Elektrické části elektrárenských bloků
Elektrická část elektrárny Hlavním úkolem elektrické části elektráren je: Vyvedení výkonu z elektrárny - zprostředkování spojení alternátoru s elektrizační soustavou Zajištění vlastní spotřeby (VS) - zajištění napájení hlavních výrobních zařízení a pomocných provozů při výrobě elektřiny. Zajištění řídících, kontrolních a ochranných funkcí při výrobě elektřiny Elektrické části elektrárenských bloků 2
Systémy přípojnic Systém s jednou přípojnicí Elektrické části elektrárenských bloků 3
Systémy přípojnic Systém s dvojitou přípojnicí Elektrické části elektrárenských bloků 4
Systémy přípojnic Systémy s pomocnou přípojnicí Elektrické části elektrárenských bloků 5
Zdroje vlastní spotřeby elektrárny Najížděcí zdroj vlastní spotřeby Najíždění elektrárny z úplného klidu ze soustavy, ve zvláštních případech vodní elektrárna, dieselagregát, generátor s plynovou turbínou apod. Pracovní zdroj vlastní spotřeby Napájení vlastní spotřeby při normálím provozu z vlastního generátoru Záložní zdroj vlastní spotřeby Napájení vlastní spotřeby v případě poruchy pracovního zdroje, většinou ze soustavy Nouzový zdroj vlastní spotřeby Doběh elektrárny při poruše pracovního a záložního zdroje Elektrické části elektrárenských bloků 6
Základní elektrické schéma elektrárny Elektrické části elektrárenských bloků 7
Vlastní spotřeba elektrárny Elektrická energie potřebná pro zajištění činnosti hlavních výrobních zařízení při její výrobě včetně všech jejich ztrát a ztrát v rozvodech Elektrické části elektrárenských bloků 8
Transformátory Blokové transformátory Olejové transformátory s výkonem od několika desítek MVA do více než 1000 MVA shodně s výkonem bloku Spojení transformátoru je obvykle Dyn, spojení D je na straně generátoru > zamezuje šíření třetí hrmonické a jejích násobků Velikost transformátoru je limitována dopravními možnostmi a proto se velké jednotky dodávají ve formě tří jednofázových transformátorů. Elektrické části elektrárenských bloků 9
Transformátory Odbočkové transformátory Napájejí vlastní spotřebu a navrhují se podle schématu pro napájení vlastní spotřeby. Minimální zdánlivý výkon odbočkového transformátoru se stanoví jako součet soudobých příkonů spotřebičů vlastní Rezervní transformátor Transformátor pro napájení vlastní spotřeby v případě výpadku pracovních zdrojů. Elektrické části elektrárenských bloků 10
Elektrické části elektrárenských bloků 11 Elektroenergetika 1 Náhradní schéma transformátoru Musí být proveden přepočet sekundárních veličin tak, aby převod p=1. 2 2 ' 2 2 ' 2, ˆ ˆ R p R p I I 2 2 ' 2 L p L Napěťové rovnice ' 2 ' 2 2 ' 2 ' 2 ' 2 1 1 1 1 1 1 ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ i i U I L j I R U U I L j R I U
Fázorový diagram transformátoru Elektrické části elektrárenských bloků 12
Asynchronní motor Asynchronní stroj má hladký rotor a trojfázové vinutí na statoru i rotoru. Rotorové vinutí je spojeno dokrátka, proud rotorem protéká rotorem jako důsledek indukce, která působí jen v případě, že bude relativní pohyb rotoru vůči točivému poli statoru Elektrické části elektrárenských bloků 13
Náhradní schéma asynchronního stroje R s -odpor statoru, X s - rozptylová reaktanca statoru, X µ - magnetizační reaktanci, R r přepočtený odpor rotoru a X r přepočtená reaktance rotoru, s skluz. Za předpokladu, že platí R s 0; X µ >> X s, pak proud motoru lze vyjádřit vztahem: I = U X r + X s 2 + R r 2 s 2 a činný výkon motoru: P e = R r s 2 = U 2 R r X r + X s 2 s 2 + R r 2 Elektrické části elektrárenských bloků 14
Momentová charakteristika Alternátor Motor Brzda Elektrické části elektrárenských bloků 15
Alternátory V současné době se v elektrárnách využívají výhradně synchronní generátory Turboalternátory Vysokootáčkové stroje s hladkým rotorem Hydroalternátory Nízkootáčkové stroje s vyniklými póly Elektrické části elektrárenských bloků 16
Synchronní generátor Synchronní otáčky n s = 60f p Reakce kotvy závisí na velikosti statorového proudu a druhu zátěže (fázový posun) Elektrické části elektrárenských bloků 17
Náhradní schéma synchronního generátoru ^ I U = U i + R መI + jωl σ መI U i = U if + jωl ad መI L je rozptylová indukčnost L ad je indukčnost reprezentující reakci kotvy Elektrické části elektrárenských bloků 18
Fázorový diagram Elektrické části elektrárenských bloků 19
Dimenzování vlastní spotřeby Výkon zdrojů vlastní spotřeby se navrhuje na základě součtového výkonu všech spotřebičů S P = σ i P ni cosφ n β kde koeficient náročnosti β = k vk s η m η s m je střední účinnost spotřebičů při daném využití, s je účinnost napájecí soustavy od místa připojení VS Elektrické části elektrárenských bloků 20
Dimenzování vlastní spotřeby koeficient současnosti k s = σ i P si σ i P ni Kde σ i P si je součet jmenovitých výkonů současně pracujících spotřebičů ve skupině σ i P ni je instalovaný výkon skupiny spotřebičů koeficient využití k v = σ i P i σ i P si σ i P i je součet výkonů současně pracujících spotřebičů ve skupině σ i P ni je instalovaný výkon skupiny spotřebičů Elektrické části elektrárenských bloků 21
Dimenzování VS Jmenovitý výkon zdroje VS musí potom být: S Z S P Dále musíme zajistit, aby Napětí na svorkách elektromotorů bylo v rozmezí ±5% U n při spouštění největšího spotřebiče nemá být min. pokles napětí pod 0,85 U n, nesmí klesnout pod 0,8 U n pokles napětí při spouštění skupiny spotřebičů nesmí klesnout pod 0,65 U n Elektrické části elektrárenských bloků 22
Dimenzování VS Pro záložní zdroje musí být navíc splněno: Jeden záskokový transformátor pro dva bloky, dva záskokové transformátory pro více bloků Každý záskokový transformátor musí zajistit současně běžný provoz jednoho bloku, chod druhého bloku naprázdno + 50 % společné vlastní spotřeby U jaderných elektráren musí navíc zajistit i odstavení druhého bloku Elektrické části elektrárenských bloků 23
Dimenzování vodičů Dimenzování vodiče na zatížení trvalým provozním proudem I n Dimenzování vodiče na zkratové proudy I k (tepelné a dynamické zatížení) Mechanické (silové) provozní namáhání Napět ové namáhání (izolace kabelů) Vlivy prostředí a nestandardních režimů provozu Elektrické části elektrárenských bloků 24
Materiál a tvar vodičů Elektrické části elektrárenských bloků 25
Dimenzování vodičů na trvalý provoz Elektrické části elektrárenských bloků 26
Ohřev vodiče Jouleovým teplem Elektrické části elektrárenských bloků 27
Ohřev vodiče slunečním zářením Elektrické části elektrárenských bloků 28
Teplo odvedené z vodiče prouděním Elektrické části elektrárenských bloků 29
Teplo z vodiče vyzářené Elektrické části elektrárenských bloků 30
Dimenzování vodičů na zkratový proud Elektrické části elektrárenských bloků 31
Tepelné dimenzování na zkratový proud Elektrické části elektrárenských bloků 32
Mechanické dimenzování na zkratový proud Elektrické části elektrárenských bloků 33
Mechanické dimenzování na zkratový proud Elektrické části elektrárenských bloků 34