Megújuló energiát ( vízenergiát ) hasznosító kis-, törpe erőmű

Megújuló energiát ( vízenergiát ) hasznosító kis-, törpe erőmű

Megújuló energiát (vízenergiát) hasznosító kis-, törpe erőmű

2

Tartalomjegyzék

Tartalomjegyzék 1. Bevezetés…………………………………………………………………….….…...... 1.1. Primer energia hordozók…………………………………………………..…….. 1.2. Szekunder energia hordozók……………………………………...…………...… 1.3. Megújuló energia…………………………………………………………...……. 1.3.1. EU. és Mo. megújuló energia………………………………………...……...

3 3 4 4 5

2. Borsod megyében rendelkezésre álló megújuló energiák……………………...…….. 8 2.1. Napenergia………………………………………………………………..…….. 8 2.1.1. Passzív hasznosítás…………………………………………………....……… 9 2.1.2. Aktív hasznosítás……………………………………………..…...………….. 9 2.2. Szélenergia………………………………………………………………….…… 11 2.2.1. Sziget üzem……………………………………………………….…………. 12 2.2.2. Hálózatra való táplálás……………………………………………….……… 12 2.3. Biomassza………………………………………………………………….…….. 13 2.3.1. Biogáz……………………………………………………………….……….. 14 2.3.2. Folyékony biogáz…………………………………………………..………… 15 2.3.3. Tüzelés…………………………………………………………….………….. 15 2.4. Geotermális……………………………………………………………….………. 15 2.4.1. Vízgazdálkodás……………………………………………………….……… 16 2.4.2. Energetikai hasznosítás………………………..……………………………… 16 2.5. Vízenergia………………………………………………………………...………. 17 2.5.1. Vízerőmű……………………………………………………………....……... 17 2.5.2. Hasznosítható esés szerint…………………………………………....………. 18 2.5.3. Beépítés szerint………………………………………………………....…….. 18 2.5.4. Felépítés……………………………………………………………..…..……. 18 3. A Felsődobszai vízerőmű……………………………………………………..…..……. 21 3.1. Történelmi áttekintés……………………………………………………..………. 22 3.2. Vízerőmű bemutatása………………………………………………………..…… 23 3.3. Gépészeti felépítés…………………………………………………………........... 27 3.4. Villamos felépítés……………………………………………………………..….. 30 3.4.1. Szinkron generátoros villamos felépítés……………………………….….…. 31 3.4.2. Aszinkron generátoros villamos felépítés……………………………….....… 32 4. Felsődobszai vízerőmű villamos felújítása…………………………………………… 33 4.1. Erőmű összegzése, a felújítás elkezdése…………...………………………….…. 34 4.2. Szinkron generátor…………………………………………………………..……. 36 4.2.1. Jellemzők, tulajdonságok………………………………………..…………... 38 4.3. Aszinkron generátor…………………………………………….……………....… 50 4.3.1. Jellemzők, tulajdonságok………………………………………………………52 4.4. Transzformátor és gyűjtősin…………………………………….………………….60 4.4.1. Transzformátor…………………………………………………….…..……….60 4.4.2. Gyűjtősín……………………………………………………………..………..62 5. Összefoglalás……………………………………………………………...…..………. 63 6. Irodalomjegyzék………………………………………………………………….…… 65 7. Melléklet………………………………………………………………………….…… 66 .


3

Bevezetés

1.Bevezetés ( Az energia, az energiahordozók csoportosítása, a megújuló energia ) Az energiát már a kezdetektől együtt lehet említeni az emberi élet és fejlődés kialakulásával. Az energiát mindig valamilyen anyag közvetíti, és ezeket az anyagokat nevezzük energiahordozónak. Az energiahordozókat csoportosíthatjuk. Vannak a primer és vannak a szekunder energiahordozók, tovább tárgyalva pedig újabb két irányba haladhatunk, a fosszilis és a megújuló energiaforrások felé. S ezek a hordozók a mai napig nagyban hozzájárulnak a villamos-energia termeléshez, mely szintén hozzátartozott, és tartozik a folyamatos fejlődéshez, mindennapi élethez.

1.1. Primer energiahordozók

1.ábra: primer energiahordozók csoportosítása

Ezek az energiahordozók a természetben megtalálható energiaforrások. Korábban főleg a fosszilis és az atomenergiával kapcsolatos hordozókat soroltuk ide. A primer energiahordozók másik nagy csoportjába a megújuló energiaforrások tartoznak. Ezek a földi illetve azon kívül lejátszódó folyamatok által folyamatosan megújulnak.


4

Bevezetés

1.2. Szekunder energiahordozók Ezeket hordozókat főleg azok átalakítása utáni állapotukban használjuk, így ezek már szekunder energiahordozók. Három fő csoportba sorolhatjuk őket:  tüzelőanyagok: nemesítve magasabb használati értéket állítunk elő ( pl.: szénből koksz; olajból benzin)  gőz vagy forró víz energiahordozó: átalakító által használt energia ( kazán; reaktor)  fosszilis energiahordozók: ezek az energiahordozók az évmilliók során a növényi és az állati maradványok levegőtől elzárt bomlása során keletkező nagy energiasűrűségű vegyületek. Tartalmukat tekintve főként szenet és hidrogént tartalmaznak, és halmazállapotuk pedig lehet szilárd (szén), folyékony (kőolaj) és gáznemű (földgáz).

1.3. Megújuló energia Megújuló energiaforrások alatt azokat az energiahordozókat értjük, amelyek hasznosítása közben a forrás nem csökken, hanem újratermelődik, megújuló, vagy mód van az adott területről ugyan olyan jellegű és mennyiségű energia kitermelésére. Megújuló energiaforrások:  napenergia  szélenergia  vízenergia  biomassza energia  geotermikus, geotermális energia Mivel a Föld energiakészlete véges, és a fenntartható fejlődés előfeltétele az ésszerű gazdálkodás, és nem utolsó sorban a környezetvédelem, igen fontos szerephez jutnak, kezdenek jutni ezen energiaforrások. Ezt bizonyítja a 2009 július 5-én Kölnben hetedszerre megrendezett World Renewable Energy Kogresszus. A kongresszuson a világ közel 100 országából mintegy 800 résztvevő jelent meg. Európából leginkább a kongresszusnak helyet adó Németországból és Angliából (mint a WREN székhelye) érkeztek, többségében azonban Európán kívüli országok képviselői voltak jelen. A WREN egy non-profit szervezet Egyesült Királyságbeli székhellyel, mely egyéb szervezetekkel együttműködésben a megújuló energiaforrásokkal kapcsolatos információ elterjesztését tűzte ki fontos célul az alábbi célok mellett:

Megújuló energiát (vízenergiát) hasznosító kis-, törpe erőmű      

5

Bevezetés

a megújuló energiák helyzetének biztosítása a fenntartható fejlődésben a fejlődő és fejlett országok szakemberei és az érdeklődők számára a párbeszédre, az ismeretek átadására és tapasztalatcserére rámutatni a megújuló energiák helyi, regionális és globális felhasználásának környezeti előnyeire a gazdaságos megújuló energiaforrásokkal kapcsolatos technológiák újításának fosszilis energiaforrásokkal való takarékosság hangsúlyozása, és rámutatni a fosszilis energiaforrásoktól való függőség csökkentésének fontosságára az energiaforrások elérhetőségének növelése, különösen a fejlődő országokban és a vidéki területeken

2.ábra: a világon 2010-ig milyen új erőműveket helyeztek üzembe

1.3.1. EU és Magyarország

Külön az Európai Uniora és Magyarországra tekintve a fent említett dolgokat. Ezek következtében az Európai Parlament és Tanács 2001 szeptember27-én 2001/77/EK Irányelvet fogadott el a megújuló energiaforrásokból előállított villamos energiának a belső villamos energia-piacon történő támogatásáról. Cél: A belső villamos energiapiacon ösztönözze a megújuló energiaforrásoknak az energiatermeléshez valónagyobb mértékű hozzájárulást. A közösségi átlagot 13,9%-ról 22,1%-ra kell növelni.


6

Bevezetés

3.ábra: az energiahordozók eloszlása az EU-ban.

Magyarország földrajzi adottságai igen kedvezőek a villamos energia megújuló energiaforrásból történő termeléshez. Ezért jellemezhető rá a folyamatos fejlődés, mely 2004-ben jelentősnek mondható az EU felé tett vállalás miatt. 1997-2004 között ez a fejlődés legjobban a biomasszából történő energiatermelésen látszott meg, ami 116%-al nőtt. A többi megújuló forrás is megtalálható, csak nehezebben tudják őket a környezetvédelem és más adminisztratív problémák miatt hasznosítani.

Jelenleg a megújuló energiaforrások 3,6%-kal részesednek az ország összes energia felhasználásából, ennek74,8% tűzifa és növényi melléktermék 7,8% növényi és más szilárd hulladék 9,4% geotermia 6,4% megújulóból termelt villamos energia 1,4 biogáz, kommunális hulladék égetés 0,2 napenergia

Megújuló energia programot is létrehoztak a fejlődés érdekében: - átvételi kötelezettség, reális átvételi árral - kedvező pályázati lehetőségek, támogatási rendszerrel - adó-visszaigénylési rendszer


7

Bevezetés

Ezt követte az energiatakarékosságot segítő program 1107/1999(X.8) kormányhatározat, mely több célt tűzött ki maga elé. Ilyen volt az 5%-os GDP növekedés mellett 1,5%-os energia igény növekedés; 2010-ig 75 PJ/év energiahordozó megtakarítás; megújuló energia felhasználás növelés; pályázati rendszer kidolgozás és a pénzügyi keret biztosítása. A megújuló energiaforrásból illetve kapcsoltan termelt villamos energia kötelező átvételéhez kapcsolódó kompenzációs célú pénzeszköz (KÁP) kifizetés 31,6 milliárd forint volt 2005-ben, mely közel kétszerese az előző évi kifizetésnek. A megújuló energiaforrásból (kivéve hulladékhasznosítás) termelt villamos energiához kapcsolódó KÁP összege emelkedett a legnagyobb mértékben: az előző évhez képest két és félszeresére, 13,9 milliárd forintra nőtt. A megújulókra jutó KÁP növekedése 90%-ban a termelés megduplázódásával, 10%-ban az átvételi árak éves szintű 15%-os emelkedésével magyarázható. (A villamos energiáról szóló 2001. évi CX. törvényt módosító 2005. évi LXXIX. törvény a megújuló energiaforrásból termelt villamos energia átvételi árát 23 Ft/kWh-ban rögzítette, melyet évente az előző évi infláció mértékével korrigálnak.)

4.ábra: KÁP kifizetések megoszlása az egyes termelési módok között


8

Borsod megyében

2. Borsod megyében rendelkezésre álló megújuló energiák Hazánkon belül megyénk is próbál lépest tartani a fejlődéssel és nem utolsó sorban a környezetvédelemmel. A villamos energia egy részét megújuló energiák segítségével állítják elő. Kezdetben a szél és vízenergia felhasználása volt a jellemző a térségre, mára azonban egyre több, és más megújuló energiát próbálnak hasznosítani. Ezen törekvések során Miskolcon rendezték meg 2009. november 13.-án az Élő Energia elnevezésű konfernciát. A következőkben pontokba szedve szeretném bemutatni a megyénkre jellemző, vagy jövőben megjelenhető energiákat. 2.1. Napenergia A Nap sugárzó teljesítményének a Földet érő része mintegy 173*1012kW, ami több ezerszerese a mostani energiaigényünknek. A napenergia hasznosítás Magyarországon nagymértékben függ a napsütéses órák számától, amelyet földrajzi és éghajlati adottságok jelentősen befolyásolnak. Magyarországon a sokéves statisztikák alapján 1000-1350 kW/m2-es napenergia

Magyarország területén a napfénytartam éves összege átlagosan 1750-2050 óra között alakul, ami nagy részben elegendő a fűtés és a használati melegvíz igényünk energiaszükségletének a fedezésére. Ez a napfénytartam érték magasabb, mint például az Ausztriában mért érték, ahol pedig a működő napkollektorok száma nagyságrendekkel több a magyarországinál. Az is leolvasható, hogy megyénk napfénytartama olyan 1800 óra körül van, ami nema legnagyobb az ország többi részéhez képest, de hasznosítható.

5.ábra: Mo. napfénytartam


9

Borsod megyében

A Nap sugárzása maximum 1000 W/m2 jut a Föld felszínére. A napsugárzás intenzitása még változó időjárás esetén is jelentős mértékű.

6.ábra

A napenergia felhasználását több csoportra is oszthatjuk, de a legjelentősebb két főcsoport: aktív és passzív csoport. 2.1.1. passzív hasznosítás Akkor beszélünk passzív hasznosításról, mikor külön kiegészítő eszközt, berendezés nélkül tudjuk a napenergiát hasznosítani. Ez elsősorban az épületekben való felhasználást jelenti. Passzív házak építése.

2.1.2. aktív hasznosítás Az aktív hasznosítás lényege, hogy az erre kialakított célra készített eszköz (kollektor, napelem) segítségével alakítjuk át a napsugárzási energiát hővé vagy villamos energiává. Ez a hasznosítás alapvetően fototermikus vagy fotovillamos módon mehet végbe.

Termikus hasznosítás: A napenergiát folyadék vagy levegő közeget áramoltató átalakító eszköz (napkollektor) révén közvetlenül hővé alakítjuk. Ebben az esetben a közeg áramoltatása külön energiát igényel.


10

Borsod megyében

7.ábra: termikus hasznosítás

Fotovillamos hasznosítás: Napelem segítségével alakítjuk át a napenergiát közvetlenül villamos energiává. Az ily módon kapott alacsony egyenfeszültséggel lehet fogyasztókat (pl. világítás, szellőztetés, stb.) működtetni. Szükség esetén 230V-os váltóáramú fogyasztók is működtethetők egy inverteres egység közbeiktatásával.

8.ábra: fotovillamos hasznosítás

A termikus és fotovillamos hasznosítás is egyre több helyen fellelhető a megyében. Termikus hasznosítást már egyszerű háztartásokban is sokan alkalmaznak.


11

Borsod megyében

- pályáztatásokkal a kivitelezési költségek megtérülése miatt, és a majdani melegvíz, fűtési költségek csökkentése érdekében Fotovillamos kialakítás is használatos, de nagyobb egységeknél, cégeknél stb. - ugyan úgy a pályázati lehetőségek megvannak, de ez egy költségesebb felhasználás az akkumlátorok, napelemek és inverter beépítése következtében 2.2. Szélenergia Magyarországon ( 2010.szeptember 1-ig ) összesen 37 szélerőmű van, összesen 155 toronnyal, 295 325 kW beépített teljesítménnyel. A legtöbb szélerőmű az ország északnyugati részén, főként Mosonmagyaróvár környékén található. A magyarországi szélerőmű-létesítési engedélyekért tapasztalt nagy keresletet az magyarázza, hogy egy 2 megawattos szélturbina esetében is évi 100 milliós nagyságrendű garantált bevétel a tét. Az innen nyert áramot ugyanis a helyi szolgáltatók, vagy a Magyar Villamos Művek törvényben rögzített áron kötelesek átvenni. Ez az ár majdnem a duplája a hazai erőművek átlagárának.

9-10.ábra: Mo. széltérképe


12

Borsod megyében

A szélerőműveket leggyakrabban két féleképpen kapcsolják rá a villamos hálózatra, telepíthetők: Szigetüzem és A villamos áram hálózatra táplálása - a leggyakrabban alkalmazott felhasználás a villamos áram közcélú elosztóhálózatra való rátáplálása. 2.2.1. szigetüzemű hasznosítás Szigetüzemről akkor beszélünk, mikor a termelt villamos energiát saját célra, a közcélú elosztóhálózattól függetlenül hasznosítjuk. Hazánkban és megyénkben sem eltrjedt még, de már egyre több cég kezd, és próbálja elérhetővé tenni ezen megoldást. 2.2.2. hálózatra való táplálású hasznosítás Megyénken belül is egyre elterjettebb az ilyen típusú szélenergia felhasználás. Bükkaranyoson két szélkerék van, melyek 2005 május óta üzemelnek. Vestas V27 típusú szélerőművek, melyek 225 kW maximális teljesítménnyel bírnak.

11.ábra: bükkaranyosi szélerőmű

Felsőzsolca és Onga határában ( felsőzsolcai szélerőmű ) 2006 szeptemberében helyeztek üzembe egyett. A szélerőmű tornya 105 m magas, 44 m-es lapátjai vannak. Amennyiben egy lapát függőlegesen felfelé áll, a szerkezet majdnem 150 m magas. A szerkezet tömege 336 tonna. Az erőművet szeptember közepén adták át, de csak decemberben indulhatott meg az áramtermelés, ugyanis addig kellett várni, hogy megérkezzen az új transzformátor. Az esetek ~95%-ban forognak a szélerőmű lapátjai.

A 90 m átmérőjű rotor mindig a legkedvezőbb szélirányba fordul. Az erőmű maximálisan 2 MW teljesítmény leadására képes, amivel 20 ezer db 100 W-os égőt lehetne működtetni. A beruházás közel 800 millió forintba került, ami körülbelül 10 év alatt térül meg. A rotorok által termelt villamos energiát az ÉMÁSZ Nyrt. vásárolja meg.


13

Borsod megyében

A szélerőmű paraméterei: Típusa: Vestas V90-2MW Névleges teljesítménye: 2 MW Toronymagassága: 105 méter Teljes magassága: 150 méter Tömege: 336 tonna Lapátok: 3 darab, egyenként 44 méter, karbonszálas felépítés Rotor átmérője: 90 méter

12.ábra: felsőzsolcai szélerőmű

2.3. Biomassza Biomasszán, illetve egyes csoportjain a következőket értjük: - Elsődleges biomassza: természetes vegetáció, szántóföldi növények, erdő, rét, legelő, kertészeti növények, vízben élő növények. - Másodlagos biomassza: állatvilág, gazdasági haszonállatok, az állattenyésztés fő termékei, melléktermékei, hulladékai. - Harmadlagos biomassza: biológiai eredetű anyagokat felhasználó iparok termékei, melléktermékei, hulladékai, emberi települések szerves eredetű hulladékai. A biomassza felhasználása is több rétegű lehet: biogáz termelés, folyékony biomassza és biomassza tüzelés.


14

Borsod megyében

2.3.1. biogáz Biogáznak nevezzük a szerves anyag anaerob fermentációja során keletkező metántartalmú /CH4 kb.60%/ gázt. Biogáz termelése történhet baktériumtörzzsel, vagy a szerves anyagok bomlása során” természetes” módon ( rothasztás ). Az így keletkezett gázt felfogják és hasznosítják. Energiát termelnek belőle, gázmotorban és kazánban való elégetésével. Így elektromos és kapcsolt hőenergia termelhető. Magyarországon 2004-ben Nyírbátoron létesítettek először mezőgazdasági biogáz üzemet, 2007-re pedig további négy kapcsoltan villamos- és hőenergia üzemet: Pálhalma, Kenderes, Klárafalva, Kecskemét. Majd ezeket követte a Miskolci Önkormányzat és a Miskolci Hőszolgáltató Kft. együttműködésének eredményeként 2008. tavaszán, a biogáz hasznosítására a MIHŐ Kft. által benyújtott KEOP pályázat. A beruházás első ütemében 2050 méter biogázvezeték kiépítése után, a Futó utcai fűtőműben üzembe helyezésre került egy korszerű, biogáz égetésére alkalmas égővel felszerelt kazán. Az első esztendő tapasztalata a projekt sikerét bizonyította. A MIHŐ Kft. 2009-ben 550 000 m3 biogázt hasznosított, mely 357 500 m3 földgáz-felhasználást váltott ki a távhőszolgáltatásban. Az egy év alatt megtakarított közel 30 millió forintos földgázköltségmegtakarítás tette lehetővé, hogy a MIHŐ Kft. hődíjai nem változtak a földgáz beszerzési árának növekedése ellenére. 2010. július 1.-jén pedig villamosenergia-termelésre alkalmas gázmotor üzembehelyezése valósult meg. A MIHŐ Kft. az előállított villamos energiát az Elmű - ÉMÁSZ Hálózati Szolgáltató Kft. rendszerén keresztül értékesíti. Számítások szerint, a megújuló bázisú villamosenergia-termelés várhatóan, évente mintegy 50-60 millió forint árbevétel többletet fog eredményezni a MIHŐ Kft. részére. A zöldenergia hasznosítás nemcsak a versenyképes távhőszolgáltatást biztosítja, hanem nemzetgazdasági szinten, az üvegházhatást okozó emisszió kibocsátást is csökkenti. A beruházás élettartama alatt a levegő terhelése, várhatóan 58.000 tonna széndioxiddal csökken. A MIHŐ Kft. mindent megtesz annak érdekében, hogy a zöldenergia felhasználásának mértékét a távhőszolgáltatásban növelje. A közeljövőben várható a biomassza bevonása, valamint kedvező eredmények esetén a geotermikus, föld-hőenergia hasznosítása

13.ábra: biogáz MIHŐ


15

Borsod megyében

2.3.2. folyékony biogáz Származtatását nézve növényi vagy állati eredetű zsírok, olajok és alkoholok, melyekből szintén égetéssel nyernek villamos energiát. De meg kell említeni egy másik fontos folyékony hajtóanyagot a bioetanolt. Hazánkban is, már elég sok benzinkúton kapható, és egyre több helyen elérhető lesz. 2.3.3. tüzelés A biomassza eltüzelése a legrégebbi energiaforrás. A szilárd tüzelőanyag éghető és meddő részből áll. Éghető részek a szén /C/, hidrogén /H/ kén /S/ és foszfor /P/, nem éghető rész az oxigén /O/, a nitrogén /N/, a nedvességtartalom /H2O/ és a hamu /ásványi anyagok, karbonátok, szilikátok, foszfátok, szulfátok, oxidok stb. 2.4. Geotermális, geotermikus energia Hazánk geotermális adottságai kedvezőek. Ennek oka, hogy Magyarország területe alatt a földkéreg vastagsága a világ átlagának kb. fele (15-25 km), és így a hőáram a kontinentális átlagnak mintegy kétszerese. A geotermális energia hordozója a termálvíz (vagy gőz). Ezt a vizet, vagy gőzt a következő célokra lehet felhasználni: vízgazdálkodási célú: vízgyógyászat, fürdés, ivóvíz nyerése - energetikai célú hasznosítás (fűtés, melegvíz)

14.ábra


16

Borsod megyében

2.4.1. vízgazdálkodás Az ország egész területén igen sok, és népszerű vízgyógyászati létesítmény található, gondolok itt például a hozzánk közeli Hajdúszoboszlón található fürdőre ( természetesen még sok más, és népszerű ilyen hely van ). B-A-Z megyében pedig a barlangfürdő, és a mezőkövesdi gyógyfürdő, mint vízgazdálkodási felhasználás és nem utolsó sorban turisztikai látványosság. 2.4.2. energetikai hasznosítás A geotermikus energia hő- és villamosenergia termelésre történő hasznosítását értjük ez alatt. Jelenleg csak kisérleti fázisban van geotermiára alapozott villamosenergia termelés (Iklódbördöce). Hazánban inkább csak melegvíz, és fűtés használatára szolgál.

15.ábra: hévízkutak

További jó hír megyénk számára, hogy Miskolc-Mályi geotermikus kutat 2010. augusztus 23-án találták meg – ezt adta hírül a PannEnergy Nyrt. szeptember eleji közleménye. A területen, 2310 méter mélyen 110-120 fokos vizet találtak, amelynek kitermelési hozama elérheti a percenkénti 4200-5400 liter. Az azóta eltelt időben azonban a várakozásokat is felülmúlták az eredmények, hiszen a hozam akár 6000 liter is lehet percenként, hangzott el azon a sajtótájékoztatón, amelyet a cég tartott a geotermikus kút telephelyén.


17

Borsod megyében

A fúrás eredménye mintegy háromszorosan haladja meg a PannErgy korábbi várakozásait. A magas vízhozam nem csak azt teszi lehetővé, hogy a teljes miskolci geotermikus fűtési projekt az eredetileg tervezett hét hét kút helyett öt kút fúrásával valósuljon meg, de egyben alkalmas villamosenergia előállítására is. A beruházás ezzel együtt csaknem 6 milliárd forint körül mozog majd. 2013 elejére a MIHŐ rácsatlakozik az újonnan kiépített hálozattal erre a kútra, mellyel az Avas fűtését korszerűsítenék

16.ábra: mályi termálvíz fúrás

2.5. Vízenergia ( általánosan ) A vízenergia már több ezer éves múltra tekinthet vissza. Régészeti feltárások már 5000 éves öntözőrendszereket is megtaláltak. Az ókori birodalomban az egyiptomiak, kínaiak és indiaiak használtak vízenergiát, pl.: vízimalom. A vízerőmű (duzzasztómű) olyan erőmű, mely a vízenergiát hasznosítja. A világ vízerőműveinek összteljesítménye mintegy 715 000 MW, a Föld elektromos összteljesítményének 19%-a, a megújuló energiahasznosításnak 2005-ben a 63%-a.

2.5.1. vízierőművek 1) folyami erőmű ( duzzasztással vagy nélkül ) 2) árapály erőmű egyutas-kétutas, egymedencés összetett medencés víz alatti


18

Borsod megyében

2.5.2. hasznosítható esés szerinti vízerőművek  kis esésű : vízhozama nagy; alaperőművek; Kaplan-turbina, keresztáramú turbina  közepes esésű : vízhozama nagy; alaperőmű; Francis –turbina, keresztáramú turbina  nagy esésű : vízhozam kicsi; csúcserőmű; Francis-turbina, Pelton-turbina 2.5.3. beépítés szerint  folyóvizes  tározós  szivattyús tározós  föld alatti  árapály  hullám  tengeráramlat 2.5.4. felépítés, és hazánkban való helyzet

17.ábra

A-víztározó, B-gépház, C-vízturbina, D-generátor, E-vízbevezetés, F-frissvíz csatorna, Gvillamos távvezeték, H-folyó A vízenergiát mechanikai energiává a vízturbina alakítja át. A legfontosabb turbinák: Bánki Donát, Pelton, Francis, Kaplan, csőturbina


Kaplan turbina

Kúpkerék hajtóműves, kiesésű csőturbina

19

18.ábra

19.ábra

Borsod megyében

Francis turbina

Szíjhajtású csőturbina

Hazánkban is telepítettek, és használnak vízerőművek. A legnagyobb ilyen erőmű a Bősnagymarosi. De zömében törpe vízerőművet találunk inkább, elektromos energiát termelnek. A kis, törpevízerőmű: Természeti erőforrásból, kisvízfolyások mechanikai energiatartalmát hasznosító létesítmény. Az ipar és mezőgazdaság történetének egyik legrégebben használt erőforrás használata. Helyi jelentőségű, szerepű és a helyi értékrendekhez illeszkedő építmény.


20

Borsod megyében

20.ábra

A vízerőművek besorolási nagysága hazánkban:  nagy vízerőmű >5MW nem támogatott  engedély köteles vízerőmű 500kW-5MW  kis vízerőmű 100kW-500kW  törpe vízerőmű <100kW Törpe vízerőművek: Kiskörei-, Tiszai-, Felsődobszai-, Gibárti-, Kesznyéteni-, Ikervári-, Csörötneki-, Alsószölnöki-, Körmendi-, Kenyeri Vízerőmű

21.ábra


21

Felsődobszai vízerőmű

3. A felsődobszai vízerőmű ismertetése

22.ábra: Felsődobsza elhelyezkedése

Felsődobsza község Borsod-Abaúj-Zemplén megyében, Miskolctól közúton 35 kilométerre északkeletre található, ma népszerű üdülőhely a Hernád folyó partján. 2007-ben megindult a létesítmény egyedi műemlék védetté nyilvánítási eljárása, melynek eredményeként az oktatási és kulturális miniszter 9/2009. (III.6) OKM rendeletében a létesítményt műemlékké nyilvánította. A vízerőmű tulajdonosa az Észak-magyarországi Áramszolgáltató Nyrt., üzemeltetője a Sinergy Energiaszolgáltató, Beruházó és Szolgáltató Kft.

23.ábra:Sinergy Kft.


22


3.1. Történlemi áttekintés [ Elektrotechnika – Technikatörténet: 90 éves a felsődobszai vízerőmű – Reichter Sándor ] Először 1906-ban az üzemvízcsatorna bal olfalán a malommal szoros egységben a malom meghajtásástszolgáló turbinaházat A Hernád folyó magyarországi szakaszán a gibárti erőmű után, másoddiként a felsődobszai vízerőmű épült meg. Az erőmű a gibárti tól a vízfolyás irányában megközelítőleg 11.5 km-re létesült. Egy Abaúj-Torna vármegyei monográfia alapján a községben már 1720-ban malom üzemelt. építették meg egy 73.6 kW (100LE-s) víznyelésű turbinával. Majd 1911-ben létesítették a tulajdonképpeni erőművet, s ekkor építették a jobb oldali gépházat, ami a mai főépület. Ezt 1912. október 10.-én helyezték üzembe. Az erőművet Dr. Brczay Gábor földbirtokos építette. A terveket Lénárdduzzi János építési vállalata készítette. Az alapozási tervei ma már nem találhatók meg. A Hernád vízhozama és a már meglévő malomcsatorna a tulajdonos részére kedvező lehetőséget kínált ( a meder kellő mértékű kibővítésével ) egy vízerőmű létesítésével. Ezért áram viszonteladásra ajánlatot tett a Részvénytársaság Villamos és Közlekedési Vállalatok Számára (RVKVSZ). Az alapos mérlegelés után az RVKVSZ 1910. november 19.-én elfogatta azt. Az ajánlat 50 évre szóló szerződéskötésre vonatkozott, de annak 10 évi folyamatos fennmaradása esetén a „hydroelektromos telepet” a cég megvásárolhatta. Aszerződést 1911. augusztus 15.-én kötötték meg. Majd élve a lehetőséggel az RVKVSZ 1919. december 1.-én megvásárolta a létesítményt, és az a Miskolci Villamossági Részvénytársoság kezelésébe került.

24.ábra: vízerőmű területe


23


3.2. Vízerőmű bemutatása [ Elektrotechnika; az erőműben kapott dokumentumok alapján ] Az erőmű területe 68 608 m2, a teljesítménye 520 kW. Az engedélyezési okiratokat az Abaúj-Torna vármegyei alispáni hivatal 1908. augusztus hó 19-én kelt 8852/908, továbbá 1909. június hó 9-én kelt 3573 és végül 1912. november hó 3-án kelt 11356/1912. szám alatt adta ki. A vízjogi engedélyt az Abaúj-Torna vármegyei vízikönyv XII/2a, XII/2b és a XII/2c lapján jegyezték be. A vízerőmű üzemvízcsatornás elrendezésű. A csatorna hossza 673 m. Kiépítési vízhozama 21 m3/s. A hozzá tartozó esés 3,4 m.

25.ábra: vízerőmű elrendezése

A felvízcsatorna közvetlenül a Hernádon épített duzzasztómű felett, a bal parton ágazik ki és vezet a gépházban elhelyezett turbinákhoz. Az üzemvízcsatorna 95 m-es szelvényében 4x3 m nyílású betétpallós, esetenkénti elzárásra alkalmas zsilipeket alkalmaznak. A duzzasztómű Felsődobsza község felett, a folyó medrében, egy éles kanyarban, az 54+650 folyamkilométernél épült.

26.ábra: duzzasztómű


24


Eredetileg tűsgát volt. Az első világháború alatt teljesen elpusztúlt. Helyette Dr. Sabathiel Richárd tervei alapján 1924-ben új duzzasztóművet építettek. Ez 80 m hosszú és a 33. mnél 147°-os szögben megtörve, ék alakban zárja el a medret. Eredetileg a bal parton két, egyenként 9 m nyílású árapasztó zsilipből és annak folytatásaként 10 db 5,2 m széles billenő fatáblával magasított fenékgátból állt. A részben kétlépcsős, kőágyazatra öntött vasbeton utófenék hossza 25 m. Az új duzzasztómű létesítésére Abaúj-Torna vármegye 5312/1924 számú határozatában adott vízjogi engedélyt. 1959 és 1962 között az üzemeltető Tiszalöki Vízerőmű Vállalat a billenthető fatáblák helyett fokozatosan emelhető, acélszerkezetből készült zárótáblákat épített be. A duzzasztómű valamennyi zsiliptáblája a mű teljes hosszában kiépített kezelőjárdáról, ma már villamos motor segítségével mozgatható. A fent említett 2001. évi korszerűsítés során az árapasztó zsiliptáblákat és az ehhez közelebb lévő 5 db zárótáblát elektronizált távműködtetéssel látták el. A hatvanas évek elején a duzzasztómű részét képező árapasztó betonszerkezetében repedések keletkeztek és a víz a kapuzat alatt áttört. A búvárok segítségével feltárt rejtett réseket az Országos Vízügyi Főigazgatóság Árvízvédelmi és Belvízvédelmi Szervezetének kivitelezésében 1967-ben cementhabarcs injektálással sikerült megszüntetni. Az elmúlt 90 esztendő alatt többtucatnyi árvíz támadta a duzzasztóművet. Ezek közül ki kell emelni az 1940. márciusi, az 1958. tavaszi és az 1963-64 telén bekövetkezett jeges árvizeket. Ezen áradások alkalmával a kb. 1 m vastag hatalmas jégtáblákat a víz a duzzasztó alatti folyókanyar jobb partjára kisodorta és feltorlaszolta, de – annak ellenére, hogy a pillérek jégtörő bakkal védve nem voltak – a duzzasztómű pillérei nem sérültek meg. Rendkívüli nagy árvíz volt 1974. október hó 23-án és 24-én, amikor is a heves esőzések által okozott vízárhoz a Kassa felett épült ruzsini víztározóból további 215m3/s vizet eresztettek le. Ezzel már Hidasnémetinél az országba belépő folyó tetőző vízhozama 712 m3/s-ra növekedett az adig észlelt legnagyobb 530 m3/s-mal szemben. Egyébként a folyón érzékelhető az 1968-ban üzembe helyezett víztározó viszonlyagos vízhozam-kiegyenlítő hatása. Az engedélyezett duzzasztási szint az alvíz-mérce „0” pontjához (123,50 m Af) mérten + 375 cm, azaz 127,25 m Af. A duzzasztón és az erőművön keresztül egyidejűleg átbocsátható maximális vízmennyiség az eddig mért tetőzési árvízszintnél (128,33 m Af) 300 m3/s. A nagyobb árvizek a jobb parton kiöntve, megkerülik a duzzasztót. Ennek mértékét csökkentendő, közvetlenül a duzzasztómű bal oldalán 2001-ben – a gibártihoz hasonlóan – vasbetonból készűlt surrantót építettek. A 25 m széles surrantó élmagassága egyezik a megengedett duzzasztási szinttel. A duzzasztóhoz a bal parton hallépcső csatlakozik.


25


27.ábra

28.ábra

A felvízcsatorna 305 m-es szelvényében, közvetlenül a gépházelőtt, vasbetonból készült bejárati híd van. Ezen kereszül lehet bejutni az erőműbe.


26


29.ábra: bejárati kapu, híd

A turbinazsilipek, illetve közvetlenül a bejárati híd előtt egy 12 m széles fínomgereb áll. Ennek végénél a kisebb uszadékok elvezetésére a jobb parton egy zsilippel ellátott zárt csatorna épült, amely az erőművet megkerülve vezet az alvízcsatornába.

30.ábra


27


A turbinák előtt két-két acélból készült, kézi működtetésű zsiliptábla helyezkedik el. Az 1es és a 2-es helyszámú gép előtt a zsiliptáblák szélessége egyenként 2,4 m és mozgatásuk kézi erővel a gépházból történik. 2001-ben az üzemeltető Észak-magyarországi Áramszolgáltató Rt. – korszerűsítés során – az említett zsiliptáblákat távműködtetéssel és automatizált gyors ejtőszerkezettel látta el, de a berendezés kézi erővel is működtethető. Tette ezt abból a célból, hogy túlfutás esetén a turbinák késedelem nélkül leállíthatók legyenek. A 4-es helyszámú gép előtti acélszerkezetű zsiliptábla szélessége 4,1 m, a 3-as számú, - a szabadzúgó helyére utólag beépített – gépé 3,6 m. Ez utóbbiak működtetése szintén kézi erővel, kezelőjárdáról lehetséges. 3.3. Gépészeti felépítés [ erőmű látogatásból fakadó tájékoztatás ] A gépház megközelítően az üzemvízcsatorna közepén helyezkedik el. Közvetlenül a gépház alatti 35 m-es alvízi mederszakaszt terméskő ágyazatra öntött vasbeton fenékkel és 1/1 lejtésű oldalfalakkal látták el. Az esést a gépház főépületében 2 db függőleges tengelyű Francis, és a gépház mellékszárnyában 2 db függőleges tengelyű, Ganz Mávag gyártmányú, ún. Thoma típusú turbina hasznosítja.

31.ábra: gépcsoport hosszmetszete


28


Turbinák:  a főépületben az 1912-ben üzembe helyezett turbinák egyenként 8 m3/s víznyelésre voltak képesek  a turbina tengelyén 200 kW (272 LE) teljesítményt adott le  42 periódushoz tartozó fordulatszám percenként 70 volt  a turbinák tengelyéről nagyméretű fafogazatú kúpkerekes gyorsító hajtóművön keresztül kapták hajtásukat a kapcsolódó generátorok.  1923-ban az eredeti fafogazatú hajtómű kúpkerekeit Citroen gyártmányú öntöttvas, ívelt nyílfogazatú kerekekre cserélték ki - ezek ma is üzemben vannak  1929-ben, az ötven periódusra való áttérés alkalmával mindkét gépegységet a Ganz Gyár kivitelezésében jelentősen átalakították - Megnövelték a járókerekek átmérőjét. Turbinánként a víznyelés 8,6 m3/s-ra, a teljesítmény 238,5 kW-ra (324 LE-re) növekedett. A fordulatszám 85,7/min-ra változott. Kicserélték a vezető lapátozást, a szabályozó rudazatot, javították a csapágyakat és a tengelyeket, módosították a csapágykenő rendszert, felújították a szabályozó berendezéseket és a tengelykapcsolókat. Ezt követően negyven éven keresztül a gépek és berendezések – kisebb javításoktól eltekintve – kifogástalanul működtek, mígnem ismételten újabb felújítást kellett rajtuk végrehajtani

32.ábra: gépház elrendezés


29


 az üzemeltető Észak-magyarországi Áramszolgáltató Vállalat 1969-ben megbízást adott a Ganz Mávag Gyárnak a turbinák és szabályozók felújítására - Ennek alapján 1970-ben és 1971-ben elvégezték a járókerekek szabályozását, felhegesztését, egyensúlyozását, a vezetőlapátozás szabályozását, a szabályozó rudazat cseréjét, a forgórészek és csapágyak utánmunkálását, a kopott és elhasználódott alkatrészek cseréjét, pótlását. A javítás után a turbinák tengelyén leadott teljesítmény 220,8 – 220,8 kW-ra (300 – 300 LE-re) módosult. Az egyéb paraméterek nem változtak.  1997-ben az 1-es hsz. túrbina járókerék javítása – Montó Kft.  1998-ban a 2-es hsz turbina tengelyét és újból illesztetté, központosították a gyorsító hajtóművet – diósgyőri Mex Kft.  aszinkron géphez tartozó turbina maximum 2.4 m3/s vízelnyelésű, és 40 kW teljesítményű

A Francis turbinák (1., 2. sz. gépek 32.ábra) adatai: - Járókerék típus R 1750 - Névleges esés 3,40 m - Névleges víznyelés 8,60 m3/s - Teljesítmény 300 LE - Fordulatszám 85,7/300 1/min - Járókerék lapátszáma 16 - Vezetőkerék lapátszáma 20 A Kaplan turbinák (3., 4. sz. gépek 32.ábra) adatai – jelenleg csak a 4.sz gép működőképes:  Névleges esés 3,40 m  Névleges víznyelés 2,4 m3/s  Teljesítmény 54 LE,  Fordulatszám 330 1/min Az erőmű beépített kapacitása 2x220 kWe + 40 kWe = 480 kWe Szabályzás:  1-es és 2-es helyszámú turbinák terelőlapátjait a Ganz Vasöntő és Gépgyár által gyártott olajnyomásosszabályzómű vezérli  3-as és 4-es helyszámú turbinák szabályzása a szárnylapátok szögállásának változásával történik, a vezetőlapát koszorúk merev kiállásúak Csatlakozás:  a szinkron generátorok a turbinákhoz tengelykapcsolón kresztül csatlakoznak – 1919 áprilisában a Szilágyi és Diskant Gépgyár szállította ezeket a tengelykapcsolókat.  az aszinkron generátor pedig ékszíjak segítségével csatlakozik a turbinához


30


33.ábra: tengelykapcsoló, szabályzó

3.4. Villamos felépítés A Miskolci Villamossági Részvénytársoság a DR. Bárczay Gábor-al kötött szerződés alapján 1911-ben megépítette és 1912. október 12.-én üzembe helyezte a Felsődobsza – Miskolc közötti 10kV névleges feszültségű szabadvezetéket. – létrejött a miskolci erőművel a kooperáció 1920-ban, amikor az RVKVSZ a gibárti erőművet is megvásárolta, létrejött a két erőművet összekötő 10 kV névleges feszültségű szabadvezeték. 1950-es évek elején a 10 kV-os szabadvezetékeket 20 kV-osra építették át, és ekkor ki is alakították az erőműben a 20 kV-os kapcsolóállomást. Az erőmű évente átlagosan mintegy 2.25GWh villamos energiát termel. (legnagyobb termelés: 1999-ben 30005000 kWh)  1-es és 2-es hsz. (32.ábra) generátorok blokk-kapcsolásban 0.4/20 kV-os transzformátorokon keresztül csatlakoznak a 20 kV-os gyűjtősínre  3-as és 4-es hsz. (32.ábra) generátor a szabad téren elhelyezett háziüzemi transzformátoron keresztül táplálja energiáját a gyűjtősínre


31


3.4.1. Szinkron generátorok (1-es és 2-es hsz. 32.ábra ) Az erőmű generátorait a Ganz Villamossági Részvénytársoság készítette. A háromfázisú, 450 V-os, lendkerék szinkrongenerátorok egyenként 220 kW (300 LE) teljesítményűek, percenként 300 fordulatszámúak és 10 kiálló póluspárral rendelkeznek.

34.ábra

A szinkrongenerátorok gerjesztő áramát egy-egy közös tengelyen elhelyezett mellákáramú dinamó szolgáltatja.

35.ábra: gerjesztő


32


36.ábra

A generátorok eredetileg megasabb feszültséggen üzemeltek, az ötvenes években 0.4 kVos feszültségre csökkentették azokat. Ekkor áttekercselésre is sor kreült. 3.4.2. Aszinkron generátor (3-as és 4-es hsz. 31.ábra) A gépház mellékszárnyában, a malom (1906) meghajtására épült turbinaházban található ( a kaplan turbina által meghajtott ) aszinkron generátor(ok). – egy üzemel A gépek beépítését a Tiszalöki Vízerőmű Vállalat megrendelésére a Ganz Mávag végezte. A generátorokat az ékszíj segítségével percenként 1000-es fordulatszámmal forgatja a turbina. Az aszinkron generátorok 0.4 kV-osak. 2000-ben megvalósították az aszinkron generátorok teljes körű automatikus üzemét.

37.ábra


33

Felsődobszai vízerőmű felújítása

4. Felsődobszai vízerőmű villamos felújítása [ Az erőműben kapott dokumentumok; Villamos gépek; Villamosgépek üzeme ] A 100. évébe lépő, műemlékű erőmű ( az épület és a forgó gépek nagymértékű amortizációja miatt ) megérett a rekonstrukcióra. Ennek következtében a tulajdonos ÉMÁSZ és az üzemeltető Sinergy pályáztatott: a KEOP-2009-4.4.0 pályázati konstrukció keretében a Nemzeti FejlesztésiÜgynökség (mint támogató) képviseletében eljáró „Energia Központ”Energiahatékonysági, Környezetvédelmi és Energia Információs Ügynökség NonprofitKft.-vel (mint közreműködő szervezettel). 2011. november 30-án aláírta a támogatásiszerzdést 376.064.875 millió forint, vissza nem térítend támogatásról. A villamos felújítást szeretném áttekinteni adott, és fiktív gondolatok hozzáadásával ( A pályázat 2013 tavaszára fejeződik be. Kutatásom, erőmű látogatásom során még nem volt mindenhez konkrét terv ), elméleti magyarázattal. Hozzátéve egy-két gépészeti megvalósítást is, mivel a villamos rekonstrukció önmagában nem működik.

4.1. Erőmű összegzése, a felújítás elkezdése elméleti szinten, néhol adott adatokkal Összegezve a dobszai erőművet: a víz < Hernád > mechanikai energiája meghajtja a turbinát < 18. ábra > , mely a tengelykapcsolón keresztül < 33. ábra > mozgásba hozza a szinkrongenerátort < 34. ábra > , ami a transzformátoron keresztül a gyűjtősínre kapcsolódik és a végén eljut az alaphálózatra < 38. ábra > .

38.ábra:alaphálózat


34


A megvalósítás, munkálatok fontos tényezői:  tervezés  kivitelezés  műszaki elvárások, követelmények  gazdasági szempontok, követelmények A tervezet legelső fontos szempontja az erőmű műemléknek nyilvánítása. Egy műemléket nem lehet csak úgy átépíteni, az épült külső esztétikáját meg kell őrizni a régi építési stílusnak megfelelően. A múzeális jelleget tovább bővítvén a régi gépegység egyikét a gépház közepére rendezve kiállítási tárgynak használnák.

39.ábra: változtatott gépház rajza

Állapot felmérést követően olyan 3-4 évre becsülték még az erőmű élettrtámát, melyre három féle megoldást gondoltak ki.

1) meglévő turbinák felújítása, szöghajtómű csere mellett, meglévő generátorokkal 2) meglévő turbinák felújítása, új függőleges tengelyű generátorokkal, szíjhajtóművel 3) turbina + hajtómű + generátor komplett cseréje


35


Mindhárom megoldásra volna lehetőség, de műszakilag és gazdaságilag is a hármas változat a legcélszerűbb és hatékonyabb, és így tudunk nagyobb villamos energiát is termelni. Az első már terven szereplő ( gépészeti ) változtatás: Új csőturbinák beépítése, melyek tervezett kapacitása ~390 kWe. A módosítás eredményeként az erőmű beépített kapacitása 480 kWe-ról 780 kWe-ra nő, ami az elmúlt 25 év vízhozam adatait elemezve 45-50%-os villamos energia termelés növekedést eredményez.

39.ábra: új gépház

Ezen az első lépésen kívül, ami már el is indult, tovább szeretném taglalni az újítást, minden villamos gépet szeretnék szemügyre venni. Be szeretném ezeket mutatni elméleti, villamosságtani szempontból, általánosan áttekintve, milyen írányba haladhat egy ilyen villamos project. A fent említett turbina cseréjét követi majd egy új hajtómű is mely a számunkra az egyik legfontosabb géphez kapcsolódik a generátorhoz.Az új generátorral tovább növelve majd az erőmű hatásfokát. A tengelyen mechanikai energiát felvevő, kapcsain energiát szolgáltató generátor lehet szinkron, vagy aszinkron.


36


4.2. Szinkron generátor A váltakozó áramú villamos energiatermelés legfontosabb gépe, és ezt használják zömében országunkban is vízerőművekben. A régi szinkron generátor is elavult már, a forgórészek elkoptak, a tekercselés és az ezt körbefogó szerkezet anygi minősége leromlott. Felújításával nem érdemes foglalkozi, ezért új gép gyártására és beépítésére kerül majd sor, melyet tudomásom szerint a SIEMENS készít, és valószínüleg szinkron generátor lesz. A szinkron generátoroknál a vezetőkeret az állórészen van, és a forgó rész által létrehozott mágneses teret forgatjuk. Ezt a mágneses teret, állandó, vagy elektromágnessel lehet létrehozni ( Dobsza = dinamó ) → egyre gyakoribb a kefe nélküli gerjesztés, amikor is elmarad a csűszógyűrű

40.ábra: négy kiálló pólusú háromfázisú generátor

A generátort két fő részre oszthatjuk:  forgórész - egyenárammal gerjesztett pólustekercselés  állórész a póluspárok számának megfelelő, szimetrikus, háromfázisú tekercseléssel ellátott A forgó részt, amit a víz a turbina és a tengelykapcsoló hoz működésbe, (mágneses fluxust előállítva) kétféle képpen valósítható meg:  hengeres pólusú – kevés pólusszám, nagy fordulathoz gyártható forgó rész; mágneses mezőt gerjesztő tekercsek tömör, vagy lemezelt hornyokban helyezkedhet el  kiálló pólusú – a gerjesztő tekercseket a forgórész koszorújához erősített pólusok hordják; kisebb fordulatszámhoz használható


hengeres forgórészű

37

41.ábra


kiálló pólusú

A forgó részben kialakított tekercsek tengelyei egymással 120˚-os szöget zárnak be. Ezek a tekercsek a fázistekercsek, minden tekercsre nézve pólusból kiáramló fluxus időben változik. Ha olyan pólust szerkeztünk, melynél az indukció kerületmenti eloszlása szinusztörvényt követ, akkor a fluxus időbeni változása is szinusz lesz: Φ = Φm sin ωt (ωt póluskerék t idő alatti szögelfordulása) (1.)

42.ábra

A fluxus pedig váltakozó feszültséget fog indukálni (ue, vagy ui feszültség jelöléssel) N menetű tekercsben: ue = N Φm

energia termelés

(2.)

Egy kétpólusú gépben minden ilyen körbeforduláskor egy szinusz-hullámú feszültség indukálódik, a feszültség frekvenciája, azaz a másodpercenként lejátszódó szinuszhullámok száma egyenlő a pólus másodpercenkénti fordulatszámával: f = n Ebből következtethetünk, hogy az indukált feszültség frekvenciája meghatározott merev kapcsolatban van a gép fordulatszámával, mely az új generátor megépítésénél is igen fontos tényező. pontos, precíz összhang kialakítás a turbina és a generátor között,



38

állandó fordulatszámon tartva, a magyarországi 50 Hz-es hálózati frekvencia megvalósításához, figyelembe véve p póluspár kialakítását: f = p n  lehetséges szinkron fordulatsszámok: 3000, 1500, 1000, 750, … 1/perc. 4.2.1. Jellemzők, tulajdoságok vizsgálata (számítása) Az általánosan bemutatott működést és szerkezetet, felépítést a következőkkel tovább kell analizálnunk, vizsgálnunk hogy megismerhessük a generátor teljes villamossági működését az erőmű számára. Indukált feszültség számítása: Ui = 4,44*f N Φm ξs 

ahol ξs – tekercselési tényező

(3.) ξs

o a generátor kialakításának a következménye: - ξs sávtényező: az azonos fázishoz tartozó tekercselés nem egy horonypárban, hanem egymástól térben eltolt több horonyban van (általános kialakítás, de létezik ξh – húrtényező) z horonyszámú 2 p pólusú, m fázisú gép ξs

(4.)

Armatúraáram mágneses tere: 

egyenáramú gerjesztésnél: Bx = Bm sin π



váltakozú áramú gerjesztés: BA = f(x,t) = Bm sin π sin ωt (másik két mezőre is fel lehet írni ezen összefüggést 120˚ késéssel) π = α ; ωt = β

42.ábra:háromfázisú generátor egyik fázisában folyó áram máneses tere

(5.)


39


Meg kell itt jegyeznünk ha a fázistekercsekben folyó áramok sorrendjét felcseréljük, akkor a forgómező iránya ellentétes lesz. A tekercsre nézve az áram: Φa = ΦA cos ωt ; ia = IA cos ωt (6.) Gerjesztés: Θ = Θp + Θa

(7.)

A gépben forgó fluxust az eredő gerjesztés hozza létre. Az eredő gerjesztés által létrehozott fluxust a nagy légrés miatt felbonthatjuk két fluxus eredőjeként: a pólusgerjesztés által létrehozott pólusfluxusra, és az armatúragerjesztés által létrehozott armatúrafluxusra. Φ = Φp + Φa

alapján:

Ui = Up + Ua

Ezek alapján fontos tulajdonságok: - szinkron járás: a pólusszám, frekvencia és a fordulatszám között merev kapcsolat van  szinkron teljesítő képesség: a póluskerék nem foroghat forgómezőnél gyorsabban, hanem δ szöggel előre lendül maximális teljesítmény δ = 90˚ van, ez lesz a szinkron teljesítő képesség, és hozzá tartozik egy nyomaték = billenő nyomaték  párhuzamos üzemnél fellépő lengések: δ ˃ nagy áramfelvétel a hálózatból δ ˂ kisebb áramfelvétel a hálózatból

„rángatja a hálózatot”

csillapítrudak a pólussaruk hornyaiba

Szinkron gép helyettesítő kapcsolása:

43.ábra

Ue – eredő ind., vagy Ui – indukált fesz. UA – armatúrafluxus ÚR – tekercselés ohmos ellenállása Up – pólus fesz. Uk – kapocs fesz. IA – armatúra áram


40


A helyettesítő kapcsolással, a felvett feszültség és áram irányokkal tovább taglalva lehet vizsgálni a generátorokat. A fogyasztó és termelő áramok wattos és meddő összetevők vektorikus szerkesztése (áramvektor elhelyezkedése):

44.ábra

I.– IV. síknegyed: mágnesező áram felvétel ; II.- III. síknegyed: mágnesező áram leadás Generátorként két síknegyed lényeges a számunkra:  mágnesező áramot leadó generátor – túlgerjesztett generátor

Vektorábra segítségével: Up ˃ Uk gerjesztés növelésével elérve  a gyakorlatban legtöbbször előforduló eset, egyedül járó és induktív fogyasztót tápláló generátor

45.ábra

Megújuló energiát (vízenergiát) hasznosító kis-, törpe erőmű 

41


mágnesező áramot felvevő generátor – kevéssé gerjesztett generátor

46.ábra

Up ˂Uk ezen állapot akkor következik be, ha a párhuzamosan járó generátor gerjesztése lecsökken Kiálló pólusú gép helyettesítő kapcsolása:

47.ábra

Egy picit másképp kell néznünk ezt a kialakítást, figyelembe kell vennünk az armatúra visszahatását a feszültségre: keresztirányú reaktancia – XAk hosszirányú reaktancia - XAh UAk = jIA XAk ; UAh = jIA XAh és IAk = IA cos γ ; IAh = IA sin γ

(8.)



42

- kiálló pólusú túlgerjesztett generátor vektorábrája

48.ábra

A szinkron gép teljesítménye, nyomatéka: Már említettem, hogy egy generátor a tengelyén keresztül mechanikai energiát vesz fel, ez a mechanikai teljesítmény: Pmech = Mωo  generátor nyamatéka negatív  veszteségek elhanyagolásával a mechanikai teljesítmény egyenlő a villamos teljesítménnyel Mωo = 3 Uk IA cos φ (9.) A terhelő áram mágneses terének hatása nem mindig független a póluskerék armatúragerjesztéshez viszonyított helyzetétől. Állandó gerjesztő áramnál a hengeres pólusú szinkron gép nyomatéka a terhelési szög szinuszával arányos. a már említett maximális nyomatékot, billenőnyomatékot β = 90˚ -nál kapjuk - Hengeres pólusó gép nyomatékabrája:  jól látható a stabil munkapont, és az hogy ( β ˃ 90˚) növekszik a szög, akkor csökken a nyomaték instabil működés

49.ábra


43


Kiálló pólusú gépet külön nézve:  a nyomatéki görbe meredekségének külön fizikai jelentősége is van szögegységre vonatkoztatott nyomaték változás a szinkronozó nyomaték

50.ábra

- kiálló pólusú gépek szinkronozó nyomatéka mindig nagyobb, mint a hengeres pólusúaké

o JELLEGGÖRBÉK 

Üresjárási jelleggörbe

Az üresjárási jelleggörbe a kapocsfeszültség változását mutatja a gerjesztőáram függvényében. Az üresjárásban üzemelő generátor armatúraárama nulla, a gépben keletkező veszteségeket a hajtómotor fedezi. Ezek: a vasveszteség, valamint a súrlódási és szellőzési veszteség. A pólusfeszültség, az indukált feszültség és a kapocsfeszültség egyenlő értékű.

51.ábra


44


Rövidzárási jelleggörbe

A gép kapcsait ampermérőkön keresztül rövidre zárva generátoros üzmben vesszük fel.  csak saját impedanciát tartalmaz  rövidre zárva tiszta meddő áramot termel

53.ábra:rövidre zárt kapcsolás helyettesítő képe és jelleggörbéje



Terhelési jelleggörbék

Az önmagában járó szinkron generátor terhelési jelleggörbéi azt mutatják meg, hogyan változik a generátor kapocsfeszültsége a gerjesztés függvényében állandó értékű frekvencia és cosφ mellett, ha az armatúraáramot állandó (pl. névleges) értéken kívánjuk tartani. Egyedül (szigetüzemben) járó szinkron generátor esetén a gerjesztés változtatásával változtathatjuk a gép kapocsfeszültségét.

54.ábra: szinkron gép terhelési jelleggörbéi cos=0 -nál


45


Szabályozási jelleggörbe

Azt mutatja, hogy miként kell változtatni egy önmagában járó szinkron generátor gerjesztését ahoz, hogy kapocsfeszültsége a terhelő áramtól függetlenül állandó legyen.

55.ábra

A gép gerjesztésszabályozását automatika segítségével oldják meg. Szabályozástechnikai szempontból az a szinkron gép kedvező, melynél a kapocsfeszültség állandó értéken tartáshoz minél kisebb gerjesztőáram változás tartozik



Hálózatra kapcsolt gép jelleggörbéi

Merev hálózatra kapcsolt szinkron gép viselkedése lényegesen eltér az önmagában járó generátorétól. Az önálló ún. sziget üzemben dolgozó szinkron generátor feszültségét a gép gerjesztése, a terhelőáram nagysága és jellege (induktív, ohmos kapacitív arány) együttesen határozza meg. A merev hálózatra kapcsolt szinkron gép feszültségének nagyságát és frekvenciáját a hálózat állandó értéken tartja. Generátoros vagy motoros üzemállapota a tengelyére ható nyomatéktól függ.  gép tengelyét a forgatás irányába gyorsítani akarjuk, a hálózat frekvenciája a gyorsítást megakadályozza, a gép a gyorsító nyomatékkal ellentétes irányú nyomatékot fejt ki  a gép forgását gátoljuk valamilyeen külső fékező nyomatékkal, a szinkron gép a hálózatból villamos energiát vesz fel, hogy a fékező mechanikai teljesítményt fedezze, és motoros üzemben megtartsa a pólusszáma és a hálózati frekvencia által meghatározott fordulatszámot  az armatúraáram wattos összetevőjének (Ia*cosφ) változása



46

56.ábra: szinkron gép „V” görbéi

A szinkron gép indítása A szinkron gépek leggyakoribb üzemmódja az, amikor több szinkron gép egymással párhuzamosan kapcsolva üzemel. Az egyes erőművek generátorai által táplált országos hálózatok gyakran nemzetközi kooperációban dolgoznak, így akkora teljesítményű hálózatok jönnek létre, melyek feszültségét és frekvenciáját a rákapcsolt egyes szinkron gép nem befolyásolhatja.    

Fázissorrend azonoság Frekvencia azonosság Feszültségek nagyságának azonossága Fázishelyzet azonosság

Egy más, új generátornál jó ha a hatásfokát is megnézzük, meghatározzuk: - befolyásoló tényezők: - forgó résznél: surlódási Ps, gerjesztési veszteség Pg - álló résznél: vasveszteség Pv, armatúra áram tekercsvesztesége Pt, járulékos veszteség Pj * 100

(10.)


47


Keresgélve a piacon, a gyártók között a következő cégek jöhetnek szóba, és egy-két katalógusból kiválasztott generátort is megemlítek, mint érdekesség, esetleges hasznosítás. Ezek tényleg csak fiktív elképzelések, irányok, mivel minden ilyen nagyszabású tervezetet először megpályáztatnak, majd az azt elnyerő cég felmérések és m,ás kutatáso alapján a saját megoldásaival végzi el a munkálatokat, gyártásokat.  Siemens  Alstom  ABB Ezek a vállalatok igen komoly munkálatokat végeznek, végeztek megújuló energiát hasznosító erőművekben. Lehet itt gondolni gépészeti és villamos felújításra, esetleges komplett átépítésre, kialakításra. Siemens  sok lehetőséget kínál a megrendelő felé: új gyártás, felújítás  Tiszalöki Vízerőmű felújítás SIEMENS NORVÉGIA

1 x NIR8080B-6Q, 5000 KVA, 6600 V, 1000 fordulat / perc

Meisal HPP

Alstom 

kis-, törpe vízerőműbe kínál hydro generátorokat

57.ábra



Spanyolországban működnek generátorai 1 x NIR63/5662A-6Q, 1860 KVA, 4500 V, 1000 fordulat / perc

ASCA CENTER - Strépy-Thieu hajó lift - Belgium

ALSTOM HYDRO Spanyolország

1 x NIR12584-16Q, 8,200 KVA 6. A KV, 375 perc, V-10, 73 Ts.

TAMBRE Hepp - Union Fenosa (Spanyolország)

ALSTOM HYDRO Spanyolország

1 x NIR11290-12q; 8,105 KVA; 6,6 KVS., 500 fordulat / perc., IM7212; ! 15,4 Ts.

ALSTOM MINIHYDRO France / Cegelec ACEC

Forsland

Hepp (Norvégia)


48


ABB  

gőz és gázturbinákhoz elsősorban miskolci távhőellátás korszerűsítésénél: AMS–1250 LK típusú generátor - zárt hűtésű, mindkét tengelyvégen meghajtott 11 000 volt kapocsfeszültségű szinkrongenerátor. A generátor 47 250 kilovoltamper teljesítményű. Megjegyzendő, hogy a turbó gépcsoport (gázturbina–gőzturbina–generátor) közös rugós alapon helyezkedik el, a fellépő rezgések továbbvitelének megakadályozása érdekében.



katalógus alapján:

      

Kimeneti teljesítmény Keret mérete Feszültségek Gyakorisága Sebesség Védelem Hűtés

2-70 MVA 50 Hz 710-1250 mm 3-15 kV 50 vagy 60 Hz 1000-1800 ford / perc IP20, IP23, (WP I), IPW 24, (WP II), IP54, IP55, IP56 Open léghűtésű (OAC): IC01 (WP II), IC06 (WP I) (WP II) Teljesen zárt víz a léghűtésű (TEWAC): IC86W, IC81W Teljesen zárt levegő-levegő hűtésű (TEAAC): IC616, IC661, IC611, IC666  Környezeti feltételek - 50 ° C és 60 ° C  Generátor méretét 2-70 MVA, 4 - 6 pólusú, 710-1250 keret  Szabványok NEMA MG-1, IEEE 115, ANSI C50.12, BS 4999, IEC 60034, API-546, Ausztrál AS 1359, VDE  Generátor AVR: Unitrol 1000, Basler 600 vezérlőpanel Védelem: REM 543, REM 545, SPAD Differenciál Védelmi készülék, Multilin 489, Szinkronizáció: kézi és automatikus. Normál 1-3 megszakítók, DEIF 115 Uniline

58.ábra: ABB szinkron generátor


49


Kompakt és rugalmas kialakítás,mely jól megfelel az elé állított követelményeknek. Rotort kiemelkedő oszlopok és szilárd póluslemezek jellemzik - nagy termikus kapacitás és stabilitás igénye nélkül speciális csillapító tekercselés - gyorsan kontrollálrható, az elektromos stabilitás kiigazítása a légréssel pólusok magas csillapítás ellen védett tekercselésűek jó terhelhetőség - hosszú élettartam biztosított - a nagy hűtési felületek, hatékony áramlású hűtőlevegő → alacsony, egyenletes hőmérsékletű rotor - a merev rotort a minimális távolságot csapágyak távolsága biztosítja→ alacsony vibráció Állórészt nagymértékben befolyásolja a stabilitást és a teljesítményt - kiváló minőségű, kis csillapítású elektromos acélból készült→ növeli a hatékonyságot és csökkenti az üzemeltetési költségeket - merev váz továbbít minden erőt - jól kidolgozott és bevált módszerek→ zár a tekercselés - szigetelési rendszer, amely biztosítja a megbízhatóságot és a hosszú élettartam tekercsek szigetelt Mica alapú szalagot. Ha a tekercsek a helyükön vannak, a teljes állórész impregnált egy vákuumos impregnálás (VPI) folyamatot.  feszültségesést a zárlati áram korlátozása révén lehet elérni →tervezése az állórész az optimális reaktancia értékek.  csapágyak és csapágyfészek megbízhatókötéstbiztosít az állórész, forgórész között  csapágyház kialakítása lehetővé teszi a könnyű hozzáférést, az ellenőrzést és a karbantartás  a csapágyház el van szigetelve  hüvely csapágyak → érzéketlen a illesztését→ nagy axiális játék  független kenési rendszer → automatikus kenés → alacsony fordulaton is Gerjesztés: külső gerjesztésű  egyszerű, fejlett tervezésű → kiváló megbízhatóság és könnyű hozzáférés→ jól fenntartható Hűtés  jó hűtés → a jól kivitelezett a rotor és állórész miatt


50


4.3. Aszinkron generátor Másik megvalósítási lehetőség lehet az aszinkron generátorra való váltás, de ez a megoldás nem túl elterjedt, inkább csak külföldön alkalmazzák. Aszinkron gépen olyan villamos forgógépet értünk, melynél a működéshez forgó mágneses térre van szükség, a forgórész fordulatszáma eltér a mágneses tér fordulatszámától ( aszinkron = nem egyidejű elnevezés). Az álló- és forgórész között az elektromágneses indukció teremt kapcsolatot, ezért ezeket a gépeket indukciós gépeknek is szokás nevezni. Felépítés: Két fő részre oszthatjuk: álló- (sztátor) és forgórésze (rotor) dinamólemezekből készül 

az állórész aluminíum vagy öntöttvas öntvény házból, lemezelt vastestből és ennek hornyaiban lévő tekercselésből áll

59.ábra



a forgórész tengelyre szerelt lemeztestből, ennek hornyaiban lévő forgórész tekercselésből áll, a forgást a kétoldali csapágyazás biztosítja


51


A tekercselés kialakítása szerint megkülönböztetünk: 

csúszógyűrűs-

60.ábra

A csúszógyűrűs gépeknél a forgórész tekercselés végei a tengelyen rögzített sárgarézből, vagy bronzból készült csúszógyűrűkhöz csatlakoznak. A csúszógyűrűk számát a tekercselés fázisszáma (m2) határozza meg, (fázisszám: m1 =m2 =3), gyakorlatilag ez mindig három, csillag kapcsolásban, a csillagpont kivezetése nélkül. A csúszógyűrűket egymástól és a tengelytől (test) villamosan szigetelni kell. A forgórész pólusszáma megegyezik az állórésztekerecs pólusszámával 2p1 = 2p2 = 2p. 

rövidrezárt forgórészt→kalickás- állórészű gépet

61.ábra

A rövidrezárt forgórészű gépek esetén a vastest hornyaiban réz, vagy alumínium rudak vannak. A rudak végeit a lemeztest két oldalán egy-egy gyűrű zárja rövidre. A rudak és a gyűrűk együttesen alkotják a kalickát. Fázisszám kalickás motornál: m1 =3, m2 =z2 ahol z2 a forgórész hornyainak a száma.


52


4.3.1. Jellemzők, tulajdoságok vizsgálata (számítása) Aszinkron generátoros megvalósításnál is a gép a tengelyén mechanikai energiát vesz fel, amit villamos energiává alakít. Generátoros üzemben a forgó rész mágneses mezeje indukál az állórész tekercselésében a kapocsfeszültségnél nagyobb feszültséget, ezáltal villamos energia áramlik a gépből a hálózat felé. Mivel az aszinkron gép forgórészének nincs önálló gerjesztése, hanem a fórgómező indukálja abban a gerjesztőáramot, tehát a gerjesztőáram mindig a hálózatból kerül az aszinkron gép forgórészébe. aszinkron gép önállóan – hálózat nélkül - nem képes dolgozni A forgórész fordulatszámának eltérését a forgómező fordulatszámától a forgómező egy fordulatához viszonyítjuk, ez a mennyiség lesz a szlip ( csuszamlás ). milyen üzemben dolgozzon a gépünk, aszinkron gép jellemzése =1-

(11.)

62.ábra: szlip



Motoros üzemről beszélünk, ha 0 < n < n0 , azaz 1 > s > 0



Generátorüzemnek nevezzük, ha külső beavatkozással az aszinkron gép fordulatszámát a szinkron fölé emeljük. ellentétben a szinkron generátorral itt arra kell figyelnünk, hogy amikor a generátort a tengelykapcsolóval működtetésbe hozzuk ez az állapot jöjjön létre Ekkor, a szlip negatív lesz: s<0 -∞ < s < 0

Megújuló energiát (vízenergiát) hasznosító kis-, törpe erőmű 

53


Féküzem: a forgórészt külső nyomaték segítségével a forgó mágneses mező fordulatszámával ellentétes irányba forgatjuk, akkor a gép a tengelyén mechanikai teljesítményt vesz fel, de a forgó mező a forgórészt a saját irányába akarja forgatni és ehhez a hálózatból szintén teljesítményt vesz fel. A mindkét oldalról felvett teljesítmény az aszinkron gép tekercseléseiben hővé alakul, ebben az esetben a forgórész fordulatszáma negatív n<0 és a szlip: s>1 . 1<s<∞

63.ábra: energia útja az aszinkron gépben



aszinkron gépben a mágneses viszonyok: főfluxus Ф - az az indukcióvonal-nyaláb, mely mind az állórész, mind a forgórész vezetőivel kapcsolódik állórész szórtfluxus Фs1 – állórészt öleli közre forgórész szórtfluxus Фs2 – forgórész vezetőit öleli közre az állórész gerjesztése Θ1 térbelileg és időbelileg is közel ellenfázisban van a forgórész gerjesztésével Θ2 ezek eredője Θ tartja fenn a főfluxust

64.ábra: fő és szórtmező; jobbra pedig az eredő gerjesztés kialakulása


54


Aszinkron gép helyettesítő kapcsolása: Lefogott forgórészű gép megszerkesztése

transzformátorként működik

helyettesítő kapcsolás

65.ábra

Indukált feszültségek számítása: állórész: Ue1 = 4,44 * N1 Φm ξ1f1 forgórész: Ue2 = 4,44 * N2 Φm ξ2f2

(12.)

Forgás közben az aszinkron gép úgy viselkedik mint egy ohmos ellenállással terhelt transzformátor.

66.ábra

o ahol is generátoros üzemben az I22Rt a generátor hajtásához szükséges teljesítmény


55


Teljesítményeloszlás aszinkron generátornál:

67.ábra

Ahol:       

P1 = 3U1f I1f cosφ1 felvett teljesítmény a fázismennyiségekkel 2 Pt1 = 3I 1 R1 primer tekercsveszteség a fázisértékekkel Pv1 primer vasveszteség, állórész koszorúban és a fogakban Pδ = P1 – Pw1 légrés teljesítmény Pm gép mechanikai teljesítménye P hasznosítható teljesítmény Pt2 szekunder tekercsveszteség forgórész értelmében Pt2 = Pr + Pgy - a forgó szerkezet rudai és gyűrűi miatt

Tengelyről levehető nyomaték:

1  s    M  Pm  Plr 





1  s    Plr 1  s   2  n0 Plr  0

(13.)

MB billenőnyomaték az aszinkron motor maximális nyomatéka, amely sB billenőszlipnél lép fel.

A számunkra legfontosabb jelleggörbe, mely a fentieket jobban kiegészíti generátoros szempontból a szlip, fordulatszám ábrázolása a nyomaték függvényében:


56


68.ábra

 jól látszik az öszzsefüggés, hogy a gépet szinkron fordulatnál feljebb forgatva a nyomaték növelésével a szlip negatív lesz és energiát szolgáltat a gép  valóságos esetben ugyanakkora szlip esetén generátorüzemben az aszinkron gép nagyobb nyomatékot tud kifejteni mint motorüzemben

69.ábra

 nyomaték viszonylagos értéke a szlip függvényében, elhanyagolva az állórész ohmos ellenállását


57


Szabályozás alkalmazás: Olyan helyen kell alkalmazni, ahol nem lehet biztosítani az állandó fordulatszámot →szélgépek, vízerőmű A szabályozási feladat: állandó feszültség biztosítása; állandó hálózati frekvencia biztosítása. Amennyiben a fogyasztói hálózatba kell energiát betáplálni, gondoskodni kell afázissorrend és a fázishelyzet szinkronizálásáról is. A szlip kompenzálása (s=≈0) frekvenciaváltó segítségével történik. Frekvenciaszabályozás (energia kimenet: állórész-tekercselés) f2 = f1*s = f1 ahol f1 az állórész tekercselésben indukálódott feszültség frekvenciája, f2 a forgórészt tápláló frekvenciaváltó frekvenciája, s a szlip. Ha nő a forgórész fordulatszáma, akkor csökkenteni kell f2 értékét. Már említettem, hogy nem egy elterjedt generátor fajta, inkább külföldön használatos. Természetesen hazánkban is jelen van, de csak szélerőművekben , más területen nem igazán, pedig kedvezőek a tulajdonságai. - háromfázisú hálózatra közvetve termelés szigetüzem - kis karbantartási igény - alacsony ár - egyszerű szerkezet Svédországban, Austriában, Spanyolországban ( máshol is ) találhatunk szélerőműveken kívüli aszinkron generátoros megvalósítást. Mivel a szélerőművek is hasonló elven működnek, mint a a vízerőművek, ahol is forgási energia segítségével forgatjuk a generátort, nem hiszem, hogy külön kialakítású és más lényegében eltérő aszinkron generátort kellene készítani. A megfelelő átviteli és szabályozási módszerek módosításával elérhető lenne az aszinkronos szigetüzemű vízenergia termelés. mint a szinkron generátornál ez is fikció, mivel ezen megvalósítás is a pályázó által kivitelezése szabja meg Katalógus adatok gyűjtése, keresési lehetőségek: Aszinkron generátort gyártó cégek ( szélgenerátort ), nagy refereniával:  Vestas – OptiSpeed ( generátor) az egyik legelterjedtebb  Mitsubishi Heavy  GE-Wind  HyundaiTechnologi Center Hungary Kft


58

o kétféle generátor katalógus alapján: V52 Generátor Névleges teljesítmény: 850 kW Működési adatok: 50 Hz/60 Hz 690 V V52 Generátor IEC IIA: IEC IIIA/DIBt II: Névleges leadott teljesítmény: 1.800 kW - 2.000 kW Működési adatok: 50 Hz/60 Hz - 50 Hz/60 Hz


690 V - 690 V

.

További aszinkron generátorok egy tanulmány alapján: [Gál János – HyundaiTechnologi Center Hungary Kft, internetes keresés alapján] o AC 400I4-6 típusú kalickás aszinkron szélgenerátor a Mitsubishi Heavy Industries

70.ábra

-

teljesítmény: 660/180 kw pólusszám: 4/6 feszültség: 600 v hatásfok: 96.0 % / 94% frekvencia: 60 hz fordulatszám: 1819 / 1213 rpm

o HAQ1 453 D4-0.6A típusú kalickás aszinkron szélgenerátor a Mitsubishi Heavy Industries számára

-

teljesítmény: 1100 kW pólusszám: 4 feszültség: 600 v hatásfok: 96.0 % frekvencia: 60 hz fordulatszám: 1822 rpm

71.ábra


59


o HAQ1 503 W6-0.6A kétoldalról táplált csúszógyűrűs aszinkron generátor a GEWind számára - teljesítmény: 1250+250 kw - pólusszám: 6 - feszültség: 575 v - hatásfok: 97.0 % - frekvencia: 60 hz - fordulatszám: 1440 rpm o HVQ1 501 W6 - 0.6A kétoldalról táplált csúszógyűrűs aszinkron generátor a Kowintec számára - teljesítmény: 850+150 kw - pólusszám: 6 - feszültség: 600 v - hatásfok: 96.0 % - frekvencia: 60 hz - fordulatszám: 1440 rpm

72.ábra


60


4.4. Transzformátorról és gyűjtősínről érintőlegesen Az új gépegységekek által termelt villamos energia hatásos továbbítása érdekében a felújítás során új transzformátor és gyűjtős is elhelyezésre kerül. 4.4.1. Transzformátor Villamos energetikai szempontból lényeges eszköz, melyről érdemes szót ejteni az energiatermelő rendszeren felül. Az eddigiekben egy 0,4/20 kV –os transzformátor működött. A csere igen ésszerű és lényeges dolog, mivel az új generátor által termelt feszültség nem biztos 400 V körül lesz, az adott új feszültségst kellesz majd a szállításnak megfelelően transzformálni. Nem utolsó sorban ez a gép is elhasználódott, leamortizálódott az évek alatt. Helyettesítő kapcsolás, felépítés:  

két fő rész: - primer és – szekunder tekercs feszültség transzformálása a fluxus és egyéb összetevőkre külön nem térnék ki, mivel az aszinkoron gép helyettesítő kapcsolásánál már szó volt róla

73.ábra: egyfázisú transzformátor

74.ábra: terhelt transzformátor helyettesítő kapcsolása


61


Háromfázisú transzformátorok: -

háromfázisú transzformátor vasmagja

75.ábra

-

fázistekercsek tekercselrendezése

76.ábra

Felépítését befolyásolja a hűtési rendszer 



száraztranszformátorok: - levegő hűtéses - 50 kVA teljesítményig, vagy 10 kV feszültségig készítik, beltéri üzemeltetésre olajtranszformátorok: - teljesítmény és feszültséghatár hűtési és szigetelési nehézségek kiküszöbölésére

73.ábra


62


Kapcsolása: - csillagkapcsolás:

74.ábra

- delta kapcsolás:

75.ábra

- zegzug kapcsolás:

76.ábra

4.4.2. Gyűjtősín Az utolsó elem, mely után a megtermelt villamos energia a hálózatra csatlakozik. A gyűjtősínek általában szigeteletlen réz, vagy aluminium rudak, amelyek keresztmetszete kör, L vagy U alakú. Ezek a szabadtéren és beltérben egyaránt elhelyezhetők. ( Dobszán a szabadtéren kapott helyet.) A gyűjtősíneket melegedésre és a zárlatok esetén fellépő dinamikus erőkre méretezni kell.


63

Összefoglalás

5. Összefoglalás

A századik évét megélő erőmű reméljük a korszerűsítésnek köszönhetően további évszázadokig lesz még a hasznukra. Manapság igen népszerű és természetesen igen fontos a zöld energia termelése, tovább csökkentve a környezet szennyezést, népszerűsítve ezzel a megújuló energia felhasználását, és tovább fokozva a környezetbarát kis erőművek létesítését, felújítását. Remélhetőleg a 2013 tavaszán átadásra kerülő létesítmény gazdaságilag és szakmailag is további fejlődést mutat majd. Gondolok itt a befektetett költségek megtérülésére és további profit termelésre, szakmailag pedig reméljük sok mérnököt inspirál majd a felújított erőmű megismerése, esetleges tovább gondolása. S bizakodjunk benne, hogy nem csak a szakmabeli embernek lesz majd érdekes, hanem az átlag embernek is, főleg a bemutatás céljából kialakított muzeális helyre, ahova sokan ellátogatnak majd a régi gépeket megcsodálni. Bízom benne, hogy a történelmi és szerkezeti bemutatásom is tovább segíti a fent említetteket, a felújítási gondolataim, elmélkedésem pedig jó irányba haladt, ha nem is adott, még nem kész dolgokkal. Mint leendő mérnök próbáltam bemutatni az adott részeknél az elvárt, számításba vett és tanult szakmai tényezőket.


64

Összefoglalás

The hundredth year of immigration to the modernize power plant, we hope there will be even more thanks to centuries of advantage. Nowadays, of course, very popular and very important for the production of green energy, further reducing pollution of the environment, promoting the use of renewable energy, and further enhancing the establishment of environment-friendly small power plants, retrofit. Hopefully in the spring of 2013 will be the establishment of economically and technically also for more progress. I am thinking here of the fixed costs and more profit and production, we hope it inspires a lot of professional engineers and the renovated power station, any further gondolása. Sure that the Professional is not only interesting, but people will be and then the average person, especially designed for the purpose of the presentation, visit many historic sites and old machines. I am confident that the historical and structural bemutatásom is further assisted by the mentioned above, the renovation ...


65

Irodalomjegyzék

Irodalomjegyzék

 Elektrotechnika folyóirat; 95.évf.6.sz./2002: Technikatörténet rész – 90 éves a felsődobszai vízerőmű – Emlékezés az erőmű történetére – Reichter Sándor  BMF KVK 2043 – Villamos gépek (könyv)  Villamosgépek üzeme – Uray Vilmos  Villamos gépek – Hámori Zoltán  A gépek üzemtana – Pattantyús Á. Géza  http://users.atw.hu/szeleromu/frekivalt.html http://www.abb.com/product/seitp322/da517ff290c2825ec1256dac0042b256.aspx?tabKey =2  http://zoldtech.hu/rovatok/vizenergia  http://energiacentrum.com/news/energiahordozok  http://hu.wikipedia.org  Dr. Rónaföldi Arnold – Megújuló energiák villamos hajtásai című tárgy jegyzete  a53_gal_janos_h-tec.pdf  www.google.hu – keresések, képtalálatok


66

Melléklet

Melléklet


67

Volt szerencsém a „testvér” erőműbe is látogatást tenni – Gibárti erőmű

Melléklet


68

Melléklet

Megújuló energiát ( vízenergiát ) hasznosító kis-, törpe erőmű

Recommend Documents