Tehnician electrotehnist - Sisteme de transport a energiei electrice

 

Tehnician electrotehnist

Sisteme de transport a energiei electrice

Cuprins

Capitolul I : Producerea energiei electrice

Capitolul II : Linii electrice aeriene

Capitolul III : Etape de realizare a liniilor electrice aeriene

Capitolul IV : Intretinere si control a liniilor electrice aeriene.

Capitolul V : Alimentarea cu energie electrica a consumatorilor

Capitolul I : Producerea energiei electrice

Termocentrale :

O centrala termoelectrica, sau termocentrala este o centrala electrica care produce curent electric pe baza conversiei energiei termice obtinuta prin arderea combustibillilor.

Curentul electric este produs de generatoare electrice antrenate de turbine cu abur, turbine cu gaze, sau, mai rar, cu motoare cu ardere interna.

Drept combustibili se folosesc combustibilii solizi (carbune, deseuri sau biomasa), lichizi (pacura) sau gazosi (gaz natural).

Uneori sunt considerate termocentrale si cele care transforma energia termica provenita din alte surse, cum ar fi energia nucleara, solara sau geotermala, insa constructia acestora difera intrucatva de cea a centralelor care se bazeaza pe ardere.

De obicei termocentralele functioneaza pe baza unui ciclu Clausius-Rankine. Sursa termica, cazanul, incalzeste si vaporizeaza apa. Aburul produs se destinde intr-o turbina cu abur producand lucru mecanic. Apoi, aburul este condensat intr-un condensator. Apa condensata este pompata din nou in cazan si ciclul se reia.

Turbina antreneaza un generator de curent alternativ (alternator), care transforma lucrul mecanic in energie electrica, de obicei la tensiunea de 6000 V si frecventa de 50 Hz in Europa, respectiv 60 Hz in America de Nord si mare parte din America de Sud.

Schema clasica a unei termocentrale bazata pe carbune

Hidrocentrale :

Hidrocentrala Portile de Fier I este cea mai mare hidrocentrala de pe fluviul Dunarea si are o putere instalata de 1080 MW. In aval exista si hidrocentrala Portile de Fier II, cu puterea instalata de 250 MW. Ambele hidrocentrale sunt exploatate in parteneriat cu partea sarba, centralele romana si sarba la Portile de Fier I cumuland 2160 MW, iar cele de la Portile de Fier II cumuland 500 MW; capacitatea maxima a turbinelor este de 8700 m³/s. Centrala Portile de Fier I este amplasata la 15 km amonte de orasul Drobeta Turnu-Severin, iar centrala Portile de Fier II la 60 km in aval.

Navigatia pe Dunare este asigurata prin ecluze realizate pe ambele maluri la ambele obiective, ele avand impreuna o capacitate de trafic de 52.4 milioane tone/an pentru ecluzarea pe cate un sens si 37.2 milioane tone/an pentru ecluzarea in ambele sensuri.

Sistemul Portile de Fier I este una din cele mai mari constructii hidrotehnice din Europa si cea mai mare de pe Dunare. Lacul sau de acumulare cu un volum de peste 2200 milioane mc se intinde de la baraj pana la confluenta cu raul Tisa. Lacul cuprinde in principal zona Defileului Dunarii, cel mai mare defileu din Europa, cuprins intre localitatile Bazias si Orsova. Zona Portile de Fier are un bogat potential arheologic, istoric si turistic. Pentru protejarea habitatului sau natural deosebit, regiunea defileului Dunarii a fost inclusa in Parcul Natural Portile de Fier.

Regiunea Defileului Dunarii reprezinta una din cele mai pitoresti si atractive zone turistice, atat prin frumusetile naturale ale regiunii cat si prin monumentele istorice datand din perioada Imperiului Roman. Ruinele castrului roman Drobeta si ale podului construit de imparatul roman Traian peste Dunare sunt numai cateva din atractiile oferite de Muzeul Portile de Fier din orasul Drobeta Turnu-Severin.

Centrale eoliene

Dintre sursele regenerabile, energia electrica obtinuta din energia eoliana prezinta costul cel mai redus situandu-se in limita a 4-6 c/kWh dupa o scadere de ordinul a 7 ori fata de anul 1980 cu o tendinta de reducere de 30%-50% in viitor. Datorita caracteristicii intermitente a energiei vantului, utilizarea generatoarelor eoliene izolat presupune asigurarea de surse complementare (baterii de acumulatoare, generatoare diesel, etc), legarea la reteaua publica fiind conditionata de parametri stabili. Din punctual de vedere al transportului si distributiei energiei electrice, parcurile(fermele) eoliene pot fi privite ca fiind centrale virtuale mari

Capitolul II : Linii electrice aeriene

Elemente componente :

Stalpi , cabluri , dispozitive de prindere.

1.     Stalpi : au rolul de a sustine cablurile si conductoarele liniilor electrice aeriene.

categorii de stalpi :

a)   stalpi de sustinere in forma de "I" si au rolul de a sustine cablurile doar pentru traseele rectilinii.

b)   Stalpi de intindere sau tractiuni : se realizeaza in forma literei "A" ; au rolul de a prelua fortele de intindere care apar intre 2 stalpi de sustinere

c)    stalpi terminali : se aseaza doar la capetele retelei si sunt de obicei de forma literei "I"

d)   stalpi de colt : au rolul de a permite schimbarile de directie a retelei .

Alcatuire :

-din lemn

-din beton.

Stalpii de beton sunt mult mai rezistenti din punct de vedere mecanic dar si la actiunile mediului.

Stalpii de lemn se folosesc pentru executarea liniilor electrice provizorii sau alimentarea consumatorilor de mica importanta si plasati in zone de izolatie

2.     Cabluri conductoare :

Din cauza curentilor mari care circula printr-o astfel de retea grosimea cablurilor este considerabila deoarece trebuie sa asigure si pierderi de energie cat mai mici.

Se folosesc doua variante :

-monofilare (masive), se realizeaza din cupru sau bronz pentru grosimi de la 76 - 16 mm². si otel de la 6 - 25 mm² ; aluminiul sau aliaje de la 6-25mm².

-multifilare (de tip funie) sunt executate din mai multe fire din acelasi material cu acelasi diametru si dispuse in straturi concentrice

Ele au siguranta mare in functionare, flexibilitate foarte buna si se folosesc la executarea traversarilor peste drumuri si ape.

3.     Dispozitive de prindere a conductoarelor.

a)     Izolatoare : fixeaza conductoarele pe stalpi si se realizeaza din ceramica deoarece prezinta rezistenta mecanica si electrica foarte buna spre deosebire de sticla.

Sunt de doua feluri : de tip "L" pentru sustinerea conductoarelor si de tip "T" pentru intindere.

b)     Suporturi izolatoare : au rolul de a sustine izolatoarele. Pot fi curbe(la stalpii de lemn) sau drepte pentru stalpii din beton servind totodata si la fixarea izolatoarelor pe console.

c)     Cleme de legatura : folosite pentru intinderea sau realizarea derivatiilor retelei. Au rol electric (asigura continuitatea retelei) dar si rol mecanic (asigura continuitatea rezistentei mecanice a retelei)

Capitolul III : Etape de realizare a liniilor electrice aeriene

1) Trasarea ,pichetarea si saparea gropilor pentru stalpi.

Trasarea : identificarea traseului pentru liniile electrice aeriene si fixarea unor jaloane vizibile dea lungul sau.

Pichetarea : baterea unor tarusi din lemn care fixeaza centrele gropilor in care se vor monta stalpii.

2) Formarea, alcatuirea si planterea stalpilor .

Formare si alcatuirea : consta in taierea capetelor acestora si netezirea lor ; vopsirea cu material protector si fixarea unor suruburi in care se vor prinde consolele.

Plantarea : consta in aducerea stalpului langa groapa , ridicare , fixarea lui centrata in groapa. Echiparea stalpilor , montarea conductoarelor si executarea legaturilor electrice. Mai intai se fixeaza izolatoarele pe suporturi apoi se monteaza cablurile incepand cu stalpul terminal ; intinderea se considera terminata atunci cand distanta de la sol si pana la centrul de curbura este exact cel prevazut in standarde.

Capitolul IV : Intretinere si control a liniilor electrice aeriene.

Intretinerea liniilor electrice aeriene (L E A)

masurarea continuitatii circuitelor ;

refacerea eventualelor legaturi intrerupte ;

lucrari de rigidizare a stalpilor si de refacere a vopselei anticorozive ;

repararea sau inlocuirea izolatoarelor .

Controlul liniilor electrice aeriene

Se va avea in vedere la etapa de control a liniilor electrice aeriene (L E A) continuitatea retelei , integritatea , dar si stabilitatea stalpilor ; verificarea izolatiei.

Bibliografie

Hilohi S. ; Instalatii si echipamente electrice.

Niculita L . ; controlul automat integrat in sistemele de prelucrari

mecanice.

Colectiile tehnice Schneider ; manualul instalatiilor electrice.

Navrapescu V. ; Actionari electrice de curent continuu.

Capitolul V : Alimentarea cu energie electrica a consumatorilor

A.RELATIA FURNIZOR CONSUMATOR

Alimentarea cu energie electrica a consumatorilor industriali se face prin racordarea lor la retelele furnizorului pe baza unor relatii trhnicoecumenice care se stabilesc intre unitatea consumatoare si unitatea furnizoare din judetul respectiv. In aceast scop, in faza de proiectare, beneficiara (consumatorul)prezinta unitati furnizoare sau organelor erarhice superioare de conducere ale acesteia, i functie de nivelul de competinta pe care legea il stabileste pentru fiecare, pe baza valorii puterii maxime absorbite si a cantitatii de energie electrica, o documentatie tehnico-economica ce trebuie sa contina :

Justificarea tehnico economica a alegerii energiei electrice, fata de alte forme de enrgie, pentru realizarea proceselor tehnologice. Aceasta forma de energie nu este de exemplu justificata in procese de incalzire, topire sau tratamente termice, in care pot fi folositi si alti agenti purtatori de energie, cum ar fi combustibilii, aburul, apa fierbinte, gazele de ardere recuperate din procese tehnologice etc.

Consumurile specifice energetice, ale caror valori trebuie sa se situeze la nivelul celor mai scazute obtinute pe plan mondial sa national, obligand prin aceasta consumatorul de a introduce cele mai noi realizari ale stiintei si tehnici in domeniul respectiv.

Justificarea cerintelor provind asigurarea continuitatii in alimentarea cu energie electrica a consumatorului, in functie de natura efectelor produse de intreruperi.

In Romania, in functie de sarcina maxima de durata si de conditiile de continuitate cerute de consumatori, alimentarea din retelele furnizorului se poate realiza la urmatoarele niveluri de siguranta :

nivelul 1 : prin 2 cai de alimentare intependente, cu comutarea automata alimntarii, in caz de avarie a unei cai si cu o durata de intrerupere a consumatorului de maximum 3 secunde;

nivelul 2 : prin 2 cai de alimntare care nu sunt independente (alimentare din aceeasi sursa), cu o durata de intrerupere a consumatorului de la 3 minute la 16 ore;

nivelul 3 : printr-o singura cale de alimntare, care, in caz de avarie,intrerupe consumatorul pana la repararea sau inlocuirea elemntelor defecte.

Varianta optima de alimentare cu energie electrica se stabileste prin compararea tehnico-economica a tutror variantelor luate in considerare, pe baza unui indicator de eficienta economica denumit Cheltuieli totale minime actualizate(CTA), ce tine seama de investitiile totale, cheltuielile anuale de exploatare, valoarea daunelor probabile, durata de executie a luncrarilor de investitii etc.

Pentru receptoarele de categoria "O", definite in capitolul 1 al manualului, este necesar ca consumatorul sa prevada surse proprii de interventie, dimensionate pentru furnizarea integrala a puterii absorbite de acesta categorie de receptoare

Indicarea parametrilor calitativ a energiei electrice : frecventa si tensiunea. Pentru aceste marimi se stabilesc anumite valori : nominale, iar abaterile maxime,in plus sau in minus, sunt precizate in prescriptii sau norme.

Astfel :

pentru frecventa : valoarea nominala 50 Hz, cu abaterea + 0,05 Hz - 0,1 Hz;

pentru tensiune : valoarea nominala, cu abatere de ±5% ±7,5%.

Mentinerea frecventei in limitele admisibile este o problema de exploatare a centralelor electrice.

Mentinerea tensiunii este numai intr-o mica masura o problema de proiectare si exploatare a centralelor electrice ; in schimb este o problema esentiala in proiectarea si exploatarea retelelor si sistemelor electrice.

Masurile preconizate pentru ameliorarea factorului de putere mediu lunar (cosfm) pana la valoarea prevazuta de legislatia in vigoare. Valoarea factorului de putere medium lunar se determina dupa relatia :

in care Wr este energia reactiva, Wa -energia activa, ambele determinate fie printrun calcul estimativ, pe baza curbei de sarcini lunare (in cazul intocmirii decumentatiei pentru obtinerea acordului), fie pe baza inregistrarilor contoarelor de energie activa si reativa pe timp de o luna (in cazul exploatarii acestor instalatii)

Principalele caracteristici tehnice ale instalatiei : puteri instalate, puteri maximen, absorbite, indicarea utilajelor care produc socuri de puteri active si reactiva in retelele furnizorului, nesimetrii, deformarea undei de tensiune etc.

In urma analizarii acestei documentatii, furnizorul elibereaza acordul pentru racordarea in reteaua furnizorului a instalatiei proiectate. Dupa realizarea investitiilor si verificarilor starii tehnice a instalatiilor, conform prescriptiilor in vigoare (probe de laborator intre furnizor, consumator se inchee in act oficial denumit contract de furnizare a energiei electrice, in care sunt inscrise drepturile si obligatiile fiecarei parti contractante.

Livrarea energiei electrice din retelele furnizorului incepe din momentul in care consumatorul depune la sediul furnizorului dosarul instalatiilor sale energetice (scheme, caracteristici tehnice, fise de verificari ale aparatelor etc.)si un exemplar din contractul incheiat.

Pe parcursul exploatarii, furnizorul este obligat de lege sa efectueze controale periodice la consumator, verificand modul in care se respecta prevederile contractului, precum si modul in care consumatorul utilizeaza cu maxima eficienta energia electrica primita si este preocupat de gospodarirea acesteia.

Eficienta economica a investitiilor si a cheltuelilor anuale. Este o condutie de care se tine seama la alegerea schemelor de conexiuni, franand in general, tendinta de ase adopta schemei bogate,considerate foarte sigure, intrucat fiecare aparat nou introdus in schema constituie el insusi o sursa de avarie.

Cheltuielile anuale sunt formate pe deoparte din amortizari, cheltuieli de intretinere si salarii, si, pe de alta parte, din costul pierderilor de energie electrica ce intervin.

Atat investitiile cat si cheltuelile anuale sunt elemente de comparatie tehnico-economice a variantelor realizate.

Conditii particulare. Acestea se refera la suprafata terenului disponibil, dispozitia constructiva a elementelor schemei, limitarea curentilor de scurt circuit etc.

B. Alcatuirea generala a instalatiilor pentru

alimentarea consumatorilor

In figura de mai jos este reprezentat, intr-o schema bloc generala, modul de alimentare a unui consumator industrial complex, de categoria 0. Se remarca urmatoarele :

. Alimentarea de baza se face din sistem prin racordul electric compus din : linia electrica de transport 220..110kV LET si statia de transformare coboratoare 220÷110 kV / 620kV , STc|.

Retelele de distributie din incinta consumatorului cuprind :

liniile de medie tensiune si punctele de alimentare PA, prin care se alimenteaza receptoarele de medie tensiune (motoare sincrone , asincrone de puteri mari, statii de redresare , etc.) ;

liniile de medie tensiune si posturile de transformare (din exterior sau din ateliere), din care apoi se ramifica distributia de joasa tensiune (motoare asincrone de puteri mari, statia de incarcare acumulatoare, iluminatul si prizele etc.).

. Alimentarea de rezerva se face tot din sistem, insa pe alta cale electrica (linia LETii, STcii, astfel incat privit la nivelul sistemului electric, consumatorul este prins intr-o retea buclata (retea cu posibilitate de alimentare din ambele capete).

. Receptoarele consumatorului sunt grupate pe barele de alimentare, in functie de importanta lor : vitale, care nu pot admite o intrerupere, chiar de scurta durata, in alimentarea cu energie electrica si cele de sacrificiu, care, in cazul unei avarii pe partea de alimentare din sistem sunt deconectate.

In grupa celor vitale intra fie receptoarele aflate in functiune in momentul avariei, fie cele care trebuie sa intre in functiune in caz de avarie (instalatiile de iluminat, de siguranta, motoare ce antreneaza utilaje dintr-un fluz tehnologic, care prin nefuctionare ar produce explozii sau asfixieri etc.)

. In cazul disparitiei alimentarii din sistem atat acelei normale, cat si a celei de rezerva, in scopul continuarii functionarii receptoarelor vitale (deci cu o reducere a puterii absorbite din regimul normal), se introduce sursa proprie.

. In structura retelei electrice a consumatorului, legaturile intre elemente sunt duble, realizandu-se de regula, o buclare a posturilor de transformare PT si a punctelor de alimentare PA.

Pe masura ce categoria consumatorului si puterea lui instalata scad, schema bloc din figura se simplifica, si unele elemente din reteaua consumatorului trec in sistemul electric furnizor.