Układ elektryczny
Układ wyprowadzenia mocy z generatora elektrycznego
Energia elektryczna wyprodukowana przez turbozespoły jest transportowana przez układ elektryczny elektrowni do systemu elektroenergetycznego.
Specyfika budowy układu elektrycznego elektrowni, czyli liczba oraz moc wykorzystywanych transformatorów oraz wielkość i charakterystyka stosowanych rozdzielni zależy przede wszystkim od mocy używanych generatorów, ich znamionowego napięcia, a także mocy pomocniczych urządzeń tzw. własnych i parametrów aparatury łączeniowej.
Warto pamiętać, że konstrukcja układu elektrycznego elektrowni powinna zawsze zapewniać jak najwyższą wydajność pracy i gwarantować ciągłą, bezawaryjną dostawę energii do sieci.
Turbogeneratory posiadają ograniczoną wartość napięć znamionowych, dlatego należy wyprowadzić z nich prąd o wartościach od kilku do nawet kilkudziesięciu kiloamperów.
Proces tego typu powoduje zawsze straty energii. Dlatego wyprowadzenie mocy na napięciu generatorowym musi być możliwie jak najkrótsze.
Dla generatorów posiadających niewielką moc stosuje się bezpośrednie przyłączenie do szyny rozdzielnicy.
Dla generatorów dysponujących mocą do 30 MVA do wyprowadzenia mocy wykorzystuje się wiązkę kabli energetycznych. W przypadku, kiedy napięcie rozdzielnicy jest znacznie wyższe od napięcia generatora, do prawidłowego funkcjonowania układu potrzebny jest transformator, który podwyższy to napięcie.
Dla generatorów dysponujących mocą powyżej 30 MVA do wyprowadzenia mocy wykorzystuje się szyny i przewody wiązkowe. W przypadku generatorów o najwyższych mocach energię wyprowadza się dzięki szynom profilowanym (ekranowym).
Rozdzielnie
Jednymi z najważniejszych urządzeń w układzie elektrycznym elektrowni są rozdzielnice. Typowa rozdzielnica (rozdzielnia) zbudowana jest z różnego rodzaju aparatów: rozdzielczych, sterowniczych i sygnalizacyjnych, zabezpieczeniowych. Dodatkowo posiada ona elementy przewodowe, izolacyjne oraz wsporcze.
Rozprowadzenie energii w rozdzielni odbywa się za pomocą szyn lub zespołu przewodów, które nazywane są szynami zbiorczymi. Szczegółowa konfiguracja i wyposażenie danej rozdzielni zależna jest zawsze od warunków zwarciowych.
Operacje łączeniowe w układzie elektrycznym danej elektrowni odbywają się zawsze dzięki wykorzystaniu:
– wyłączników, które załączają i wyłączają prądy robocze i zwarciowe. Obecnie stosuje następujące rodzaje takich wyłączników: małoolejowe, pneumatyczne, magneto‑wydmuchowe, próżniowe oraz z sześciofluorkiem siarki.
– rozłączników, które załączają i wyłączają prądy robocze nieprzekraczające znamionowego prądu ciągłego oraz wyłączają prądy przeciążeniowe i słabe prądy zwarciowe.
– odłączników, które otwierają i zamykają obwody elektryczne w stanie bezprądowym.
Warto pamiętać, że struktura rozdzielni zależna jest przede wszystkim od mocy jednostkowej i liczby generatorów usytuowanych w danej elektrowni. Ze względu na swoją zasadniczą strukturę rozdzielnice dzielą się na:
Rozdzielnice z pojedynczym systemem szyn zbiorczych (rys. a) Rozdzielnice z podwójnym systemem szyn zbiorczych (rys. b)
Rozdzielnice z potrójnym systemem szyn zbiorczych (rys. f)
Rozdzielnice z szyną pomocniczą obejściową (rys. h)
Rozdzielnice bezszynowe (rys. a)
Opis do rysunków:
Przykładowe schematy wyprowadzenia mocy z generatora do rozdzielnicy głównej RG i podstawowego zasilania rozdzielnicy potrzeb własnych RPW
G – generator
TB – transformator blokowy
TZ – transformator zaczepowy
D – dławiki
LO – linie odejściowe
WO – wyłącznik obejściowy
RZ – rezerwowe zasilanie
SE – szyny ekranowe
AT – autotransformator
SO – szyny obejściowe
1,2,3 – wyłączniki
1’, 2’, 3’ – odłączniki
Elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa elektrowni
Elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa jest kluczowa dla prawidłowego funkcjonowania każdej elektrowni. Podczas pracy układu elektrycznego elektrowni występują różnego rodzaju zakłócenia, które zagrażają trwałości jego poszczególnych elementów, co może skutkować nieciągłością w przesyle energii elektrycznej. Do wykrywania tych zakłóceń służy elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa, który samodzielnie podejmuje decyzje, dotyczącą sposobu reagowania na występujące zakłócenie.
Wyróżnia się kilka podstawowych typów zakłóceń jakie mogą wystąpić podczas pracy układu elektrycznego elektrowni, są to:
– zwarcia ogólne, objawiające się głównie przez wzrost wartości prądu płynącego przez układ elektryczny, a także przez obniżenie lub zanik napięcia.
– zwarcia dwufazowe, objawiające się głównie przez wzrost wartości prądu płynącego przez układ elektryczny, a także przez wzrost wartości składowej przeciwnej prądu i napięcia.
– zwarcia trójfazowe, objawiające się głównie przez wystąpienie składowej zerowej prądu w linii i napięcia sieci oraz mocy składowej zerowej.
– praca niepełnofazowa, czyli składowa przeciwna prądu oraz składowa zerowa napięcia.
– przeciążenia cieplne, objawiające się głównie przez wzrost wartości prądu płynącego przez układ elektryczny oraz wzrost temperatury części przewodzących prąd oraz izolacji.
– deficyt mocy czynnej, czyli nagłe obniżenie się częstotliwości lub jej szybkie wahania.
– kołysanie mocy, czyli nagłe zmiany impedancji ruchowej oraz szybkość wzrostu wartości prądu.
Elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa pełni trzy zasadnicze role: prewencyjną, eliminacyjną oraz restytucyjną.
Automatyka zabezpieczeniowa prewencyjna (EAZp) ma samoczynnie zapobiegać zakłóceniom. Dlatego sama tworzy w systemie elektromagnetycznym stan zagrożenia lub go eliminuje, zupełnie lub częściowo usuwając negatywne skutki danych zakłóceń.
Automatyka zabezpieczeniowa eliminacyjna (EAZe) wyłącza dany element układu, który dotknęło zakłócenie.
Automatyka zabezpieczeniowa restytucyjna (EAZr) doprowadza układ elektromagnetyczny do standardowej pracy, dokonując w nim odpowiednich czynności łączeniowych w stanie pozazakłóceniowym, już po uprzednim wyeliminowaniu danego zakłócenia przez automatykę eliminacyjną.
Warto pamiętać, że elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa jest zsynchronizowana z automatyką systemową oraz układami nadzoru i sterowania pomiarach, które zamontowane są w układach elektromagnetycznych.
Główne elementy automatyki zabezpieczeniowej
Niezależnie od typu, w każdym urządzeniu automatyki zabezpieczeniowej wyróżnia się człon wejściowy (to tutaj doprowadzone i przekształcane są wielkości pomiarowe), człon pomiarowy (to tutaj następuje pomiar tzw. wielkości kryterialnych), człony sterownicze, sygnalizacyjne oraz rejestrujące.
Od każdego elementu automatyki zabezpieczeniowej wymaga się możliwie szybkiego i czułego działania przy jednoczesnej niezawodności oraz zachowaniu wybiórczości. Czym większa jest szybkość działania danego urządzenia automatyki zabezpieczeniowej, tym bardziej wzrasta bezpieczeństwo pracy osób obsługujących układ elektromagnetyczny.
Przykładowe elementy automatyki zabezpieczeniowej:
Przekaźniki prądowe zabezpieczeniowe
Urządzenia te konstruuje się jako główne i pomocnicze. Przekaźniki prądowe zabezpieczające pośredniczą między urządzeniami pierwotnymi znajdującymi się w rozdzielni a urządzeniami zabezpieczającymi. Dzięki zastosowaniu tych przekaźników następuje oddzielenie obwodów wysokiego napięcia od części dotykowych układu oraz przetworzenie prądu oraz napięcia z wartości ruchowych na wartości użyteczne do celów pomiarowych i zabezpieczeniowych.
Dzięki nieustannej pracy przekaźniki wykrywają awarie i przerwania przepływu energii elektrycznej, ograniczają także liczbę znormalizowanych prądów i napięć po stronie wtórnej.
Jeśli ustalone progi parametrów płynącego w układzie prądu zostaną zmienione, przekaźniki uruchamiają sekwencję działań, które przerywają przepływ energii elektrycznej przez układ.
Rejestratory zakłóceń
Rejestrator zakłóceń to sterownik mikroprocesorowy. Jego zadaniem jest gromadzenie i przetwarzanie informacji o sygnałach analogowych i dwustanowych, przychodzących z obiektu elektroenergetycznego. Tymi sygnałami są głównie prądy i napięcia. Jeżeli w układzie elektroenergetycznym pojawi się zakłócenie, wartości tych sygnałów zmieniają się.
Istnieją dwa rodzaje rejestratorów zakłóceń, autonomiczne oraz integralne (stanowiące integralną część urządzenia zabezpieczeniowego).
Schemat strukturalny autonomicznego rejestratora zakłóceń
Wróć do spisu treściWróć do spisu treści
Powrót do materiału głównegoPowrót do materiału głównego