termoelektra­nama 607 X 106 kWh. Proizvodnja n hidroelektranama bila je manja od proizvodnje u tennoelektrana111a. Proizvodnja po stanovniku iznosila je 73 kWh. Napon prenosa je iznosio do 50 ... 80 kV.

Posle drugog svetskog rata pristupa se planskoj elektri­fikaciji u vezi sa ubrzan0111 elektrifikacijom zemljfd Radi upo­redenja navodi111o podatke iz 1968, go dine. Ukupno je pl'Oizve­deno 20641 X 106 kWh, od toga u hidroelektranama 11768x106 kWh, a u termoe1ektrana111a 8873 X 10' kWh. Proizvodnja po stanovniku iznosila je 1024 kWh. Meduti111, jos osetno zaostajemo za industrijski razvijenim zemljama. Proizvodnja po stanovniku iznosi u: Norveskoj 13950 kWh, SAD 6600 kWh i Francuskoj 2245 kWh (u 1967. god.)

Perspektivni razvoj proizvodnje elektricne energije u bu­ducnosti zavisi od rezervi izvora energije sa kojim se raspolaze. J ugoslavija je bogata sa vodnim snagama. Po proceni se moze tehnicki iskoristiti iz vodnih snaga oko 66 X 109 kWh godisnje. Ako pretpostavimo, da se od toga moze ekonomicno iskori­stiti oko 50 X 109 kWh, onda je n 1968. godini iskorisceno sarno oko 23,5%. Prema tome ce n buduce proizvodnja elektricne ener­gije iei u sto vecem iskoriscenju vodnih snaga, kao sto se i iz navedene dosadasnje statistike vidi. Medntim, i proizvodnja iz termoelektrana ce zaddati punu vrednost s 0 bzirom na pro­menljivost vodnih tokova, naroCito u susnom periodu, Ako proizvodnji iz hidroelektrana dodamo 20%, to jest lOx 109 kWh.

17 Elektrane i razvodna postrojenja 257

kao dopunu iz termoelektrana, nlozemo sa sigurnoscu racunati da elektroenergetski potencijal Jugoslavije iznosi 60 X 109 kWh godisnje. Po gruboj proceni koja se osniva na udvajanju potro­snje svakih deset godina, taj bi se potencijal iscrpeo tokom idu­cih 20 godina zadovoljavajuCi sopstvene potrebe zemlje. Time se dalji razvitak neee zaustaviti, jer ee po svim izgledima nukle­arna energija zanleniti sadasnje (klasicne) izvore energije.

Prema izlozenom, Jugoslavija raspolaze sa jos nedovoljno iskoriScenim izvorima energije, koji za dogledno vreme premasuju njene potrebe. Postoji nlogucnost da se ovaj visak energije, U

koliko se ostvari, izvozi. Uslovi za izvoz elektricne energije su dobri, jer je srednja Evropa energetski deficitarna. Tu pre svega dolaze u obzir: Austrija, Italija, Madarska i Rumunija. Pove­zivanjem energetskih izvora i njihovim paralelnim radom omo­gueava se povoljno izravnanje optereeenja od zemlje do zemlje, sto dovodi do ustede rezervne snage, izbegavanje iskljucenja, pokrivanje vrhova na ekonomski naCin i najbolje iskoriseenje prolaznih viskova. .......

Elektrane su medusobno povezane dalekovodima. Standardni naponi prenosa za nove vodove visokog napona iznose: 10, 35, 110, 220 i 380 kV. Napon od 10 kV sluzi za lokalnu elek­trifikaciju, a napon od 35 kV za manje daljine prenosa. Osnovna mreza na koju se prikljucuju lokalne mrde visokog napona iznosi 110 kV, a glavne veze zemaljskog znacaja se ostvaruju daleko­vodima od 220 kV. Veze sa 220 kV izvedene su, na primer, na

. trasama: Jajce-Zagreb, Split-Mostar, Bistrica-Beograd i dru­gim. U pripremi je veza sa hidroelektranom Derdap daleko­vodima nominalnog napona 380 kV (odnosno napona 400 kV).

Nasa najveea· hidroelektrana biee Derdap. Posle konacne izgradnje imace instalisanu snagu od 2000 MW (peta po veli­eini na svetu) sa godisnjom proizvodnjom od oko 10 X 1(j9 kWh!).

Nasa najveea termoelektrana je Kosovo. Po zavrsetkn izgradnje treee faze TE Kosovo raspolagaee kapacitetom od 400 MW.

Instalisana snaga u elektranama Jugoslavije iznosila je 1945. godine 524 MW, od toga raspolozivo 436 MW. Na dan 20. XII 1968. u 18 cas ova iznosilo je maksimalno opterecenje ukupne mreze 3 200 MW.

2) Polovina od navedenih vrednosti je na nasoj strani (6 agrcgata), a polovina ha Rumunskoj.

258

LITERATURA

1. lng. Borivoje S. Curcic - Pami katIovi (Beograd 1955) 2. Ing. Boris Ccrnc - ParDe turbine (Zagreb 1950) 3. lng. J. Perie - Hidraulicki motori i postrojenja (Beograd 1952) 4. E. M. Fatejev - Vetrodvigateli (Moskva 1957) 5. Vladimir V. Petrovic, Miodrag R. Pen die -- Elektricne masine (Beo-

grad 1962) 6. lng. GaCic - Elektricne centrale (Beograd 1950) 7. Dr lng. T. H. Buchold - Elektricne centrale i mreze (Beograd 1949) 8. T. H. Caar - Elektrane (Beograd 1951) 9. L. N. Baptidanov i V. J. TaTsav - Elektriceskie stancii i podstancii

(Moskva 1958) 10. J. Mihajlov dipI. inl.. - Tcrmoelektranc projcktovanje i izgradnja (Za­

greb 1956)

11. Dipl. ing. Herbert Kyser - Die elektrische KraftUbertragung, Driter Band (Berlin 1940)

12. Inz. Jovan Smiljani6 - Elektricna postrojenja (Beograd 1962) 13. Rajko Misita, dipl. ing. - Elektricna postrojcnja (Sarajevo 1967) 14. lng. Pajo Sulenti6 i ing. Dusan Kornicer - Male hidroelektrane (Beo­

grad 1949)

15. lng. Milorad Stajic - Mala elektricna centrala na vetar (Beograd 1950) 16. M. A. Babikov, N. S. Komarov i A.S. Sergejev - Tchnika visokih

napona (Beograd 1952) 17. Fddrih Vajkert - Razvodna postrojenja visokog napona (Beograd 1952) 18. Dr lng. Michael Walter - Relejna zaiHita (Zagreb 1954) 19. lng. Krunoslav Begovi6 - Rasklopni uredaji (Zagreb 1950) 20. Prof. ing. Boris Tomk - Primjenjena elektrotehnika II diD (Zagreb 1949) 21. lng. J. Jezopov - Elektrotehnika zanatlije VIII sveska. Transformatori

i transformatorske stanke (Beograd 1948) 22. Uputstvo za gradenje tipskih transformatorskih stanica za 10000 V,

160 kVA, TTS 10 A (Beograd 1950)

23. lng. Konslantin Popovic - Elementi razvodnih postrojenja (Beograd, 1962)

259

24. Dr ing. Hrvoje Pozar - Visokonaponska rasklopna postrojenja (Za­greb 1967)

25. Dr lng. Oskar L()bI - Erdung, Nullung und Schutzschpltung (Berlin 1933)

26. Anton Bajec. France Mlakar - Uzemljenje elektricnih uredaja (Beo­grad 1964)

27. Prof. dr ing. Ales Strojnik - Isp~jaci (Ljubljana 1961) 28. V.V. Bolotov - Teorijski oSl1ovi izbora ekonomickog rada slozenog

elektroenergetskog sistema (Beograd 1951) 29. Dragutin Kaiser - Elektrotehnicki prirucniJ( (Zagreb 1964) 30. Tvomica »Radc Koncar« - Tchnicki prirucnik (Zagreb 1963) 31. lng. Dragutin Petrovic - Dzepni elektrotehnicki prirucnik (Beograd

1958) 32. A.E.G. Hilfsbueh (Berlin 1967) 33. H. Dubbel - Taschenbuch fUr der Maschinenbau (Berlin 1935) 34. HilUe - lnzenjerski prirucnik (Beograd 1952-1958) 35. Casopisi: Elektroprivreda (Beograd); Elektrosrbija (Beograd); Elektro­

tehnicki v,iesnik (Ljubljana) 36. Katalozi i prospekti: Elektrotchna, Elektrosrbija. Encrgoinvest. Rade

Konear, Iskra, ACEC, AEG, ASEA, BBC, GEC, SSW. 37. Zbirka tehnickih propisa iz oblasti industrije - Sluzbeni list SFRJ 1968.

v~

cOttt({

260

1"'1 I J / j

/1

~~"~

SADRZAJ

UVOD

I ELEKTRANE

1 Termoelektrane

1.1 Elektrane sa cvrstim gorivom ............................. . 1.2 Gorivo ................................................. . 1.3 Kotlovsko postrojenjc ................................... . 1.4 PreCisCavanje dimnih gasova ..................... , ....... . 1.5 Masinska dvorana ....................................... . 1.6 Stepen iskoriscenja parnog postrojenja ..................... . 1.7 Potrosnja goriva za proizvodnjll 1 k\Vh ....... , ......... . 1.8 Postrojenje za kondenzovanje paTe ......................... . 1.9 Serna ktuzenja paTe i vode ............................... . 1.10 Post.ro~nje sa tmbinama sa protivpritiskom i oduzimanjem pare loll ~ege.netativno zagrevanje vode ........................... . 1.11' .:')ema radnog procesa pame elektrane ..................... . 1.13 Raspored ... turboagregata u masinskoj dvorani ............... . 1.14 OPSJa dlspozicija pame elektrane ......................... .

;, 1.15 Gradevinski elementi termoeiektrane ....................... . , -'1.16 Izbor mesta termoelektrane ............................... .

1.17 Elektrane sa tecnim gorivom ............................. . 1.18 Nuklearne (atomske) elektrane .......................... ,.

5

7

8

9 9

13 24 26 30 32 32 39 39 41 42 42 44 46 49 51 55

2 Elektrane - vetrenjace ................. _..................... 58

3 Hidroelektrane .............................................. 62

3.1 Odredivanje snage hidroelektrane .......................... 62 3.2 Izbor vrsta vodnih tmbina ................................ 63 3.3 Kratak opis tipova vodnih turbina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.4 Automatsko regulisanje vodnih i parnih turbina .............. 71 3.5 Vrste hidroelektrana i njihovi delovi ...... . . . . . . . . . . . . . . . . 75 3.6 Veza vodne turbine i elektricnog generatora ................ 80 3.7 Merenje protoka vode .................................... 84,

261

4 Elektricni genera tori u elektrani

4.1 Brzohodi alternated ..................................... . 4.2 Sporohodi alternatori ..................................... . 4.3 Hladenje alternatora ..................................... .

n ELEKTRICNI UREDAJI U ELEKTRANI ................... .

1 Elektricni aparati ...................................... .

1.1 Okidaci ................................................. . 1.2 Relei .............................................. . 1.3 Merni transformatori ..................................... . 1.4 Rastavljaci ............................................. . 1.5 Prekidaci suage .................................... . 1.6 Topljivi osiguraci visokog napona ....................... .

2 Izolatori u elektricnim postrojenjima

2.1 Potporni izolatori 2.2 Provodni izolatori ..... ....... ..... ...... ....... . .........

3 Sabirnice

3.1 Proste sabirnice ......................................... . 3.2 Dvostruke sabirnice .............................. . 3.3 Materijal za sabirnice . . . . . . . . . . . . . . . . . ........... .

4 Rcgulisanje napona alternatora

4.1 Alternatod sa stranom pobudom ....................... . 4.2 Mali sinhroni alternatori sa samopobudom ............ . 4.3 Automatsko regulisanje alternatora ..................... .

5 ZaStite alternatora ................. .

5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8

Razmagneeenje alternatora ............................... . Zas:tita od kratkog spoja izvan alternatora ................. . Diferencijalna zastita ..................................... . Zastita od- meduzavojnog spoja ......................... . Zastita od poviscnja napona ........ '.' ............. . Zas:tita namotaja statora od kratkeg spoJa sa masoI? ..... . Zastita namotaja rotora alternatora od spoJa sa zembom Kompletna zastita veCih alternatora ..................... .

6 UkljuCivanje alternatora u paralelan rad (sinhronovanje) ....... .

6.1 Ruello sinhronovanje ....... : ......... ' .................. . 6.2 Poluautomatsko i automatsko smhronovanJe ..... , ....... .

7 Jednosmerna struja u elektrani naizmenicne struje .............. .

262

87

88 88 89

91

91 ~

(.2J i92

m-5

.iZf (.L10.

111

112 112

113 113 114 115

117

118 119 121

127

127 128 130 133 134 134 136 137

139

139 141

141

1 II

;. I

ill ELEKTRANE U RADU .................................... 144

1 Dijagrami opterecenja .................. , .................... .

1.1 Dnevni dijagram opterecenja ... " ...................... . 1.2 Godisnji dijagram opterecenja ............................. . 1.3 Srednje opterecenje ....................................... . 1.4 SaCinilac opterecenja ..................................... . 1.5 Sacinilac rezerve ......................................... . 1.6 Sacinilac istovrernenosti ................................... . 1.7 Trajanje iskoriscenja iIi upotrebno vreme elektrane ......... .

2 Proizyodni troskovj za 1 kWh ........................... 3 Tarifikacija elektricne energije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . : . . 3.1 Pausalna tarifa ....... " ................................ . 3.2 Obicna kilovatcasovna tarifa ............................. . 3.3 Dvojna tarifa ........................................... . 3.4 Tarifa maksimalnog opterecenja ........................... . 3.5 Blok tarifa ........ , .................................... . 3.6 Tarifa za velike potrosace ............................... .

4 Crpno akumulaciono postrojenje ............................... .

5 Dispecerski centri i telekomunikaciona sredstva ................. .

IV KOMANDNI UREDAJI I RAZVODNE TABLE

1 SignaIni uredaji ............................................. . 2 Komandovanje oa daljinu ................................... . 3 Blokiranje prekidarn i rastavljaca ............................. . 4 Razvodne table i komandni stolovi (puItovi) ................... . 5 MaterijaI za razvodne table ................................. . 6 Dimenzije komandnih i razvodnih tabli i stolova ............... . 7 lzbor instrumenata ......................................... . 8 Seme veza elektricnih brojUa i instrumenata ................... .

V TRANSFORMATORSKA I RAZVODNA POSTROJENJA ....

1 Transformatori snage u elektricnim postrojenjima ............... .

1.1 Preopterecenje transformatora ............................. . 1.2 Podesavanje napona ..................................... . 1.3 Hladenje transformatora ................................. . 1.4 Paralelan Tad transformatora ........................... . 1.5 Izbor grupe sprezanja transformatora ..................... . 1.6 Osnovni podaci i dimenzije transformatora ................. . 1.7 Izbor snage transformatora ............................. . 1.8 Zastita transformatora ............................... .

144

144 145 146 147 148 149 149

151

152 152 153 153 153 153 154

154

156

158

158 159 159 159 160 160 163 165

263·

2 Vrste transfonnatorskih i razvodnih postrojenja

2.1 Transformatorska i razvodna postrojenja u zgradama ....... . 2.2 Primer male tipske zidane transformatorske stanice

10000/400-231 V ....................................... . 2.3 OklopJjena razvodna postrojenja ......................... . 2.4 Razvodna postrojenja na otvorenom prostoru ............. . 2.5 Transforrnatorske stanke na stubu ....................... . 2.6 Usmeracke stanice ....................................... .

3 Zastita elektricnih postrojenja

3.1 Zastita od atmosferskih praznjenja ....................... . 3.2 Uzemljenje u elektricnim postrojenjirna ................... . 3.3 Proracun otpora uzernljenja ............................. . 3.4 Kompenzacija struje spoja sa zemljom (petersenovi kalemovi) .. 3.5 Signalisanje spoja sa zemljom u elektricnoj mrezi ........... .

VI POPRAVAK FAKTORA SNAGE POMOCU KONDENZATORA

1 Izracunavanje cos cp za neku instalaciju ....................... . 2 Serna vezivanja kondenzatora niskog napona ................... . 3 Serna vezivanja kondenzatora visokog napona ................. .

VII STRUJA KRATKOG SPO.TA ............................. .

1 Izbor elernenata u postrojenju visokog napona

175

175

182 188 190 195 199

202

202 204 212 218 220

223

/~ '-22:5

226

227

229

1.1 Metoda redukovanih relativnih rasipanja . .. .. . . . . . . .. .... . 231 1.2 Udarna struja kratkog spoja .............................. 233 1.3 Trajna struja kratkog spoja ................................ 234 1.4 Struja iskljueenja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 1.5 lzbor sabirnica i spojnih provodnika .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 1.6 Izbor izolatora . .. .... . . .. .. . . .. .. .. .. ........ .. .... ... . . 241 1.7 Izbor rastavljaca .......................................... 242 1.8 Izbor strujnog transformatora .............................. 243 1.9 Izbor prekidaca snage .................................... 245 1.10 Izbor topljivih osiguraea .................................. 247

.2 Izbor elemenata u postrojenjima niskog napona 249 2.1 Prekidaci niskog napona .................................. 252 2.2 Osiguraci niskog napona ....... ,,'h. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 253 2.3 Strujni transformatori za niski napon ...................... 255

VIII ELEKTRTFTKACIJA JUGOSLA VIJE r: .. _ ................. . LITERATURA

") r

257

259