Lazar Lazarevic - Elektrane i Razvodna Postrojenja

ELEKTRANE I RAZVODNA POSTROJENJA V DOPUNJENO IZDANJE

ElEJ(TRflNE / RfJZVODNR { I \

POSTI10JEtJ A 8ty~C"

"

'.~

~

:-,'

.'

,

/4J9

NOVlNSKO-IZDAVACKO PREDUZECE

TEHNICKA KNJIGA BEOGRAD, 1969.

'\

1/1

/

(I

I I!

i ! ;

;,

/!

UVOD

Nacrt za korice: MIRKO STOJNIC

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

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 Teslinog 1) 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. 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-

Sa

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

1

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 _ 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 2 13 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

1.1 Elektrane sa cvrstim gorivom

Tab!. 1

ELEKTRANE

r----------I I

1

.

prema vrsti pagona

prema vrsb

struje

prcma veliCini potrosackog podrucja

I

1---1 zu jednosmernu struju

I

:

1

I 1

zu naizmenicnu struju

lakalne (blok)

1

jednO~azne za VllCll

16

2

3 Hz

1

i

pokrajinske

1.2 Gorivo/,/

I

1

gradske elektrane

trofazne Evropi 50Hz u Americi 60Hz II

i

1

elektrane ou vetar

I

1

termoelektrane

hidroelektrane

kombinovane elektrane

I

1 1

protocne akumulacionc sa turbinama: Peltonovim Kapianoyim, Fransisovim propelernim

'1--sa evrstim gorivom

1

I I

sa gaLim gorivam

sa tecnim gorivom

sa nuklearnim gorivorn (utomske)

1

Sa klipnim parnirn masinama, sa parriim turbinuma

1

-Sa I-b~nzinskjm :

mot., sa Dizelovim moL, sa gasnim turbinama

!

1

Sa gasom: prirodnim ix yisokih peei, iz gUJogc-

neratora

1 TERMOELEKTRANE

ft

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

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.

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)

I

Kameni ugalj H d

Mrki ugalj Hd

Kosovo

1980

Breza

3000

Rtanj

4930

Kostolac

1990

Vrdnik

3230

Dobra Sreca

5230

Kolubara

2100

BanoviCi

3300

Srpski Balkan 5 720

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

'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

Kameni ugalj Naziv

" -'"

Lignit

Mrki ugalj

c N 0

"

Donja gran. mm

Komad

A

60 ... 80 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

-

3 ... 5

10

5 ... 10

10 ... 20

-

-

3.. .5

-

-

10... 20

-

Griz

E

Prah

1) JUS -

10

.

--G F

Sitan ug.

-

Gornja gran. mm

5 ... 10

Donja gran. mm 60

jugoslovenski standardi.

Gornja gran. mm

Donja gran. mm

Gornja gran. mm

neodred. 80 ... 120 neodred.

------

5 ... 10 10... 20

Vrsta ug1ja

I

Specificna teZina

Mrki ugalj

0,65 ...0,78

Kameni uga1j

0,72 ... 0,80

U gljena praSina

0,4 ...0,5

tim'

I

Ugao nagiba 30 ... 33 stepeni 32 ... 45 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) ·· S=1072 Slnnu b' = - = 21,5 nl. B 0 k ovi ne Inogu do blcemo a' 50 stajati vertikaIllo, nego zauzimaju neki ugao nagiba. lz tab!. 4 usvajamo ugao nagiba ex = 30°. Strane a' i b' zbog ugIa nagiba V'

•

povecace se za 2

X-=-= c[m] (vidi sIiku 2 h

nacemo iz odnosa -

r- -

c

= tg 30° = 0,577.

- - --

I I

I- -

1). Povecanje c izracu-

-

- -

-,I

if!

I

b' b

- - --1j I

-

~'-_Ia'

a h

81. 1 -

Stovariste ugJja

h

4

0,577

0,577

c~--~---~7m

Dimellzije skladista sa nagibima iznose: a = a' b

=

b'

+c=

+c=

+7=

50 21,5

+7=

57 m 28,5

ill

, Sagorevanje cvrstog goriva jJ Sagorevanje je hemijsk i 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 (H 2 , CH4 i drugi). 4. Potpuno sagorevanje. Ugljenik (C) prelazi u ugljendioksid (C0 2 ), a vodonik (H) u vodn (H 2 0). 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"gorevanje 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: 1,6 ... 2,0 - fuena Iozista 1,3 ... 1,6 - mehanicka Iozista 1,2 ... 1,4 - Iozista za uIje i ugljenu prasinu 1,05 ... 1,2 - ,gasna Iozista Pri sagorevanjll Iignita i mrkog ugIja u Iozistu se postizu temperature od 1 000 do 1 200° C, a kamenog uglja do I 300 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. 0

1.3

,

KotIovsko 1l0strojeuje i. i

Kotlavska postrojenje sluzi za dobijanje pare pod pritiskam. Narmalno kotloysko postrojenje se sastoji iz: Iozista, parnog kotIa, deloya kotlovskog agregata, kotloyske armature i aparature. 13

, I

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

--

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.

t

.-, 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-

lozeui~~olazi

"'"-" Rucuo 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 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 Sl. 2 - Detalj kraja Iancane resetke obicno koso postavljene. Po1 - zupeanik za pokretanje resetke; stoji i tip raYne takozvane 2 - stapovi resetke; 3 - lanac; 4 metalni zid kaskadne resetke Ciji je prinelp pokazan na slici 3. Oscilatornim kretanjem pokretnih elemenata I prebacuje se gorivo od jednog do drugog nepokretnog elementa 2. Pri tom se go14

pot i SogOf

I .

:1

Sl. 3 4 -

Loziste sa kaskadnom resetkom

pokretan element; 2 - nepokretan element; 3 - otvor za vazduh~ 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 10zisnom prostoru. Pritisak se meri visinom vodenog stuba (mm H 2 0, iii mm VS). Pritisku od 1 mm H 2 0 odgovara pritisak od 1 kgjm2 pri temperaturi od 4°C. Za prirodnu promaju h iznasi do 30 mm H 2 0, a za vestacku preko 30 mm H 2 0.

I !

,(1"1 ' . . 1t

__ 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. 15

on7els~

°

GC;UJ.;~C! eOS//?-:?c \ 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 pomocna posuda; 2 .~ veza sa gJavnom posudom; 3 glavna posuda; 4 - ubacivanje sode (Na2C03); 5 'V veza sa filtrom; 6 - filter; -; 7 i 8 - slavine za izbaci/- __. vanje necistoce

\.,../

16

0'"

all

Hemijsko omeksavanje vode. Postoji vise postupaka od kojih navodimo samo po stupak pomocll kreca i sode senlatski prikazan na slici 4. 2r;';~

Izdvajanje gas ova iz yode - Rastvoreni gasovi u vodi, a narocito kiseonik (0 2 ) i ugljendioksid (C0 2 ) 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 odWj). 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 111t= 0,75, pa se dobija jednostavniji izraz za snagu u konjskim snagama: p = 10 Q . H [KS].

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.

~~.?!:. vrste vodnih to~hina \N

Postoji vise vrsta vodnih turbina, od kojih se najvise upotrebljavaju: 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

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.

63

62

I

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 lls =

11'

Vi'

-"'-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

" "

150 ... 250

brzohoda

250 ... 500

Res e nj e: Ako pretpostavimo da je snaga P = 10 Q. H = lOx 1,6x 16 = 256 KS. Specificna brzina obrtanja biee 4

H·

Vli

=

!

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

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.

= !'JP

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

81. 43 -

Prerna tome za velike padove upotrebicemo sporohode vodnc turbine (sa malim 11 8) 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,

11,

3.3 Kratak o!,i~t!R"Y"....Y!'..

' "::?;,:-!..

~_~~

;;~

,~4'_,

_,

,>

'.:-:~

_~_,r ",J

...>

'.j

;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 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 ubrSI. 62 - Opticajno hladenje alterzava gasenje pozara (vidi sliku natora 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.

-til Yc ,/

'-7

/

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 . 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. ~e~?sredno .

b

c

81. 63 - Serna primarnog okidaea (a-princip. b i c - simboHcno oznacavanje) l-elektromagnet; 2-kotva~ 3:-opruga kvacila; 4-kvacilo; 5-oslonae; 6 - opruga prekldaca; 7 - kontakti prekidaca

U ,

",

\t\A\~~

91

r-:~C

/

)

•

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 prekidaea 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 1 1 =, (1. .. 2)ln' Na slici 63b i c prikazan jo isti prekidae S.T ."....._ simbolicno, kako se obicno crta u semama. Sekundarni okidaci su oni na kojo merna veliCina (struja iii napon) ne deSI. 64 -.~ Serna sekundar- luje neposredno, nego preko mernog DOg okidaca (ST strujtransfonnatora. Na taj nacin U okidacu ni transforrnator) 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 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).

'~V.·

.l

\,~~. )<

~

,,:\ ~

%

~