Elektros energetikos struktūra ir elementai

1735 0

Elektros energetikos struktūra ir elementai

Savarankiškas darbas

Turinys

Įvadas 2

Energetikos sistema 3

Elektrinės 5

Elektros sistemos sandara 8

Elektros tinklų elementai 12

Komutaciniai aparatai 12

Automatiniai išjungėjai 13

Saugikliai 14

Didelio alyvos tūrio jungtuvas 15

Mažo alyvos tūrio jungtuvai 15

Oriniai jungtuvai 16

Eledujiniai jungtuvai 17

Vakuuminiai jungtuvai 17

Jungtuvų pavaros 18

Skyrikliai 19

Galios transformatoriai 19

Literatūra 20

Įvadas

Energetikos sistema – tai gigantiška, labai sudėtinga žmonių sukurta mašina, skirta apsirūpinti elektra, kartais ir šiluma. Ją galima pavadinti sudėtingu dirbtiniu milžinišku organizmu, kuris kartais apima visą valstybę ar net kelias valstybes, o kurio veikimą apsprendžia ne tik fizikos dėsniai, bet ir

r ekonomika, politika bei teisinė sistema.

Energetikos sistemų formavimas prasidėjo dvidešimto amžiaus antrame dešimtmetyje, kai siekiant elektros tiekimo didesnio veiksmingumo ir patikimumo elektrinės pradėtos sujungti elektros tinklais. Energetikos sistemas sudaro elektrinės, kurios gamina elektrą, elektros perdavimo linijos, kuriomis elektra perduodama dideliais atstumais, elektros skirstymo linijos, kuriomis elektra iš perdavimo tinklų ir mažų elektrinių tiekiama vartotojams, pastotės, kurios sujungia elektros linijas, o dažnai ir pakeičia (transformuoja) įtampą, valdymo (dispečeriniai) centrai, kurie koordinuoja visų sistemos komponentų darbą ir informacinės sistemos, kurios aprūpina elektros si

istemos valdymo centrus reikalinga informacija. Šiame darbe sieksiu plačiau panagrinėti elektros energetikos visumą ir su ja supažindinti savo kolegas.

Energetikos sistema

Energetikos sistema – tai elektrinių, elektros bei šilumos tinklų taip pat vartotojų visuma, surišta nepertraukiama elektros ir šilumos gamyba, paskirstymu ir sunaudojimu. Su

upaprastinta energetikos sistemos struktūrinė schema:

"C:\Users\Andrius\Desktop\AA\Svh.jpg

 

Elektros energetikos sistemą sudaro:

Elektrinės, kurios gamina elektrą.

Aukštos įtampos elektros perdavimo linijos ir įrenginiai, kuriomis elektra perduodama dideliais atstumais (perdavimo sistemos operatorius AB „Litgrid“).

Žemos ir vidutinės įtampos elektros paskirstymo tinklas, kuriuo elektra tiekiama galutiniam vartotojui (skirstomųjų tinkų operatorius AB „Lesto“).

Pav. Lietuvos energetikos sistema

"C:\Users\Andrius\Desktop\AA\i7qg10844.jpg

 

Elektrinės"C:\Users\Andrius\Desktop\AA\Map.jpg

 

Pav. Perdavimo tinklo schema

Lentelė Lietuvoje eksploatuojamų elektrinių įrengtoji galia

Elektrines pavadinimas Įrengta galia, MW
1998 2000 2005 2010
ELEKTRINIŲ ĮRENGTA GALIA -VISO 6102 6123 4923 4680
ATOMINĖS ELEKTRINĖS 2600 2600 1300 1300
Ignalinos Atominė Elektrinė – viso 2600 2600 1300 1300
Blokas Nr. 1 (RBMK-15000) 1300 1300
Blokas Nr. 2 (RBMK-15000) 1300 1300 1300 1300
KONDENSACINĖ – Lietuvos elektrinė – viso 1800 1800 1800 1700
Blokas Nr. 1 K-160-130 150 2 150 2 150 2 150 2
Blokas Nr. 2 K-160-130 150 2 150 2 150 2 150 2
Blokas Nr. 3 K-160-13 150 150 150
Blokas Nr. 4 K-160-130 150 150 150
Blokas Nr. 5 K-300-240 300 300 300 400
Blokas Nr. 6 K-160-1300 300 300 300 400
Blokas Nr. 7 K-160-130 300 300 300 300
Blokas Nr. 8 K-160-130 300 300 300 300
TERMOFIKACINĖS ELEKTRINĖS 732,8 732,8 732,8 690,0
Vilniaus elektrinė – viso 384 384 384 360
Blokas Nr. 1 T-180/120-130 180 180 180 180
Blokas Nr. 2 T-180/120-130 180 180 180 180
Turbina Nr.3 P-12 (antrojoje elektrinėje) 12 12 12
Turbina Nr.4 P-12 (antrojoje elektrinėje) 12 12 12
Kauno elektrinė – viso 178 178 178 170
Garo turbina Nr. 1 PT 60-130 60 60 60 60
Garo turbina Nr. 2 T 100/120-130 110 110 110 110
Garo turbina Nr. 1 (Petrašiūnų elektrinėje) 8 8 8
Mažeikių elektrinė ̵
11; viso
160 160 160 160
Garo turbina Nr. 1 PT 80/100-130/13 80 80 80 80
Garo turbina Nr. 2 PT 80/100-130/13 80 80 80 80
Garo turbina Nr. 3 PT 50-130/16 50 3 50 3 50 3 50 3
Klaipėdos elektrinė – viso 11 11 11
Garo turbina Nr. 3 PT 80/100-130/13 3,8 3,8 3,8
Garo turbina Nr. 4 PT 80/100-130/13 7,0 7,0 7,0
HIDRO IR HIDROAKUMULIACINĖS ELEKTRINĖS 909,5 909,5 1009,5 909,5
Kauno hidroelektrinė 100,8 100,8 100,8 100,8
Hidroturbina Nr.1 25,2 25,2 25,2 25,2
Hidroturbina Nr.2 25,2 25,2 25,2 25,2
Hidroturbina Nr.3 25,2 25,2 25,2 25,2
Hidroturbina Nr.4 25,2 25,2 25,2 25,2
Kruonio hidroakumuliacinė elektrinė 800 800 900 800
Hidroturbina Nr.1 200 200 225 200
Hidroturbina Nr.2 200 200 225 200
Hidroturbina Nr.3 200 200 225 200
Hidroturbina Nr.4 200 200 225 200
Mažosios hidroelektrinės4 8,7 8,7 8,7 8,7
Blokinės pramonės įmonių elektrinės5 51 72 72 72

Taigi, elektros sistemų esminiai komponentai – elektrinės, sujungtos elektros perdavimo tinklais, iš kurių elektra skirstomaisiais elektros tinklais pasiekia vartotojų įrenginius, elektrą paverčiančius šviesa, šiluma, mechaninę energija ir t.t.

Elektrinėse organinio (iškastinio – anglies, naftos, dujų), branduolinio kuro, ar krintančio vandens energija elektros generatoriuose paver

rčiami elektra. Dabar vis plačiau elektrai gaminti pradedamas naudoti tiek netradicinis kuras, tiek netradicinės technologijos. Vis daugiau elektros gaminama vėjo, saulės elektrinėse, elektrinių kuru naudojama biomasė (mediena, šiaudai), įvairios atliekos. Platesnį pritaikymą randa kuro elementai, kuriuose kuro cheminė energija tiesiogiai paverčiama elektra.

Elektrinių generatoriai paprastai gamina 50 Hz (hercų) (kai kur 60 Hz) dažnio kintamą elektros srovę nuo 6 iki 30 kV (kilovoltų) įtampos. Elektros sistemoje visų dirbančių generatorių dažnis yra tiksliai sinchronizuotas. Generatoriai turi automatinius įtampos reguliatorius, kurie valdo įtampą, ir greičio reguliatorius, kurie priderina generatorių generuojamą galią prie besikeičiančių elektros sistemos sąlygų (apkrovos), ir taip palaiko visoje elektros sistemoje tą patį dažnį.

Kintamos elektros srovės tinkluose be aktyviosios galios (vatų), kuri virsta šviesa elektros lempose, ar suka elektros variklius, reikia kartu perduoti ir reaktyviąją galią (varus), kuri darbo neatlieka (anksčiau vadinta “bevate” galia), tačiau ji reikalinga reguliuoti, ar palaikyti reikiamą įtampą atskiruose elektros tinklų mazguose.

Elektros perdavimo linijos elektrą iš elektrinių perduoda į skirstomuosius elektros tinklus. Elektros perdavimo linijos dažniausiai būna oro, o siekiant jose sumažinti energijos nuostolius, jų įtampa būna aukšta (60 -230 kV), ar labai aukšta (nuo 330 kV iki 1150 kV). Lietuvoje elektros perdavimo tinklų įtampa 110 kV ir 330 kV. Elektros perdavimo linijos su pastotėmis (transformatoriais ir skirstyklomis), kuriose sujungiamos elektros linijos, sudaro perdavimo elektros tinklus.

Perdavimo tinklais elektra kiekv

vieną jų mazgą gali pasiekti keliais takais, t.y. elektros linijos sudaro uždarus kontūrus (kilpas). Generatorių įtampą transformatoriai pakelia iki perdavimo elektros tinklų įtampos lygio arba sumažina iki skirstomojo elektros tinklo įtampos, dažniausiai, mažesnės kaip 60 kV (Lietuvoje – 35 kV ir žemesnės). Skirstomųjų elektros tinklų elektros linijos būna tiek oro, tiek kabelių (dažniausiai požeminių). Skirstomaisiais elektros tinklais elektrai tėra tik vienas takas iki elektros imtuvo, t.y. jie kontūrų neturi, arba kitaip sakant, yra atviri – spinduliniai (radialiniai).

Elektros sistemos sandara

Paprasčiausia elektros sistema – dvi elektros tinklu sujungtos elektrinės (generatoriai) 3 pav. Elektros sistemų kūrimosi procesas pasaulyje, prasidėjo dvidešimto amžiaus pradžioje. Lietuvoje tik 1956 m.110 kV elektros linija per Panevėžį buvo sujungtos Petrašiūnų (61 MW) ir Rėkyvos (12,8 MW) elektrines. Tai – Lietuvos energetikos sistemos kūrimo pradžia.

 

Pav.

Daugiausia elektros gaminama naudojant iškastinį (organinį) ir branduolinį kurą bei krintančio vandens energiją. Deginamas iškastinis kuras ar branduolinis kuras gamina garą, o garas suka turbinas, sujungtas su generatoriais, kuriuose mechaninė energija paverčiama elektra. Tokios elektrinės vadinamos kondensacinėmis 4pav. arba termofikacinėmis 5pav. Hidroelektrinėse turbinas suka krintantis vanduo, o dujų turbinų elektrinėse turbinas suka sudegusio kuro dujos ir jų įkaitintas suspaustas oras. Tradiciniai elektros generatoriai gamina 50 Hz trifazę sinuso formos kintamą elektros srovę, kurios įtampa tarp fazių būna nuo 6 kV iki 30 kV. Daugumoje pasaulio šalių naudojama 50 Hz srovė.

. Tik Šiaurės Amerikoje, Australijoje, dalyje Japonijos ir kai kuriose kitose šalyse srovės dažnis yra 60 Hz.

Pav. kondensacinė elektrinė

Kondensacinės elektrinės (KE) naudoja iškastinį, dažniausiai kietą kurą aukšto slėgio garo gamybai. Gamybos proceso schema pavaizduota 2 pav. 400-650 0C temperatūros, 30-220 atm. slėgio garai tiekiami į turbiną, kuri suka generatorių. Turbinos  priklauso nuo slėgių skirtumo turbinoje, dėl to stengiamasi sumažinti išeinančių garų slėgį (0,04-0,03)atm. Tokių elektrinių  yra nedidelis, apie 25-40 %, todėl eksploatacija tikslinga kur yra vietinio kuro.

Kuras pristatomas į sandėlį iš kurio tiekiamas į bunkerį, o iš jo paduodamas į kūryklą. Sudegusio kuro dujos išeina per dūmtraukį, kuriame įrengiamas ventiliatorius garantuojantis dujų pašalinimą, kintant atmosferos slėgiui. Garai iš katilo paduodami į turbiną, o išėję iš jos aušinami kondensatoriuje, naudojant vandenį iš cirkuliacinio siurblio. Kondensatą siurblys paduoda į maitinimo baką iš kurio siurblys vėl jį tiekia į katilą. Turbina su generatoriumi sudaro bloką – įrenginį. Dažniausiai montuojami keli įrenginiai. Generatoriaus išėjime yra skirstomieji įrenginiai ir aukštinantysis transformatorius, kuris tiekia elektros energiją į elektros perdavimo linijas EPL. Vartotojai maitinami iš skirstomųjų įrenginių, o stambūs pramoniniai vartotojai gali turėti savus generavimo, perdavimo ir skirstomuosius įrenginius.

Termofikacinėse elektrinėse (TE) be elektros tiekiama ir šilumos energija. Tokios elektrinės schema pavaizduota 3 pav. Nuo 2 pav. ši schema skiriasi tuo, kad dalis išeinančio garo kaitina katilą, kuriame yra vamzdynas su cirkuliuojančiu karštu vandeniu. Šio va. . .

Sieros fluoridas yra bespalvės, bekvapės, nenuodingos dujos, bet, veikiamas elektros lanko jos skyla į nuodingas medžiagas. Tokie jungtuvai yra saugūs, didelis išjungimo resursas, todėl jie naudojami vis dažniau. Pastaruoju metu dauguma naujų jungtuvų mūsų šalyje statoma būtent šio tipo.

Vakuuminiai jungtuvai

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

 

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

Išsiskyrus kontaktams, lankas gęsta per patį pirmąjį srovės perėjimą per nulinę reikšmę. Kontaktų eiga yra labai nedidelė, iki centimetro, kai tuo metu mažo alyvos tūrio jungtuve yra artima metrui.

Jungtuvų pavaros

Jungtuvų valdymo operacijas atlieka jungtuvų pavaros. Pavara įjungia ir išjungia jungtuvą, ir yra tiesioginio ir netiesioginio veikimo. Tiesioginio veikimo pavaros energiją ima iš pašalinio šaltinio, netiesioginio veikimo pavaros energiją kaupia savyje (pvz. spyruokles energija). Pavaros yra rankinės, elektromagnetinės, spyruoklinės, pneumatinės, hidraulinės. Rankinės pavaros pastaruoju metu naudojamos tik skyrikliams valdyti. Elektromagnetinės pavaros naudojamos tiek vidaus, tiek išorės skirstyklose. Jos maitinamos iš galingo nuolatinės srovės šaltinio, varomasis elementas – elektromagnetas. Pavaros greitaeigės, tinka greitam pakartotiniam įjungimui, tinka dažnam įjungimui. Spyruoklinės pavaros naudoja spyruoklės įtempimo energiją, kuri kaupiama mažo galingumo varikliu. Pavaros lėtaeigės, sudėtingos konstrukcijos, pastaruoju metu mažai naudojamos. Pneumatinės pavaros dirba suslėgtu oru, jos susideda iš traukių ir pneumatinės sistemos. Pavaros paprastos, greitaeigės, ypač patogu naudoti ten, kur yra naudojami oriniai jungtuvai. Hidraulinės pavaros yra skirtos ypač galingų jungtuvų valdymui ir naudoja sulėgtą alyvą. Tokios pavaros yra galingos ir ypač greitaeigės. Pastaruoju metu praktikoje daugiausiai naudojamos elektromagnetinės pavaros

Skyrikliai

Skyriklis – tai kontaktinė sistema, skirta atjungti ir vizualiai išskirti kontaktams. Jie statomi abipus elektros aparato (jungtuvo, transformatoriaus) ir atjungiami remonto metu. Tačiau skyrikliai negali atjungti darbo srovės, nes neturi lanko gesinimo įrenginių, todėl schemos sudaromos taip, kad srovę grandinėje atjungia jungtuvas, o tik po to atjungiami skyrikliai, nuo priešingų veiksmų skyriklį saugo blokuotės. Skyrikliais galima įjungti ir išjungti transformatoriaus įmagnetinimo srovę, įjungti oro liniją tuščioje veikoje ir t.t. Skyriklių konstrukcija paprasta, nors jų gabaritai aukštai įtampai būna dideli.

Galios transformatoriai

Galios transformatoriai įrengiami elektrinėse ir pastotėse įtampai keisti. Labiausiausiai paplitę trifaziai transformatoriai, nes energijos nuostoliai juose 12 – 15 %, o medžiagų sąnaudos 20 – 25 % mažesnės negu grupės vienfazių tokios pat suminės galios transformatorių. Vienfaziai transformatoriai naudojami, jei negalima pagaminti ar transportuoti labai didelės galios trifazių transformatorių.

Trifaziai transformatoriai gali būti dviejų apvijų ir trijų apvijų. Aukštosios, vidutinės ir žemiausios įtampos apvijos žymimos atitinkamai AĮ, VĮ ir ŽĮ.

Literatūra

G.Svinkūnas, “Elektros energetikos pagrindai”, 2008m. ;

G.Svinkūnas, A.Navickas “Elektros energetikos pagrindai”, 2013m. ;

http://www.leka.lt

http://www.enmin.lt

http://www.litgrid.eu

Join the Conversation