Publications of the Institute for Electrical Power Research VEIKI
I . }•. г.'
Mitteilungen des Forschungsinstituts für elektrische Energie VEIKI
'. £ "т.
? '
i?
I;
СООБЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО НАУЧНО- ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ИНСТИТУТА (ВЭИКИ)
1978
Í: fe
"I
-' ''ti'-
A tudományos közleményeket szerkeszti a Szerkesztő Bizottság A Szerkesztő Bizottság elnöke: d r . Reményi Károly a műszaki tudományok doktora tudományos igazgatóhelyettes
"ví
A Szerkesztő Bizottság titkára: He s sky Judit műszaki titkár A Szerkesztő Bizottság tagjai: dr.Bókay Béla a műszaki tudományok kandidátusa tudományos főosztályvezető dr.Boross László a műszaki tudományok kandidátusa tudományos főosztályvezető Füzér István főosztályvezető d r . X a r s a i Károly a műszaki tudományok kandidátusa tudományos főosztályvezető dr.Nagy Olivér a kémiai tudományok kandidátusa tudományos főosztályvezető dr.Szaniszló Mihály a műszaki tudományok kandidátusa tudományos főosztályvezető
! • ' '
v Kiadásért felel: d r . Vajda György a Villamosenergiaipari Kutató Intézet igazgatója Készült 600 példányban,25,5A/5 iv terjedelemben a VE1K1 nyomdaüzemében 1979/208. F.v.: Vékony József
—
rt-
-I
Ш ;."< TARTALOMJEGYZÉK Oldal HŐENERGIATERMELÉS ÉS -ÁTALAKITÁS Horváth Ferenc Szemcseégés-modell illóégés és koksz fázisában
6
Dr.Szabolcs Gábor - Vörös László Széntüzelésű erőmüvek által okozott kéndioxid emisszió és a kénlekötés vizsgálata
13
Fodor László - Gösi Péter - Dr,Keresztes Sándor - Pohl Oszkár Nagy erőmüvek hűtési rendszerének kialakítása
2O
Holló Előd Atomerőmüvek számitógépes zavarelemzése
34
• .
Horváth L.Gábor A primérköri vízrendszer mennyiségi elemzésére alkalmas számitógépes program
40
Siklóssy Péter Reaktorhidraulikai modellvizsgálatok
48
ERŐMÜVI ÉS IPARI VÍZKEZELÉS
г- i
Dr.Ambrus Györgyné - Civin Vilmos Vízoldali lerakódások és forrásaik erőmüvi kazánokban
55
Civin Vilmos - Szabó János folyamatosan mért vízkémiai jellemzők elemzésére kidolgozott módszer
65
Dékán János - Mosó Dezső - Szabó János Változó terhelésű nagy erőmüvi blokkok viz - gőz rendszeri korróziójának ellenőrzése H 2 méréssel :
75
Dr.Ambrus Györgyné - Fráter István - Koltai Péter 5 m /h teljesítményű kétáramú ioncserélő berendezések kísérletei
83
VILLAMOSENERGIA-ÁTVITEL Dr.Mihálkovics Tibor Nagyáramú tokozott sínek
93
Jermendy László Áramkötések sugárzásmentes kialakítása a 750 kV-os távvezetékek feszitőoszlopaira
Ю2
Jermendy László 750 kV-os alallomási feszitőlancok szerelvényeinek sugárzási vizsgálatai
11О
Güntner Ottó 750 kV-os köteges vezetők vizsgálata
117
Besze Jenő 750- kV-os távvezeték modell
127
1-
Ш
%
,
1,
"1
, I-
Bognár Alajos - Lázár Kálmán - Szabó Zoltán Müanyagbevcnatok fejlesztése fémtokozott kapcsolóberendezések gyüjtösin szigeteléséhez , . .
134.
Bognár Alajos - D r , Kársai Károly Részleges kisülések vizsgálata nagyteljesitményü r nagyfeszültségű és transzformátor modellben ,
142
Dr. Kársai Károly - d r . Kerényi Dénes - d r . Kertész Viktor Transzformátor többletveszteségeivel kapcsolatos kísérletek
transzformátorokban
,
156
RENDSZERIRÁNYÍTÁS, VÉDELEM, AUTOMATIKA Hadik Zoltán - Dr.Szaniszló Mihály Központi Diszpécser Központok számitógépes üzemirányítása
164
Bechtold Béla - Kovács Kálmán A magyar villamosenergiarendszer központi szabátyozásának kialakítása , , , , Kovács József - Dr.Weingart Ferenc Sugaras középfeszültségű komplex védelme és automatikája
172 „•
183
SZÁMÍTÁSTECHNIKA Dr.Bókái Béla Statikus stabilitás ellenőrzése a kislengések módszerével Böszörményi László - Dr.Horniák Gábor A VEIKI R-40 számitógépnél megvalósított távadatátviteli rendszer
ffi! '*
194. 2OO
г
II
•ÁTALAKÍTÁS A fejezet cikkeinek szerzői
FODOR LÁSZLÓ tudományos mvtnkatárs GÖSI PÉTER tudományos munkatárs HOLLÓ ELŐD tudományos munkatárs
•I
HORVÁTH FERENC tudományos csoportvezető HORVÁTH L.GÁBOR tudományos munkatárs
DR.KERESZTES SÁNDOR a műszaki tudományok kandidátusa tudományos főmunkatárs POHL OSZKÁR tudományos osztályvezető SIKLÓSSY PÉTER tudományos munkatárs DR.SZABOLCS GÁBOR a műszaki tudományok kandidátusa tudományos tanácsadó VÖRÖS LÁSZLÓ tudományos osztályvezető
ÉL:;
,.; 1
j '
Jut:
Horváth Ferenc BARNAKŐSZÉN SZEMCSÉK ÉGÉSÉNEK MATEMATIKAI MODELLJE AZ ILLŐ- I S A KOKSZÉGÉS FÁZISAIBAN Megfelelően kis méretű szénszemcsék esetén az illó- és a kokszégés fázisai elkülönülnek. Az illóégés sebességét a szemcse makropórusai és a környezi) gázfázis közötti energiatranszport vezérli. A kokszégés sebességét a makropórusokon belüli diffúzió és kémiai reakció eredő sebessége határozza meg. Akarbont lebontó reagens csak egy bizonyos mélységig képes behatolni a szemcse belsejébe. Az elméletilegfelállitott modell kísérleti ellenőrzése az illóégés stádiumában egy, a koksz szemcseégés stádiumában három barnakőszén féleségre történt meg, F . Horváth
1. ;•
A MATHEMATICAL MODEL FOR THE COMBUSTION OF BROWN COAL GRAINS IN THE VOLATILE AND COKING COMBUSTION PHASES In the case of coal grains of appropriately small dimensions, the volatile and coking combustion phases are separated. The velocity of volatile burning is controlled by the energy transport between the macropores of the grain and the ambient gas phase. The velocity of the coking combustion is determined by the resulting velocity of the diffusion and chemical reaction inside the macropores. The reagent decomposing carbon can penetrate the interior of the corn only to a certain depth. The experimental test of the theoretical model has been carried out on one type of brovm coal for volatile combustion and on three types for coking combustion.
:•§•,•
F . Horváth MATHEMATISCHES MODELL FÜR DIE VERBRENNUNG VON BRAUNKOHLEKÖRNERN IN DER VERFLÜCHTIGUNGS- UND VERKOKUNGSPHASE BeientsprechendkleinenKohlekörnern trennen sich die Verflüchtigungs- und die Verkokungsphase. DieGeschwindigkeitder Verflüchtigungsphase wird durch den Enórgiatransport zwischen der Gasphasenumgebung und den Makroporen der Körner gesteuert. Die Geschwindigkeit der Verkokung •wirdbestimmtdurchdieresultierende Geschwindigkeit der Diffusion und der chemischenReaktioninnerhalbder Makroporen. Das das Karbon zersetzande Reagens kann nur bis zueiner gewissen Tiefe ins Innere der Körner eindringen. Die experimentelle Kontrolié des theoretisch aufgestellten Modells wurde in der Verflüchtigungsphase für eine Braunkohleart, in der Verkokungsphase für drei Braunkohlearten vollzog^n.
Хорват, Ференц МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СГОРАНИЯ ЗЁРН БУРОГО КАМЕННОГО УГЛЯ В ФАЗАХ СГОРАНИЯ ЛЕТУЧИХ И КОКСА При наличии угольных зерн соответствующего малого размера фазы сгорания летучих и кокса отделяются друг от друга. Скорость сгорания летучих управляется знерготранопортои меаду накропораии зерн и окружающей газовой фазой. Скорость сгорания кокса определяется диффузией внутри ыакропор и результирующей скоростью химической реакции. Реагент, способствующий выделению карбона, способен вникать во внутрь зёрна только до определенной глубины. Экспериментальный контроль теоретически построенной иодели осуществлен для стадии сгорания летучих на один вид бурого каменного угля, а для стадии сгорания зёрн кокса на три вида бурого каменного угля.
IS, ¥'••
4
"
;.•>••••-
1. Az égésfolyamat általános leírása A szénszemcsék gyulladása és égése több fázisra bontható. A szemcsék a kezdeti felmelegedésük és száradásuk után képlékennyé válnak. Ennek során a szemcsék túlnyomó hányada közelítően gömb alakot vesz fel, a szemcséken belül nagy méretű pórusok, makropórusok alakulnak ki. A makropórusokat körülvevő szénanyag mikropórusos. Feketekőszén szemcsék esetén gyakran találhatók olyan szélsőséges esetek i s , amikor a szemcsén belül egyetlen igen nagy makropórus van, a szénanyag pedig e körül vékony réteget alkot. Ezt a szemcse szerkezetet ballon típusúnak nevezik. Természetesen vannak összetettebb belső szerkezetű szemcsék i s , melyeknél a makropórusok száma egynél több. A barnakőszén szemcsék belső szerkezete a képlékeny átrendeződés után rendezetlen rácsszerkezetre emlékeztet. Ebben az esetben a makropórusok száma igen nagy, a makropórusok a rácsszerkezetet körülölelő teret alakítják ki. Afeketekőszén-szemcsék belső strukturális átrendeződése Д5О-55О°С között zajlik l e . Ennek során nem éghető gázkomponensek, az un. nem éghető illó szabadul fel. A gázkeverék elsősorban H 2 O és CO 2 molekulákat tartalmaz. Kevés СО, CH, és nyomokban egyéb szénhidrogének és kénhidrogén is kimutatható a keverékben. Barnakőszén és lignit esetén a nem éghető illó felszabadulásának hőmérséklet-tartománya 35O-45O°C-ra tehető. A nem éghető illó termikus lebontásának energiaigényét elsősorban a szemcse körüli határrétegen keresztüli hővezetés fedezi. Az irodalomban található adatok szerint ez az energiaigény nem jelentős, ezért feltehető, hogy a szemcsehőmérséklet kis különbséggel követi a felmelegedő gáz hőmérsékletét. A nem éghető illó felszabadulása után a mikropórusos szénanyagban levő kátrányból, ill. a nehéz szénhidrogénekből megindul az éghető gázkomponensek, az éghető illó felszabadulása és égése. Az éghető illó termikus bomlásának helye a makropórusok felülete. A bomláshoz szükséges energia a szemcse körüli határrétegen és a makropórusokon keresztül vezetéssel jut el a környezetből a makropórusok felületéhez. A felületen lebomló illó anyag a makropórusokon keresztül jut ki a szemcse körüli határrétegbe. A szénszemcséket hordozó gáz oxigéntartalma következtében az illó anyag elég. Ez az égésfolyamat intenzív, a reakciózóna a szemcsét körülvevő vékony gömbhéjba esik. Innen hővezetés révén számottevő energia jut vissza a makropórusokhoz. Az illófelszabadulás és égés sebességét a termikus bontáshoz szükséges energia transzportja vezérli. Az éghető illó égése a szemcsétől meglehetősen nagy távolságban zajlik le. Az illóégéshez szükséges oxigén kívülről, diffúzió révén jut el a lángfronthoz. Az igen magas helyi hőmérséklet következtében a kémiai reakciósebesség nagy, ennek megfelelően a helyi oxigénkoncentrációkicsi .praktikusan zérus. A lángfronton belül oxigén nincs. Tekintettel a r r a , hogy a szemcséből távozó éghető illó szénhidrogén molekulái a lángfronton belül nem találkoznak oxigénnel, továbbá a hőmérséklet magas, a szénhidrogén molekulákból és az esetleg jelenlevő CO^-ből is korom képződik. A lángfronton belül képződő korom következtében a szénpor láng erősen világit az illóégés során. A lángfrontban a gázmolekulák azonnal elégnek, a koromrészecskék azonban nem. A korom égése a szemcsétől már olyan távolságban játszódhat le, hogy a koromégés következtében felszabaduló energia közvetlenül már nem hat vissza a szénszemcsére, nem befolyásolja az illóégés sebességét.
;- •
A szénszemcse illóanyag tartalmának felszabadulása után visszamaradó koksz szemcse-égésének jellemzése során ismételten hangsúlyozzuk a. szemcsén belüli makropórusok szerepét. Véleményünk szerint a kokszszemcse karbontartalma szénmonoxid formában távozik el a szemcséből. A szénmonoxid oxigén jelenlétében a szemcse határrétegében alakul át széndioxiddá.
••
í
í
4
i A szénmonoxid határrétegen belüli égését ugyanúgy jellemezzük, mint az éghető illó határrétegen belüli égését. A jelentős hőfelszabadulással járó szénmonoxid égés következtében a lokális gázhőmérséklet magas, a kémiai reakciósebesség nagy, az oxigén lokális koncentrációja kicsi. A szénmonoxid égés zónáján belül, igy a kokszszemcse makropórusaiban is, oxigén jelenlétével nem számolhatunk. A kokszszemcse karbon tártaim át a nagy koncentrációban jelenlevő széndioxid molekulák bontják le a makropórusok felületén. Ennek következtében a makropórusok mérete nő. A makropórusokon keresztül a szemcse belsejébe diffundálódó széndioxid karbon jelenlétében szénmonoxiddá alakul, A szemcse belseje felé haladva a széndioxid koncentrációja rohamosan csökken, A szindioxid-koncentráció zérusra csökkenve kizárja a kémiai reakció lehetőségét. A karbon-széndioxid közötti reakció a kokszszemcse belsejében egy véges vastagságú gömbhéjba esik. A reakciózónán belül levő kokszszemcse-mag makropórusait szénmonoxid tölti ki. Az érintetlen mag és a kokszszemcse pillanatnyi átmérőjének hányadosa barnakőszén koksz esetén állandó, a szemcse látszólagos tömegsürüsége a kiégés során nem változik. A kokszszemcse külső felületén a reakciófelület gyakorlatilag zérus, mivel a makropórusok mérete itt már olyan nagy, hogy közöttük számottevő anyag nincs. A széndioxid-karbon közötti reakció mellett további reakciók is felléphetnek, melyek során a kokszszemcse hidrogéntartalma is felszabadul. A hidrogén oxidációja szintén a szemcse körüli határrétegben zajlik le. A kokszszemcse ásványi-anyag-tartalma igen kis méretű cseppecskékké olvad össze a növekvő makropórusok között. Ezek a cseppek azután eltávoznak a kokszszemcséből. Ha az eredeti szénszemcse ásványi-anyag-tartalma jelentős, úgy a hamu szerepe a fent vázolt folyamattól eltérhet. A szemcse hőmérsékletét az energiamérleg határozza meg. Fel kell tételeznünk, hogy a kokszszemcsén belül, a reakciózónában, a makropórusokat kitöltő gáz hőmérséklete eltár a mikroporózus kokszanyag hőmérsékletétől. A szilárd anyagon belüli hővezetés és sugárzásos kölcsönhatás révén a szilárd anyag hőmérséklete gyakorlatilag helytől független állandó. A makropóri ^icat kitöltő gáz hőmérséklete azonban már korántsem az, hiszen a makropórusok közötti hővezetés kevésbé intenzív. A makropórusok közötti hővezetés differenciálegyenlete és a széndioxid diffúzióra vonatkozó differenciálegyenlet egymáshoz hasonló. A peremfeltételek is azok, ezért a differenciálegyenletek megöldásaiközöttis hasonlóság van. Ezt a körülményt a matematikai modell felállításánál kihasználjuk. 2. Az illóégés matematikai modellje Az illófelszabadulás sebességét a bomlási folyamathoz szükséges energia transzportja vezérli. Tekintettel a r r a , hogy a bomlás helyeként a makropórusok felületét tekintjük, ezért az energia-transzportot amakropórusok felülete és a szemcsét környező gázfázis között vizsgáljuk. Накэд jelöli az egységnyi makropórus felületre vonatkoztatott energiacsere tényezőt a szemcsét körülvevő gáz és szénanyag között, továbbá T„ a gázhőmérséklet, T az illóbomlásra jellemző állandónak tekintett szénhőmérséklet, akkor a szénanyag egységnyi makropórus felületen időegységenként k^. . / T Q - T / energiát vesz felvezetéssel. Ha az illó határrétegen belül elég, akkor T bomlási hőmérséklet helyébe
s
T ~s С . £ L
redukált bomlási hőmérséklet lép, ahol WQ a szemcsét körülvevő gáz oxigéntartalma /kg/kg/, Cp/kJ/kg/K/a gázkeverék fajhője, yB^ a határrétegen belüli illóégés sztöhiometrikus oxigénigénye /kg/kg/, H L a határrétegen belüli reakciók során felszabaduló energia /kJ/kg/.
\ •'
if;.
Abban az esetben tehát, ha az illó meggyullad és elég a szemcse határrétegében, a makropórusokhoz jutó energiaáram megnő, a bomlási folyamat felgyorsul. Az illóégés lángfrontján belül a szénhidrogén molekulák termikusán szétesnek koromra és hidrogénre, igy a H L , / 3 L reakcióparaméterek nem tartalmazzák a koromégés hatását, mivel a korom égése a határrétegen kívül játszódik le. A kw energiacsere tényező számértéke jól becsülhető a szemcsén kivüli hővezetésre jellemző tthőátadási tényező számértékével, mivel a szemcsén belüli hővezetés energiacsere tényezője lényegesen nagyobb CH-nál:
ahol <^a gázkeverék hővezetési tényezője, <ía szemcse időbeni állandónak tekintett átmérője. Ha az egységnyi tömegű illó lebontásának energiaigénye H , a makropórusok összfelülete S j . , a szemcse pillanatnyi tömege M, akkor az illóbomlás energiamérlege: dM T H " S / " " S M • км • Ha bevezetjük a relatív éghetőanyag-tartalom fogalmát, azaz éghető tartalom kezdeti éghető tartalom
к
akkor az M kezdeti tömegű és h illóégés során
kezdeti hamutartalmú száraz szemcse pillanatnyi tömege az
M = M o . [/l-hQ/ . u + h j A szemcsetömegnek ezt az előállítását az energiamérlegben felhasználva, azt átrendezve, ez illóégés differenciál-egyenlete: du 2 AG ЛГ Т, »\ ahol hj^ = H o . M ( l - h ) / S j . az illó teljes lebontásának egységnyi makropórus felületre vonatkoztatott energiaigénye, mely paramétert a szénre jellemző állandónak tekintünk. Az egyenletben a Aghővezetési tényező értékét a T „ gázhőmérsékleten számithatjuk. Az illóégés differenciálegyenlete helyesen tükrözi a kisméretű szénszemcsék illójának empirikusan meghatározott kiégését. Állandó gázhőmérséklet és gáz oxigéntartalom esetén az illófelszabadulás ideje a szemcseátmérő l i n e á r i s függvénye. A Brieskei brikettgyár elektrofilterében leválasztott szénporra vonatkozó k í s é r l e t i adatokat feldolgozva: h M = 4 8 , 2 kJ/m 2 az egységnyi makropórus felülethez tartozó éghető illó kötési energia, Tg = 1192 К az éghető illó bomlás jellemző hőmérséklete és a szemcsét körülvevő lángfrontban az illó égést С
^
=4955 К
viszonyszám jellemzi. Ez az arány megfelelő összhangban van azzal a feltételezéssel, hogy az éghető illó összes szénhidrogén molekulája koromra és hidrogénre esik szét a lángfront előtt és a korom nem ég el a lángfrontban.
te,.. mш
W
1 ! '•!
Ш': 3. Kokszégés matematikai modellje A kokszégés folyamatában meghatározó szerepe van a fixkarbont lebontó reagens /CO 2 ü l . H2O/ szemcsén belüli diffúziójának. A kokszszemcse és a reagens közötti kémiai reakció csak a makropórusok felületén lehet számottevő, mivel a nagy gázmolekulák nehezen tudnak bejutni a mikropórusokba. A kémiai reakció következtében a reagens, a diffúzió révén, nem tud a kokszszemcsébe teljesen behatolni. Egy bizonyos £±(p -vei jelölt relatív átmérőjű gömbön belül nincs reagens, azaz kémiai reakció sem lehet, a kokszszemcse ezen belső magja változatlan, A matematikai modell felállításánál azzal a feltételezéssel élünk, hogy ennek a magnak mérete a kokszszemcse külső méretével arányosan csökken, azaz A«p idó'ban állandó. Ennek az a következménye, hogy a kokszszemcse látszólagos tömegsürüsége a kiégés során állandó, A A(p relatív méretű magon kívül a makropórusok mérete a kémiai reakciók következtében a szemcse külső határa felé haladva fokozatosan n ő . A szemcse külső határánál a makropórusok már olyan nagyok, hogy a külső reakciófelület gyakoi-latilag elhanyagolhatóan kicsi. Nem részletezett levezetés eredményeként a kokszszemcse külső geometriai felületének egységére vonatkoztatott fixkarbon tömegfogyás m = 3 . (l - A
§—
. kR . С
' • й -- -
r ,
k"
I •
fi-
2
[kg/m s]
összefüggés szerint alakul a makropórus felületeken fellépő reakciók és a belső diffúzió egyensúlya következtében, ahol R [m] a kokszszemcse pillanatnyi sugara, k-nQn/s] reakciósebességi állandó a pórusfelületen, С [kg/m J reagens mennyiség a kokszszemcse külső felületénél, (J [m] a makropórusok átlagos átmérője a koksz gyulladása előtt. A 'fixkarbont lebontó CO 2 és HgO molekulák felületnél fellépő koncentrációját abból a feltételből határozzuk meg, hogy az adott mennyiségű fixkaroon lebontásához szükséges reagens mennyiségének diffúzió révén el kell jutnia a szemcse határához. A kokszszemcse határrétegében elégő szénmonoxid és hidrogén következtében a szemcsétől távoli reagens koncentráció gyakorlatilag nem hat a fixkarbon lebomlásának sebességére. A reagens diffúzióra vonatkozó differenciálegyenletet megoldva, a reagens W [kg/kg]mennyisége a kokszszemcse felületénél: 1 +3+ %s W .(l-e P e )
f,-
ahol G
P [kg/kg] Ps [kg/kg] R .m
a szemcsét körülvevő gáz oxigéntartalma, a fixkarbon tökéletes elégéséhez szükséges oxigén mennyisége, egységnyi fixkarbon lebontásához szükséges reagens mennyisége,
Peclet szám, a diffúziós együttható reciprok átlaga a szemcse teljes határrétegében. Tekintettel a r r a , hogy Pe kicsi, igy közelítés alkalmazható, ahol •i-t
13
az oxigénhatás erősitési tényezője.
10
V'í
ч-ч
-f
?••-
Ha a gáz tömegsürüség a kokszszemcse külső felületénél о , akkor С s = 4©s . W s
A fixkarbon fajlagos tömegfogyását az egyenletekből meghatározva: W„
|
ahol
4- «V*
,r : i' íj; ';,
A kokszszemcse égésének sebességére levezetett összefüggés szerkezetében hasonlít az irodalomban közölt összefüggésekhez annak ellenére, hogy általában a fixkarbon és oxigén közötti közvetlen reakciókkal számolnak. Lényeges különbség azonban az, hogy a Kp reakciósebesség most függ a szemcse pillanatnyi sugarától, másrészt megjelent a Kp-ben a S/P s nagyságú korrekció. Ha f-val jelöljük a szemcse látszólagos tömegsürüségét a kokszégés fázisában, akkor a tömegmérleg egyenlet
q-
dt
alakban irható. Ha m képletében KR < < K^, mely kisméretű szemcsékre mindig igaz, a gyobbakra pedig a kiégés végső fázisában, úgy
na-
m = K R . WG azaz a tömegmérleg du
1 U
alakban irható, ahol u a relatív éghetőtartalom /arányos a szemcsméret köbével/ és a koksz égés Tg időparamétere =9
K jj
Н1_-А У )
R4
«
G
formulából s z á m i t h a t ó .
Abban az esetben, ha a makropórusok kezdeti mérete arányos a szénszemcse kezdeti méretével /és ez a kísérleti adatok feldolgozása értelmében kis szemcsékre igy is van/,a kokszégés ideje is arányos a szénszemcse kezdeti méretével. Az 1/ T K együttható függ a szemcse hőmérsékletétől. A makropórusokon belüli diffúzió és hővezetés hasonlósága következtében bizonyítható, hogy a szemcsehőmérséklet csak a szemcsét körülvevő gáz hőmérsékletétől és oxigéntartalmától függ. Ha ezek a paraméterek a kiégés során állandók /ezt valósítjuk meg az ejtőcsöves kísérleti berendezésben/, állandó lesz a T~paraé méter is.
11
If»*
if* A Brieskei szénpor koksz T^ paramétere a kísérleti adatok alapján 1
37,5 W r
к
J—-
/T G -700/ G
formulákból megfelelő pontossággal becsülhető. A visontái és bükkábrányi lignitekre pedig 36.0.W
/T
G
.910/
összefüggést kaptuk, A fenti kifejezésekben a <£, kezdeti szénszemcse átmérőt ju-ban kell behelyettesíteni . Az u relativ éghetőtartalom a kokszégés fázisában minden esetben exponenciálisan csökken az égési idő növekedésével. Д. Összefoglalás A barnakőszén szemcsékre felállított matematikai modell több ponton lényegesen eltér az irodalomban ismertetett modellektől. Annak ellenére, hogy a levezetések bonyolultak, a relativ éghetőtartalom változására eredményként kapott összefüggések igen egyszerűek, Ki kell emelnünk azt, hogy az illóégés követésére ajánlott összefüggés felhasználható a szénporlángok gyulladásának vizsgálatánál, A kokszégés modellje pedig az éghető veszteségek becslésére alkalmas. Az égésmodell egyszerűsége miatt a szénporlángok digitális szimulációja nem túlzottan memória és gépidőigényes.
í ••'•
\
•
*••>•
12
•»
! •
ÍV. -1
Dr. Szabolcs Gábor - Vörös László SZÉNTÜZELÉSŰ ERŐMÜVEK ÁLTAL OKOZOTT KÉNDIOXID EMISSZIÓ ÉS KÉNLEKÖTÉS VIZSGÁLATA
-?,•••
A különböző erőmüvekben, egymástól eltérő tulajdonságú szenekkel végzett vizsgálatok szerint általánosan megállapítható, hogy a kéndioxid emisszió szempontjából nem az éghető kéntartalom, hanem az összes kéntartalom a mérvadó. A kazán terhelésévelakéndioxid emisszió lineárisan növekszik, mig a légfeleslegtényező változása és az emisszió között határozott összefüggést nem találtunk. A hamuban ténylegesen lekötött kén és a hamualkotók által elméletileg leköthető kénmennyiség között - a vizsgált kazánberendezések különbözősége ellenére - határozott kapcsolat mutathatí ki. Ugy tűnik, hogy az emittáltkéndioxid mennyisége döntő mértékben a hamuösszetételből és a fajlagos összes kéntartalomtól függ. Dr.G. Szabolcs - L. Vörös INVESTIGATION OF SULPHUR DIOXYDE EMISSION AND SULPHUR BINDING CAUSED BY COAL FIRED POWER PLANTS According to investigations made in different power plants and with different coal types we it can be generally stated that, from the point of view of sulphur dioxyde emission, the important factorisnot the combustible sulphur content but the total sulphur content. There is a linear, relationship between the loading of the boiler and sulphur dioxyde emission, while no definite relationship couldbefoundbetweenthechangeoftheairexcess factor and the emission. In spite of the dissimilarity of the investigated boilers, it can be proved that a definite relationship exists between the sulphur actually bound in ash and the sulphur quantity that can theoretically be bound by the ash components. The quantity of the emitted sulphur dioxyde seems to depend mainlyon the composition of the ash and on the specific total sulphur content.
11'
ш
D r . G . Szabolcs - L. Vörös UNTERSUCHUNGDER VON KOHLÉNKRAFTWERKEN VERURSACHTEN SCHWEFELDYOX1D EMISSION UND DER SCHWEFELB1NDUNG Auf Grund а т in verschiedenen Kraftwerken mit Kohlearten unterschiedlicher Eigenschaften gemachten Г tersuchungen kann allgemein festgestellt werden, dass für die SchwefeldioxydEmissionnichtdie verbrennbare Schwefelmenge,sondern die gesamte Schwefelmenge ausschlaggebend i s t Mitder Kesselbelastungwachstdie Schwefeldioxyd-Emission linear, wahrend kein ausgeprágter Zusammenhang zwischen der Emission und der Anderung des Luftverhaltnisses gefunden werden konnte. Trotzder Verschiedenheit der untersuchten Kesseleinrichtungen konnte einkcnkrete Zusammenhang zwischen der in der Asche tatsachlich abbindbaren Schwefelmenge unddervon den Aschenkomponenten theoretisch abbindbaren Schwefelmenge gefunden werden. Es scheint,'dassdie Menge des emittierten Schwefeldioxyds entscheidend von der Zusammensetzung der Asche und dem spezifischen Gesamtgehalt an Schwefel abhangig ist.
s
гг
д-р Саболч, Габор - Вёрёш, Лаоло ИССЛЕДОВАНИЕ ЭМИССИИ ДВУОКИСИ СЕРЫ, ВЫПУЩЕННОЙ УГОЛЬНЫМИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯМИ, И СВЯЗАНИЯ СЕРЫ На основе испытаний отличающихся по своим свойствам углей, осуществленных на разных электростанциях, можно сделать общий вывод: с точки зрения выбросов серной кислоты существенным является не горячее оерооодержание, а общее оеросодержание. По мере нагружения котле линейно увеличивается выброс серной кислоты, причём между изменением избытка воздуха и выбросом чёткой взаимосвязи не обнаружено. Несмотря на разнообразие рассматриваемого котельного оборудования, между фактически связанной в золе серой и количеством оеры, которое теоретически может быть связано отдельными составляющими золы, выявляется чёткая вааимосвяэь. Нам представляется, что количество выброса двуокиси серы Б значительной нерв зависит от состава золы и общего удельного содержания серы.
13
¥
A VE1KI1974. óta végez vizsgálatokat különböző erőmüvekben a kéndioxid-emisszió meghatározására. Az energiaipar helyzeténél fogva a koncentrált szennyező-források közé tartozik. Egy forrás - az erőmű nagyságától függően - sok kéndioxidot emittál, de a kibocsájtás általában magas kéményeken keresztül történik, ami a környezeti koncentráció szempontjából kedvező. Felmerül a kérdés, hogy vajon az egyes erőmüvek kéndioxid-emisszióját milyen mértékben befolyásolja az eltüzelt szén fajtája. Kizárólag a fűtőértékre vonatkoztatott kéntartalom a döntő, vagypedig szerepet játszanak a tüzeléstechnikai és üzemi paraméterek is, a kazán konstrukciója és az eltüzelt szénfajta hamualkotóinak kénlekötő-képessége? Ezeknek a kérdéseknek a vizsgálatára elvégzett mérések során sok ismeretet szereztünk. Hivatkozunk itt az 1, 2, 3 és 4 alatti jelentésekre, amelyek a Pécsi, Oroszlányi, Ajkai és a Gagarin Hőerőműben készült vizsgálatainkat részletesen tartalmazzák. A cikkben az eddigi vizsgálataink során nyert eredményeket foglaljuk össze, mivel az ismeretanyag lehetőséget ad összehasonlításra és következtetésekre. A vizsgált erőmüvekben eltüzelt szén fajlagos kéntartalma 8 g/1000 kcal /4186,8 kj/-tól /Gagarin/ 16,5 g/1000 kcal /4186,8 kJ/ /Oroszlány/ változott. 1. Mérési és értékelési módszer Akéndioxid-emisszióésakénlekötésüzemiill. tüzeléstechnikai paraméterektől való függésénekvizsgálatátavizsgálterőmüveknéllényegében azonos módszerrel végeztük. Ezek részletei az egyes vizsgálatokról szóló jelentésekben megtalálhatók. Az általában követett módszer röviden összefoglalva a következő.
ti
I
i;
Akéndioxid-emissziómennyiségimeghatározása a füstgáz CO2 és SOj tartalmának folyamatos műszeres mérése alapján történt. A gázösszetétel meghatározására használt mérőműszer infravörös abszorpciós összehasonlitás elvén mért, tipusa: Siemens Ultramat2. Egyes esetekben összehasonlitásill. ellenőrzés céljára URAS 2T gázelemzőt is használtunk, ill. a műszeres értékeket analitikai módszerrel ellenőriztük. Az eddigi mérési tapasztalatok alapján állítható, hogy a mérések legmegbízhatóbb pontja a kimenő füstgáz SO2 tartalmának mérése az ULTRÁMAT 2 műszerrel. Az eltüzelt szén, valamint a pernye és a salak kéntartalmának meghatározása vegyi elemzésseltörtént. Minden egyes erőműben végzett mér esnél általános probléma a mintavétel. Mig ugyanis a kimenő SOg regisztrálása folyamatos és a mutatott érték érzékenyen reagál a külső beavatkozásokra, addig a szénmintavétel szakaszos és nem mindig reprezentativ. Ehhez járul még, hogy a kéntartalom-meghatározási mód szabvány szerint is megengedett 0 , 1 % hibája bizonytalanságot okozhat a bemenő kénmennyiség számításánál. Ezzel indokolható, hogy mig az emittált SO« meghatározása gyakorlatilag pontosnak tekinthető, addig a hamu kénlekötésére vonatkozó adatokra egy ingadozási sáv adható meg. A távozó füstgázmennyiséget a kazánterhelés adatainak ismeretében v-Oo, vagy O, adatok felhasználásával számitással határoztuk meg, esetenként ezeket sebességméréssel is ellenőrizve. 2 . A vizsgálatok eredménye Az 1. sz. táblázatban összeállítottuk az egyes erőmüveknél a vizsgálati időszak alatt eltüzelt szén fűtőértékének, 1000 kcalra vonatkoztatott kéntartalmának, valamint a hamutartalmának alsó és felső határát.
'?4&л * , •-. s<,- -„
/ jsí:
Ж • ff \: l
l
1. sz. táblázat
•
Fűtőérték kT/kfi 9638 - 11865 5627 - 7515 9186 - 11053 11292 - 12120
Erőmű Pécs Gagarin Oroszlány Ajka
Hamutartalom %
49,1- 58,7 20,1 - 31,2 41,0 - 44,2 27.1 -29.1
S a /F/ 1000 /1000kcal /4186.8 kT/ c 8,74 - 10,42 4,48- 8,28 14,7 -17,3 3.88- 6.56
!
;••
I'
•"• ''
í
y-
i
2.1. A kazánterhelés és a kénemisszió összefüggése A kazánterhelés és az emittált kénmennyiség közötti kapcsolat az összes vizsgálatoknál jó közelítéssel lineáris, 1, ábra. Ez érthető is, mivel a bevitt tüzelőanyag mennyisége a terheléssel durván lineárisan növekszik. Értelmetlen azt várni, hogy az egyenesek a nulla pontba fussanak be, mivel a sok befolyásoló tényező miatt a terhelésváltozás - kénemisszió közötti kapcsolat értelmezésének csak a terhelési határok között van értelme. 2.2. A tüzelőanyaggal bevitt és emittált ill. a hamualkotókban 4 * lekötött kénmennyiség kapcsolata 3 i A bevitt és emittált kénmennyiség * 2 + közötti kapcsolat csak egy ingadozási —r Gagarin HőerömC 1 sávban adható meg. A szén- és pernye-mintavétel 1. alatt emiitett pon300 350 400 450 500 550 600 t/h tatlansága, valamint a vegyi elemzés hibája miatt a kénmérleg pontossága kg/h Kénemisszió • korlátozott. Analóg a helyzet a por• 2400 leválasztókhatásfok-méréséhez , ahol A 2200 ismert tény, hogy a hatásfok megállapítása a leválasztott /L/ és bemenő 2000 ^-Oroszlány 230 t/h /B/ pormennyiség mérésével jelentős ieoo f. hibára vezet. Ennek oka, hogy jó ha1600 tásfokú porleválasztó esetén L és В 1400 egymástól alig különböző mennyiség r ~~Pécs 210 t/h 1200 és bármelyikben elkövetett mérési hi/ ba az L/B hányados értékét jelentő1000 sen befolyásolja. A mérésnél elköve600 tett hiba annál a számítási módszernél Pécs 65t/h-j 600 jelentkezik legkevésbé, ahol két egy^AjkaWt/h / 400 mástól számszerűleg távolesо értéket használunk fel. Ez a porleválasztók200 ^Ajka 42 t/h kazónterbelés nál az emittált /E/ és a bemenő /B/ 1 1 1 t/h 0 20 40 60 00 Ю0 120 140 160 Ю0 200 220 mennyiség. A kénlekötés vizsgálatánál két i1. ábra lyen érték a lekötött/L/ és az emittált /E/ mennyiség. Ha a hányadost képezzük, úgy ez - ha mérésihibával ter100 t/h Hénemissiió
I?-
f
r
•*
/
/
9
rУ
•$i.
•' - í
helt is - adja a legjobb tájékoztatást a kénlekötési viszonyokról.
15
É
i/
Az
1 - к = g ' •»• 100 érték pedig az emittált és a tüzelőanyaggal bevitt kénmenny
ég vi-
ijpr
szonyára ad felvilágosítást. Az eredményeketa2. sz. táblázat foglalja össze, A táblázat tartalmazza a kénlekötésre vonatkozó eredmények szórását is, valamint az átlagértékekből számított /1 - k/ értéket.
•-• 4 4 .
2 . sz. táblázat Erőmű
Kazánteljesítmény t/h
Pécs
65 210 600 230 42 100
Gagarin Oroszlány Ajka Ajka
Kénlekötés
1 -к
7,7
+ 0,87
5,77 12,35 11,54 28,6 24,8
+ 1,17
92,3 94,23 87,65 88,46 71,4 75,2
+ 2,7 + 0,96
7 1,88 + 1,8
2 , 3 . A kénlekötés és a légfelesleg kapcsolata -475 t/tj, ЯЧ »/ Alégfeleslegváltozásátaz emisz85ОС A i szióra az Oroszlányi Erőmű kivételé90 4r 10 vel szintén vizsgáltuk. A vizsgála95 tok eredményei azonban nem engedik 5 meg következtetések levonását. A 2. Q, % ábránkénlekötést /k/ és a kénemiszsziót /1 - k/ ábrázoltuk az üzemi CO2 ill. O 2 érték függvényében. A GagaAjkai H.e. T00 t/h + 80 t/h 30 rin Erőműnél a légfelesleg csökkené& 60 t/h д О sével olyan tendencia tapasztalható, + •se mintha csökkenne a kénlekötés /ill. 1 20 növekedne a kénemisszió/. Ez a ten1 15+85 dencia az Ajkai Erőműnél pont fordí16 Mono CQ, % 75 13 14 12 tott, de már lényegesen gyengébb. A Pécsi Erőműre vonatkozó értékeknél túlzás lenne az eléggé szórt pontoknak Pécsi He. + 210 t/h % « 765 t/h bármiféle tendenciát tulajdonítani. 92 4 130 t/h Az eredmények értékelését meg93 nehezíti, hogy a légfelesleg megvál94 toztatása más paramétereket is megváltoztat, másrészt ingadozó a tüzelő95anyag kéntartalma i s . Nehéz ezeket a 4+9675 Mono CO, % hatásokat egy üzemi mérés keretein 13 14 12 75 belül különválasztani. Ugy tűnik, hogy 2. ábra egyes esetekben a légfelesleg csökkenése együtt jár a kénlekötés csökkenésével /pl. Gagarin Hőerőmű/, de - az eddigi mérések alapján - ezt az állítást nem szabad általánosítani. Gagarin He.
20 80-
t»
16
f
••£-
• I
2.4,
'Г
A kénlekötés és a füstgázhőmérséklet kapcsolata Aköveíkezőkben tárgyalt jelenséget csak a Gagarin Hőerőműben végzett méréseknél tapasz-
taltuk. Az 1974. évben a 4 . blokknál végzett tájékozódó méréseknél feltűnt, hogy az egyik mérő-
.; k.
helyen /az 1. sz. ventillátor nyomócsonkjában/ az SO2/CO2 arány a többi mérőhelyhez képest jelentős csökkenéstmutatott. Ezenahelyenafüstgázhőmérsékletisalacsonyabbvolt, /150-160 °C/ mint a többi mérőhelyen, ahol a hőmérséklet 170 °C felett volt. Határozottan úgy tűnt, hogy alacsonyabb füstgázhőmérséklet esetén csökken a füstgáz SO 2 koncentrációja. Az5. s z . blokknál ezt a jelenséget ellenőrizni kívántuk. A mérési eredményeket a 3. ábra mutatja. A füstgázhőmérsékletet a gázmintavevő szondával egybeépített termoelemekkel mértük. A hőmérséklet 120- 140°C között változott. Látható, hogy csökkenő hőmérséklettel a kénlekötés növekvő T- v
tendenciát mutat, A csökkenő hőmérséklet azonban egyben növekvő légfelesleFüstgózhabk "C
get is jelent, és ennek a hatása egybevág a 2. ábrán tapasztalható tendenciá-
3-
á b r a
val. Ugy tűnik, hogy alacsonyabb hőmérsékleten a maradék hamualkotókba
valamilyenvisszakötődés valósul meg pl. felületi abszorpció révén. A jelenség okainak tisztázása azonban üzemi vizsgálatok keretei között nem valósitható meg. 2.5.
A hamualkotók és a kénlekötés közötti kapcsolat A lekötési folyamatot alapvetően a felhasznált tüzelőanyag hamujának vegyi összetétele hatá-
rozza meg. Befolyásolhatják még a lekötési folyamatot a tüzeléstechnikai körülmények, amelyeknek hatása azonban részleteiben még nem teljesen ismert. Biztos azonban, hogy a kenet megkötni képes CaO és MgO /az egyéb alkotók nem döntő hatását elhanyagolva/ részaránya a hamuban
•se
lényeges szerepet játszik. Ezért vizsgálatainknál a hamualkotókat is meghatároztuk. A részletes analízisek a már hivatkozott jelentésekben találhatók.. E helyen csak a CaO és MgO befolyását tárgyaljuk. Az eredmények feldolgozásánál jellem-
ju =
"t
%)
lekötési hányadot tekintjük. /Az összefüggésben h a hamutartalom. / 3. táblázat
A lekötési hányados arra ad felvilágosítást, hogy a két alkotó által elméletileg leköthető kénmennyiség hányszorosa a tüzelőanyag kéntartal-
Erőmű
mának. A /i = 1 azt jelenti, hogy elméletileg az Összes kéntartalom le-
Pécs
0,6
köthető lenne. Ténylegesen azonban ez csak egy képességet jelent, és a
Gagarin
0,88
lekötés megvalósulásának mértéke annál nagyobb, minél nagyobb a lekö-
Oroszlány
0,9
tési hányados. A/x értékét a vizsgált erőmüvekre a 3. sz, táblázat tar-
1,96
talmazza, a hamuanalizisek CaO és MgO átlag értékeinek, valamint a tü-
Ajka
zelőanyag átlagos hamutartalmának és összes kéntartalmának alapján.
17
•;'s
АЛ. ábrán az elméleti lekötési hányados függvényében ábrázoltuk a tényleges lekötési tényezőt k-t. Ennek átlagértéke az egyes erőmüveknél a 2. sz. táblázatban található. /Pécset és Ajkát két-két átlagértékük átlagával vettük figyelembe/. Az ábrából világosan látható az elméleti lekötési képesség és a ténylegesen megvalósult lekötés erős öszszefüggése.
JO 28
/Ajka
26
24 22 20
Világosan kitűnik, hogy a kénlekötésre a hamu bázikus vagy savas jellegének döntő befolyása van, A valóságban megvalósul t kénlekötés a kazánok konstrukciójától, azok paramétereitől és a tüzelési módtól függetlenül az eltüzelt szén hamualkotóinak elméleti lekötési képességével mutat jelentős kapcsolatot.
16 16 14 12
Goc/orín . Oroszlány
10 8
6 4
V
/Pécs 0,6 0,6
1,0 1,2 1,4 1,6 1,0 2,0
Elméleti lekötési
hányados [ju]
Az elméleti és tényleges lekötési hányados közötti kapcsolat az eddigi mérések alapján: к = 13,47ju[%]
4.. ábra 3. Az eredmények összehasonlítása
и I
P-
Az előzőek alapján érdemes egybevetni a vizsgált erőmüvek kazánjainak kénemisszióját, ü l . a kénlekötést. Mivel a kazánok teljesítménye különböző, ezért összehasonlításra alkalmas képet úgy kapunk, ha az emissziót, ill. lekötést azonos teljesítmény esetén hasonlítjuk össze. Ez természetesen csak tájékoztató jellegű, de megengedhető, mivel a legerősebb befolyásoló tényező a kénlekötés szempontjából a tüzelőanyag fajtája. A200 t/h teljesítményre vonatkozó összehasonlítást 5. ábra mutatja. Az ábrán feltüntettük az egyes erőmüvekben használt szenek kénemisszióját meghatározó jellemzőket i s . A lekötött hányadot /4-/ jellemző oszlopot vonalkázással láttuk el. Az ábrábólkét hatás világosan tükröződik. Az egyik a szénfajtának a kénlekötésre gyakorolt befolyása. A másik a fajlagos kéntartalom /S„/F/ szerepe. Nyilvánvaló ugyan, hogy a növekvő fajlagos kéntartalom növekvő emissziót jelent, de az összehasonlítás azt is mutatja /v.ö. Ajka és Gagarin/, hogy a csökkent lekötőképességet a csökkent fajlagos kéntartalom kompenzálja. Az Oroszlányi Hőerőműnél két nem kedvező tényező egybeesése, nevezetesen nagy fajlagos kéntartalom és kis lekötési hányados okozza a lényegesen nagyobb kénemissziót. A. Következtetések Az eddig elvégzett vizsgálatokról szóló jelentések főbb következtetéseit az alábbiakbanfoglaljuk össze. 4 . 1 . Az eddigiekben nem tárgyaltuk csak az 1. .pontbanhivatkoztunk a r r a , hogy a tüzelőanyag összes kéntartalmát tekintettük az emisszió szempontjából mérvadónak.
18
N :
0, 1 0,13 0 , 3 6280 9630 10467
L: F: S8:
1,2 8
S ö /F: L •
ь
u:
2, 6 10, 4
3,8
16,5
12
12
6, 7
0,38
0,9
0, 6
0,.5
i/h
Az eddig elvégzett vizsgálatainknál ugyanis ki-
11304 K] 3,,4 12,,8 27 1 ,96
vételnélkülazttapasztaltuk, hogy a kéndioxid emisz-
«
9/4186.8KJ /1000 Kcal/ %
sziónagyob, mintamennyi a tüzelőanyag éghető kéntartalmábólkövetkezne. Ez arra enged következtetni, hogy a tüzelés során nem csak az éghető kéntartalomnakmegfelelő kénmennyiség távozik ela szilárd fázisból, hanem a még valamilyen formában vegyületben kctcttmennyiségjelentősrésze is átkerül gázfázisba. Az emittálható kénmennyiség szempontjából ezért a tüzelőanyag összes kéntartalma a mérvadó. 4.2, A kazán terhelése és a kéndioxid emisszió között jó közelítéssel lineáris a kapcsolat.
\03
E:
2,3
/,55
1,3
4.3. Az emisszió és a légfelesleg közötti kapcsolatra t/h
általánosítható kijelentést nem lehet tenni. A Gagarin Hőerőmű esetében úgy tűnik, hogy növekvő lég-
Y/S/SS/Л
felesleggel növekszik a kén lekötése a hamualkotókban.
Ezzel együttjáró hatásnak tűnik, hogy a füst-
gázhőmérséklet csökkenése 120-140 °C környezetében az emittált SO~ csökkenését eredményezi. Est a 5. ábra A kénlekötés /L/ és az emisszió /E/ összehasonlítása a vizsgált erőmüveknél
hatást csak a Gagarin Hőerőműben végzett vizsgálatoknál tapasztaltuk.
4.4. A kénemissziót, ill. a kénlekötést igen jól jellemzi a felhasznált szén hamualkotóinak kénlekötő képessége. Az elméleti kénlekötő képesség és a tényleges kénlekötés között, a vizsgált kazánberendez esek konstrukciójától és paramétereitől függetlenül, határozott kapcsolat mutatható ki. Ez esetleg felhasználható - a szénfajta hamuanalizisének ismeretében - az emisszió előzetes becslésére i s .
IRODALOM
[l]
MOLNÁR L.
Kéndioxid és poremisszió experimentális vizsgálata a Pécsi Hőerőműben VE1K1 jelentés HTF. 26/1974.
[2] MOLNÁR L . Kéndioxid emisszió és kénlekötás vizsgálata az Ajkai Hőerőműben VE1K1 jelentés HTF. 12/1975.
[3] MOLNÁR L.
Kéndioxid emisszió és kénlekötés vizsgálata az Oroszlányi Hőerőműben VEIKI jelentés HTF. 45/1975.
[4] MOLNÁR L.
Kénlekötés és kéndioxid emisszió tüzeléstechnikai paraméterektől való függésének vizsgálata gyömgyösi lignitre VEIKI jelentés HTF.22/1976.
& ' • •
19
Fodor László - Gősi Péter - dr. Keresztes Sándor - Pohl Oszkár NAGYERÖMlíVEK HŰTÉSI RENDSZERÉNEK KIALAKÍTÁSA
•" ílt" A feladat a jövőben létesülő lignit
és barnaszén
bázisú
erőmüvekhez készülő 500MW körüli
egységteljesítményű,
elpárologtató-rendszerű ter-
к'
mészetes huzatú hűtőtornyok hazaikivitelezéséhez szükséges
ismeretek megszerzése
volt. Ahütőtornyokhelyesméretezéséhez az elméleti vizsgálatok mellett sokrétű kisérleti munkára van szükség. Ahütőtoronymüködésétalapvetően a betét határozza meg. Az egyéb szerkezetielemek, igyavizszórókés cseppleválasztók legkedvezőbb kialakítása céljából is végeztünk
: fr
vizsgálatokat. Az optimális hűtőtorony tervezéséhez elengedhetetlen a teljes erőmű hidegvég műszaki gazdaságossági számítása,Az összköltséget elsősor ban a betét típusa, a torony átmérője, magassága és a keringtetett vízmennyiség
befolyásolja,
L, Fodor COOLING SYSTEM CONSTRUCTION OF BIG POWER PLANTS We had the task to acquire the necessary knowledge for the home construction of natural draft evaporator-type cooling towers with a unit power of appr. 500 MW for the lignite and brown coal based power plants to be constructed in the future. For the appropirate dimensioning of the cooling towers many-sided experimental work is needed beside the theoretical investigations. The functioning of the cooling tower i s basically determined by the lining. We have also made investigations into the most advantageous construction of other units, e.g. steam separators and water sprays. Technical-economic efficiency calculations for the entire cold end of the power plant are absolutely necessary for the designing of an optimal cooling tower. Total costs are influenced mainly by the type of lining, the diameter and heigh of the tower and the quantity of circulated water. L .Fodor GESTALTUNG DES KÜHLSYSTEMS GROSSKRAFTWERKEN Die AufgabebestandinderErwerbungvon Kenntnissen, notwendig fur die heimische Gestaltung von auf dem Verdampfungsprinzip arbeitenden Kühltürmen mit einer Einheitsleistung von ca. 500MW,die in den zukiinftig zu bauenden Kraftverken auf Lignit- und Braunkohlebasis verwendet werden sollen. ZurrichtigenDimensionierungderKühltürmeist ausser den theoretischen Untersuchungen auch eine vielseitiege experimentelle Arbeit nötig. Die Funktion des Kühlturms wird grundsatzlichvomEinsatzbestimmt. Auchzurbesseren Gestaltung der anderen Konstruktionsteile, s o z . B . der Streudüsen und der Tropfenfanger, wurden Untersuchungen gemacht. Bei der Konstruktion eines optimierten Kühlturms istdie Errechnung der technischen Wirtschaftlichkeit furdiekalteSeitedes gesamten Kraftwerks unerlasslich. Die Gesamtkosten werden in erster Linievom Typdes Einsatzes, vomDurchmesserundvon der Höhe des Turms und von der zirkulierenden Wassermenge beeinflusst. Фодор, Лаоло - Гёши, Петер - д-р Кереотеш, Шандор - Пол, Оскар РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ОХЛАВДЕНИЯ МОЩНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ Задача заключалась в приобретении знаний, необходимых для строительства в отечественных условиях градирен естественной тяги испарительной оиотеиы, иопользуемых на создаваемых в будущей электростанциях единичной иощноотьо ок. 500 Мвт, работающих на лигните или бурой угле. Для правильного расчёта градирен кроне т е о ретичеоких исследований требовались разнообразные экспериментальные работы. Работа градирен определяется в основной вставной чаотьв. В целях оптимальной разработки прочих конструктивных элементов, как равбрызгателей и каплеуловителей-, также выполнены исследования. Для разработки проекта оптимальной градирни обязательно необходимо выполнить технико-гконоиичеокий расчет "холодной стороны" всей электростанции. Общая стоимость определяется прежде всего типом вставной части, диаметром и высотой градирни, а такае количеством пиркулируемой воды. * • - •
20
.il I í AzOMFB-NIM megbízásából a VE1K1 - együttműködve az ERŐTERV-vei és a szaktervezők /IPARTERV, MÉLYÉPTERV/ szakembereivel - 1975-től foglalkozik a létesülő hazai nagy erőmüvekhez magyar tervezésű és kivitelezésű, tehát nyugati licencvásárlás, vagy külföldi beszállítás nélkül készülő hűtőtornyok kifejlesztésével. Az ERŐTERV előzetes vizsgálatai alapján a jövőben létesülő lignit vagy barnaszén bázisú erőmüvekhez 500 MW egységteljesitményü hűtőtornyok kialakítása célszerű. Így a munka a r r a irányult, hogymegszerezzük mindazokat az ismereteket, melyek egy 500 MW-os hűtőtorony tipus kivitelezéséhez szükségesek. A szóban forgó blokknagyság esetében csak természetes huzatú hűtőtorony jöhet szóba. Magyarországon ilyen nagy teljesítőképességű természetes huzatú nedves hűtőtorony még nem épült, az Inotai Erőműben üzemelő hűtőtornyok csak 30 MW-osak, Így érthető, hogy igen komoly fejlesztő- kutató munkának kellett megindulni, hogy az optimális hűtőtorony megépitésének feltételei megszülessenek. A vizsgálatok két irányban folytak. A szilárdságtani kérdésekkel aMÉLYÉPTERV koordinálásával a Budapesti Műszaki Egyetem Vasbeton Tanszéke, mig a technológiai berendezésekkel és a torony optimális kialakításával a VEIK! foglalkozott. A munka első fázisában külföldi irodalom tanulmányozása és a VE1K1 hűtőtoronnyal kapcsolatos korábbi munkái alapján javaslatok születtek a kutatás fő irányára. Foglalkoztunk a természetes huzatú elpárologtató rendszerű hűtőtornyok méretezési kérdéseivel, amelynek alapján az erőmüvi blokk optimális hideg végének kialakítása történhet. Az elméleti alapok tisztázása után laboratóriumi vizsgálatokra került sor. A laboratóriumi vizsgálatok elsősorban a hűtőtorony működését alapvetően befolyásoló hűtőtorony betétek vizsgálatára irányultak. E célból megfelelő kísérleti berendezést, egy un. függőleges szélcsatornát kellett létesiteni, mely tulajdonképpen a hűtőtorony egy részének természetes méretű eleme. A vizsgáló berendezés nemcsak a hűtőtorony betétek ellenőrző mérései r e alkalmas, hanem itt történik a hűtőtorony egyéb technológiai berendezéseinek /a vizszóróknak és cseppleválasztóknak/ a vizsgálata i s . Különleges célvizsgálatokra még további kísérleti berendezések is készültek, így a vizszóró szerkezetek eloszlás-vizsgálatára, valamint a betétek áramlási vizsgálataira.
Természetes huzatú elpárologtató rendszerű hűtőtornyok méretezési kérdései Az 1. ábrán a nedves hütó'tornyos rendszer vázlatos rajza látható. A hűtőrendszer /az erőmü hidegvége/ legfontosabb szerkezeti elemei a hűtőtorony, hütővizvezeték és szivattyú, valamint a kondenzátor. Az ábrán látható továbbá a hűtési rendszer hőmérséklet-viszonyait megadó hőfokdiagram. Anedves hűtőtoronyban lejátszódó bonyolult hő- és anyagcsere-folyamat számításának alapjait Merkel fektette le a 20-as években. Merkel a következő egyszerűsítő feltételeket vezette be: - a folyamat során bepárolgó vízmennyiség elhanyagolható; g j — = с , vagyis a Le-szám értéke egységnyi; - a fajhők és párolgáshő hőmérsékletfüggése elhanyagolható; - a határréteg hőmérséklete a jó vízoldali hőátadási viszonyok miatt megegyezik a vizhőmérséklettel.
21
i Turbina, kisnyomású rész
E feltételekkel az egyszerűsített Merkel-féle főegyenlet:
К
/1/
Az integrálás csak numerikusán végezhető el, Ш, közelítő módszerek Hutöbetéf
ismeretesek. A levegő i L entalpiája a !m
hötővizm&iny.
/2/
vcvdTv
egyenlet alapján határozható meg. A módszerrel nem számitható pontosan a hütőbetétet elhagyó levegő állapota, I '}'
ezért azt telitetoiek szokás venni.
'
•
!
•
•
У
Kondenzátor ^/* / A fenti egyszerűsítő nélkül
felirt
feltételek
differenciál-egyenlet-
rendszert megoldva а К elpárolgási számra nagyobb értéket kapunk, mint a közelítő módszerrel. E módszer alkalmazása bár lényegesen időigénye-
T,N
sebb [l] viszont igy a levegő állapot1. ábra
változása, esetleges túltelitődése /ködképződés/ is jól követhető.
L
Az egyszerűsítő feltételek közül a legnagyobb hibát a bepárolgott vízmennyiség figyelmen kívül hagyása okozza. Olyan egyszerűsített módszereket is kidolgoztak, melyek közelítőleg figyelembeveszik a vizmeMiyíség változásának hatását [2] . . ÍV.
t
Megállapíthatjuk, hogy a Merkel-módszer alkalmazásával általában az üzemi tervezési igényeket kielégítő eredményekhez juthatunk. A módszer kis időigénye miatt célszerűen alkalmazható a gazdasági optimumszámitásoknál. Bizonyos esetekben viszont - köd- és cseppképződés tanulmányozásánál, a hűtőtorony egyes részeiben lefolyó állapotváltozások vizsgálatakor, a termodinamikai egyensúly, vagyis a hülési határhőmérséklet megközelítésekor stb. - mindenképpen az egyszerűsítések nélküli differenciál-egyenletrendszert kell megoldani. A VE1KI mindkét móds z e r r e rendelkezik számítógép-programmal. A rendelkezésre álló nagymennyiségű tapasztalati adat alapján megállapitható, hogy egy adott hütőbetétnél a nedves hőcserére jellemző К -szám és a A=m, /m
relatív levegőmennyiség kö-
zött egyértelmű összefüggés áll fenn. A K^-szám elsősorban Л-tól függ, más mennyiségektől való függését elhanyagolva - ill. ezen mennyiségek értékét szűk határokon belül tartva - egy hütőbetét hütőképességét az alábbi egyenlettel jellemezheíjf-k: Kv=kAn. A k é s n konstansokat mérésekből határozhatjuk meg.
22
/3/
{'" '•' '*
A hütőbetét másik lényeges jellemzője a rajta átáramló levegő nyomásvesztesége. Szintéa kísérleti úton határozható meg, és az alábbi függvénykapcsolattal írható l e : A
Pbet = ^L f ' V L • %t ^ A sebesség hatványkitevője 1 és 2 közötti érték lehet, A hűtőtornyon átáramló levegő mennyiségének meghatározásához szükség van a torony Ap't légoldali ellenállására i s . Ez a betéten / A p ^ e t / és a cseppíeválasztón / Д р с з е р р 1 / létrejövő nyomásesésen kivül az egyéb járulékos /elsősorban a levegő belépésénél keletkező/ / Apta r / Tvyomásveszteségekből, valamint a "kilépési ellenállásból" tevődik öss^e. A "kilépési ellenállás": Д р ^ =
gkl'
Így:
/5/
Természetes szellőzésü tornyoknál ezt az ellenállást a hideg és a felmelegedett levegő sürüségkülönbségéből számitható huzat fedezi: Fentiek alapján a tornyokMerkelmódszerével történő méretezése, ill, a hütöttviz. hőmérsékletének meghatározása a következőképpen történik: a hütőbetéten átjutó m L levegő-tömegáram, m
viz-tömegáram, valamint a d o t t
A T
Л Т у hütőzóna és az i 1 L belépő levegőeníalpia ismeretében T y l és
m i a t t
v összetartozó/ értékeit addig változtatjuk, mig az alábbi - a / 1 / , /3/ v2 alapján kapott - egyenlőség teljesül:
T
111 A hűtőtorony hütőképességének mértékét tehát az jellemzi, hogy meghatározott külső légállapotnál, adott Д Т hütőzóna ill, Q = m v c y Д Т у elvonandó hőmennyiség esetén а ДТ hütőzóna hol helyezkedik el a hőmérsékletskálán. A hűtőtorony helyes méretezésének kát alapfeltétele van. A hütőbetét általában szélcsatornában mért hőtechnikai jellemzőinek valóságos körülményekre való alkalmazhatósága, ill.
az
egyes ellenállástényezők és a betétnél kialakuló levegősebesség-profil valósághű felvétele., E követelmények teljesítéséhez a laboratóriumi vizsgálatok mellett folyamatos üzemi,
félüzemi
kísérletek szükségesek. о
A laboratóriumban felállított 0,5 m alapterületű kísérleti berendezés segítségével meghatá-
ti
rozott hütőbetét jellemzőket a VE1K1 társintézetének a lengyel Institut Energetiknek a nagyméretű,
8m
alapterületű szélcsatornájában ellenőriztük /l. 2. ábrát/. A mérési eredmények igen
jó egyezést mutattak a laboratóriumi vizsgálatokkal. Optimális erőmű hidegvég kialakítása Az optimalizálási feladat egy mondatban is megfogalmazható: úgy kell megválasztani a két szélső érték között a T v l és Т у 2 vizhőmérsékleteket /l. 1. ábrát i s / , hogy az összes költség minimális legyen. Az optimálási feladat célfüggvénye tehát az összes költség. Nézzünk egy példát: kisebb kondenzátorfelület adott vízmennyiség mellett nagyobb hőfoklépcsőt jelent a kondenzátorban, tehát a hütöttvíz hőmérsékletének kell alacsonyabb értékűnek lennie, hogy a T, hőfokot a berendezés biztosítani tudja. Ez egyben nagyobb hűtőtornyot jelent.
23
\'
11
A kondenzátor felület csökkentésével itt kisebb befektetés szükséges, viszont a nagyobb hűtőtorony többletbefektetést jelent. Az optimális megoldás meghatározható. A számítás során bizonyos véges számú paraméter változtatása mellett kell a költségeket meghatározni, ill. ezen paraméterek olyan összetartozó értékeit, ahol a ráforditás minimális. Me 2,0-
h
1,5-
ЛЦ57Д
\
i. .
\ \
I
W /,
У
V
К \ KV-1,16
X0-693
-
0,5-
()•
0,5
2. ábra
i;
A nagy mennyiségű számítás elvégzéséhez számítógépi programot dolgoztunk ki [3j, [4] . A program segítségével egy adott turbinába bevezetett hó'áram ismeretében meghatározhatók a kondenzátor, a hűtőtorony és csővezeték optimális méretei, valamint a keringtetett hütőviz mennyisége. A programban a hőtechnikai és áramlástani számításokat az egyes változatok összköltségének meghatározása követi. Ehhez a beruházási költségeken kivül a turbina tényleges teljesítményének adatait is számításba kell venni. Az összköltség az ERŐTÉRV-nél szokásos villamosenergia beruházási egyenérték figyelembevételével: E K
+P / 8 / " K viz + K k o n + K h t + K e / P g n é v L - V * I Eddigi számításainkból megállapítható, hogy az erőmüvi hidegvég optimális kialakításánál a hűtőbetét típusa fejti ki a legnagyobb hatást az összköltségre. A korszerű, 500 MW körüli teljesítményű hűtőtornyoknál a leggazdaságosabb megoldást .ma egyértelműen az azbesztcement lemezekből álló betét adja [4]. Azbesztcement betét alkalmazásakor is erősen függ az összköltség a betét ki-
t-
í
alakításától, elsősorban a lemezek osztásától. A hütó'torony további paraméterei közül legjelentősebb hatása a hűtőtorony D jellemző átmérőjének, H magasságának és a keringtetett m v vizmenynyiségnekvan. A torony H- belépő magassága- értékének ésszerű korlátok közötti felvételekor lényegesen kisebb változásokat okoz az összköltségben, A D^. kilépő átmérő méretét elsősorban építészeti szempontok, ü l . szél esetén a hideg levegő betörésének elháritása szabja meg.
í h
£'•-•
A 3. ábrán egy 500 MW-os blokk esetén mutatjuk be az összköltség alakulását a kürtő D átmérőjének és H magasságának függvényében /a hűtőtoronyra jellemző többi paramétev értéke állandó/. Látható, hogy az azbesztcement lemezek osztásától milyen erősen függ az összköltség. Csak az erőmű hidegvégének teljes műszaki gazdasági számitásával valósitható meg az optimálishoz közel álló kialakítás. Szembeötlő, hogy mennyire helytelen úton járnánk el, ha valamelyik jellemző paramétert "szokásos" határokon belül előre felvennénk, és ehhez határoznánk meg a többi jellemzőt: pl. a 20 mm helyett 25 mm-es lemezosztást felvéve, az összes többi paraméter legjobb megválasztása esetén is lényegesen magasabb összköltséget kapunk /H = 140 m magasságnál az összköltség kb, 45 millió Ft-tal emelkedne, ugyanakkor a 20 mm osztású betét beruházási költségtöbblete csak 8,5 millió Ft lenne/. Természetesen a kapott eredmények jelentős mértékben függnek a választott turbina típusától, valamint az árak alakulásától i s , A 4. ábrán 2 db 215 MW-os turbinához kapcsolt hűtőtorony adatait mutatjuk be. A betét két r é tegben elhelyezett 2o mm osztású azbesztcement lemezekből áll. A torony magassága H=135m=áll. Az abszcisszán a jellemző átmérőt, az ordinátán az összköltségettüntettük fel. A folytonos vonallal kihúzott görbét az m vízmennyiség, ill. a /D viszony optimális értékeinél kaptuk. A szaggatott vonallal rajzolt görbénél / TJ ) és m értéke áll НЪе/ v landó, és egyenlő a D=110 m átmérőhöz tartozó optimális értékkel. A szaggatott vonalnak a folytonostól való eltérése azt mutato ад ja, hogy a vízmennyiség és Irs 1 be 3. ábra viszony ilyen kismértékű váltóviszony optimális érzása esetén sem hanyagolható el az összköltségre való hatás. A teke az átmérő növekedésekor e tartományban mindig növekszik.
(U
A diagram magyarázatot ad arra i s , hogy miért törekszenek világviszonylatban az egyre magasabb hűtőtornyok építésére. Az USA-ban. /Susquehanna/ és az "WSZK-Ъап /Grundremtngen/ már 160-165 m magas tornyok sem ritkák (j5j. Az összköltség ugyanis - mint a diagramból látható - a toronymagasság növekedésével csökken. Végül hangsúlyozni kell, hogy a teljes - tehát a turbina hidegségét is figyelembe vevő - optimalizálás az egyetlen helyes út. Az elvégzett vizsgálatok eredményeképpen, a VEIK1 optimum-
25
számításai alapján H = 135 m magas és D = 98 m átmérőjű hűtőtornyok fognak Bicskén megépülni, így az eredetileg számításba vett H = 120 m magas és D = 100 m átmérőjű tornyokhoz képest hűtőtornyonként kb. 45 mUlió Ft megtakarítás adódott.
hútóbelét: 2réteg, egyenként 1200 mm magas, 20 mm osztású azbesztcement slklemez
IK [mF 1150-
\
i
1100
С
и
4
s,
in/
V^vioot"^'3250
\
5 /T7,
D -'12,2;
Э /71,
D — » opt; m^=op.^ If
mv=5760iOt/h
К
S. - . .
/0 \ u. be/opt M
у
J
P I „75?
\Hhelpt \ Delc
•57600 t/h
w
no 41
1050-
ЮОО 80
90
100
770
D [m]
A. ábra
26
fc fi--.
•r i
i Vizszóró vizsgálatok Ahütőviz egyenletes elosztása a hűtőtornyok üzemének egyik fontos feladata. A hütendő vizet a hütőbetétek felületeire a lehető legnagyobb egyenletességgel kell eljuttatni. A vizeiosztó rendszer két fő részből, az el osztócsatornahálózatból és a vizszóró elemekből áll. A csatornázás régebben túlnyomórészt nyitott fácsa tornákkal készült, újabban a csövekből összeállított rendszerek terjedését lehet megfigyelni» A vizeiosztásirendszer legkényesebbrészeavizszóróelem, amelynek beméréséhez a VE1K1ben külön vizsgáló berendezés készült
/5. ábra/.
{** .
5. ábra A szóróelem lényeges üzemi jellemzője a szórás egyenletessége. Maximális hűtőfelület akkor érhető el, ha a kiszórt viz alapterületre vonatkoztatott fajlagos eloszlása állandó. A hűtőtornyokban alkalmazott szóróelemek abban különböznek a klima-teclmikában használt vizpermetezőktől, hogy itt a szerkezet keresztmetszetét viszonylag nagyra kell megválasztani, nehogy a hűtővízbe óhatatlanul bekerülő szennyeződések azok keresztmetszetét eltömjék. A kiszórt viz fajlagos eloszlásának jellemzésére bevezetünk egy "k" egyenetlenségi fokot, amely megadja, hogy a kiszórt vízmennyiség hányad része esik az átlagon kivül. Értékét 1
к =2
qv qvo ^
I
/9/ szerint definiáljuk.
= a fajlagos vizterhelés /esősürüség/ az adott pontban = az átlagos vizterhelés = a beszórt terület relatív sugara.
Az átlagos vizterhelést /10/ kifejezésnek megfelelően értelmeztük.
27
•í S
i: , . V
нШ--
-. '•!
fii A rendelkezésre álló szóróelemek vizsgálata az alábbi eredményekre vezetett: 1. 2. 3. 4. 5.
к к к к к
VEIKI 3 tányéros NORYLL IPARTERV állítható Porcelán IPARTERV lengő
Ъ
= 0,342 =0,558 = 0,563 =0,584 =0,591
t ''
Látható, hogy a VEIKI 3 tányéros szóróelem jelentősen kedvezőbb a többi négynél, amelyek alig különböznek egymástól. A VEIKI 3 tányéros szóróelem vizsgálatának eredményét mutatja a 6. ábra. A vizsgálatok eredményei megmutatják, hogy milyen szórótipussal lehet kedvező vizeiosztást elérni, A méréseket még ki kell terjeszteni a tömeggyártásra alkalmas típus kiválasztása irányában. Szóróilpus VEIKI 3
táwóros':6
6. ábra
V:
Cseppleválasztók vizsgálata A cseppleválasztók a nedves hűtőtornyokban a levegő árammal elragadott vizcseppeket választjákle, és ezzel csökkentik a hűtőtornyok vízveszteségét és a hűtőtorony környezetének vízszennyezését. Ez utóbbi hatás csökkenése érdekében - korszerű hűtőtornyoknál - elengedhetetlen a cseppleválasztók alkalmazása. A szerkezet kialakítása során az a fő követelmény, hogy kis nyomásveszteség mellett jó cseppleválasztó hatásfokot érjenek el. A cseppleválasztók előállítási költsége és tartóssága is igen lényeges szempont. A cseppleválasztók hatékonyságának kísérleti vizsgálatanapjainkban elválaszthatatlan a cseppspektrum vizsgálatoktól, ugyanis elképzelhetetlen, hogy egy cseppleválasztó a különböző nagyságú cseppeket azonos hatékonysággal választja l e . Ha egy bizonyos cseppméret-tartományban a cseppleválasztó előtt levő cseppek száma /esetleg tömege/ A és ugyanabban a mérettartományban a cseppleválasztó után В számú /tömegű/ cseppet észlelünk, akkor a vizsgált cseppmérethez /csepptartományhoz / tartozó leválasztási fok
1 =^£
is'
/U/
28 '$•-'
I t
éí
К
;
&
1
Г •л
F.i
is
A leválasztok hatásosságát általánosságban úgy mérik, hogy mind a leválasztó előtt, mind pedig a leválasztó után elemzik a kétfázisú rendszer cseppeloszlását, majd a különböző cseppméretekhez tartozó leválasztási fokokat ábrázolják a cseppméret függvényében. Egy cseppleválasztó karakterisztikát mutat be a 7. ábra.
'•'-'• • I
A különböző tipasú cseppleválasztók közül a nagy erömüvi hűtőtornyokban általában a sima, vagy hullámlemezekből álló, úgynevezett lamellás cseppleválasztókat alkalmazzák. A VElKI-ben megkezdett vizsgálatok célja a cseppleválasztó tipus kiválasztásán túlmenően az optimális geometriai alak és a lamellák közti távolság megállapítása volt. Függőleges szélcsatornában különböző tipusú cseppleválasztók vizsgálatára került sor. Az eredmények alapján az azbesztcement hullámlemez csikókból kialakított cseppleválasztó a legkedvezőbb, figyelembe véve könnyű gyárthatóságát és kedvező költségeit is.
П:\
A cseppleválasztó hatásfokának vizsgálata igen bonyolult feladat, és ezért szükség volt a cseppmennyiségmérésére szolgáló eljárások ellenőrzésére és új módszerek kifejlesztésére. Kétféle rendszer ismeretes: egyik mérőrendszer kizárólag arra alkalmas, hogy a cseppek mennyiségéthatározza meg, A pontosabb - világviszonylatban is kifejlesztés alatt álló - mérési eljárás alkalmazásával a cseppspektrumot határozzák meg. A VElKl-ben folytatott vizsgálatok mindkét tipusumérőrendszer kifejlesztését szolgálták, A mennyiségi vizsgálatokhoz különböző elven müködőmérőszerkezetállrendelkezésre, miga cseppspektrum meghatározására gyorsfényképezésen alapuló eljárást dolgoztunk ki. A létesülő bicskei hűtőtoronyhoz általunk javasolt cseppleválasztó ellenőrzése céljából fel kell készülni a hűtőtorony szokatlanul magas, 135 m-es felső keresztmetszetében a cseppveszteség - tehát a környezetbe jutó vízmennyiség - pontos mérésére is.
•'- ic
A vizsgálatok eredményeit, valamint hasonló szerkezetek irodalomból [б], [7] vett hatásfokát, ill. ellenállás tényezőjét az 1. sz. táblázat tartalmazza.
í'V
f-
1. sz. táblázat Adat forrás Gardner [6]
Osztás /mm/
v levő sebesség /m/s/
Hatásfok /%/
57 57
0,94 1.58 0,73 1,25 2.01 1,5 1,5 1.5
82 96.5 91 80 75 100 97,3 93.9
Farforovszkij [7]
VE1K1 [8]
55 75 95
Ellenállás tényező 3,4
5,2 5,1 4.7 3,04
Üí
Összefoglalás A "Nagy erőmüvek hűtési rendszerének kialakítása"с. feladat végrehajtásával a hazai erőmű épités szempontjából egy igen fontos téma első fejezete zárult le. E munkák alapján a Bicskei Erőműben világviszonylatban is igen korszerű és megbízható hűtőtornyok fognak épülni.
29
4:
u
1 Az eredmények korszerű gépi optimum-számítási módszereken, laboratóriumi és félüzemi vizsgálatokon alapultak. Az elvégzett munkák kiterjedtek a hűtőtorony legfontosabb technológiai elemének, a hűtőtorony betéteknek a vizsgálatára, valamint a vizszórók és a cseppleválasztók legkedvezőbb típusának kutatására,
1
{
9
•II-
-\
A kutatásra fordított költségek a beruházás során sokszorosan megtérülnek, ha figyelembe vesszük, hogy a kialakított hűtőtornyok a kutatási munkát megelőző időszak ismeretei alapján elgondolt hűtőtornyokhoz képest kb. 100 millió Ft-tal lesznek olcsóbbak, igy a Bicskén épülő négyhűtőtoronynál kb, 400 millió Ft megtakarítás várható.
Ю0
80
60
20
м 3
4
5 6 7 в S102
5 6 7 8 9Ю'
3
i
dí/arnj 5 6 7 8 9Ю3
7. ábra Az eddigi munkák eredményeinek minden szempontból megnyugtató igazolását a hűtőtornyok üzembehelyezésutáni ellenőrző mérése fogja biztosítani. Ezért alaposan fel kell készülni a szokatlanulnagy méretű és nagy teljesítményű hűtőtornyok vizsgálatára. Folytatni kell a megkezdett vizsgálatokat. Amég megoldásra váró feladatokkal kapcsolatban tisztázandó kérdések: a tornyok egymásra hatása; változó vizterhelés a hütőtc ony sugara mentén; korszerűbb vizszóró szerkezetek kidolgozása; a környezetet befolyásoló tényezők, igy a csepp- és páralecsapódás. A további kutatásokra nemcsak a Bicskén létesülő tornyok üzembiztonsága, hanem az újabb /például a Bükkábrányi Energetikai Kombinátban/ hűtőtornyok kialakítása érdekében is szükség van.
30
-fv
IRODALOM ÍÍ-
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]
I ''•'
[8]
i'A\-
í-
PIRI M,: A VEIKlmüanyaghütőtoronybetéttovábbfejlesatése és összehasonlító értékelése. VE1K1 jelentés. HTF 55/1974. BERMAN, L.D.: Iszparitel' noe ohlazsdenie cirkuljacionnoj vodü. Moszkva, 194-9. POHL O. - VÁRHELYI V. - PIRI M.; Jelentés a nagy erőmüvek hűtési rendszerének kialakításával kapcsolatos vizsgálatokról. HTF 41Л975. POHL O, - VÁRHELYI V. - GŐSI P . : Összefoglaló jelentés az 500 MW-os hazai építésű hűtőtornyok tervezését előkészítő kutatási munkáról. HTF 41Л976, FENYVES I. - POHL O.: Korszerű erőmüvi hűtőtornyok. Energiaipari Szakipari Tájékozn.tó. N1M Műszaki Dokumentációs és Fordító Iroda. 1976, 5. sz. GARDNER, R.R. - LOWE, H.J.: The Research and Development Background to the Environmental Problems of Natural Draught Cooling Towers, Atmosperic Environment 1974. FARFOROVSZK1J, B.Sz. - FARFOROVSZKIJ, V.B.; Ohladiteli cirkuljacionnoj vodü teploviih élektrosztancij. Énergija 1972. FODOR L. - GÖSI P. - dr.KERESZTES S. - POHL O.: Összefoglaló jelentés, "Nagy erőmüvek hűtési rendszerének kialakítása" c.kutatási munkáról, VEIKI jelentés 14.95-071-2/3. 1977,
Г
Г" •i
. i-,
•X-
i
31
I
! JELÖLÉSEK: kW/m 2 K m2 s k}/kgK
0£.
Le K
v v *L c
4s T
T
vl v2
«1L
L
kg/s m 3 /m 2 h
• v
kg/s
m
m
!
kJ/kgK kJ/kg kJ/kg К К К kg/m3 kg/m3 kg/m3
V
m/s
L
yLki A В
m/s 3 2 m /m h kg kg
к
_
Ap
bet
Apt
Pa Pa Pa
j.
^cseppl AP ár J P
\. ;
gnévl
Г Сi
pgen A H
s :
hat
D
ki H
\
*Ы
[
2IK К .
32
Pa Pa MW MW MW 2 m m m m m m mFt mFt
höátadási tényező anyagátadási tényező nedves levegő állandó nyomáson mért fajhője Lewis faktor elpárolgási szám viz fajhő levegő entalpiája telitett levegő entalpiája hütöttviz hőmérséklet melegvíz hőmérséklet víz hőmérséklet levegő sűrűség hűtőtoronyba belépn levegő sűrűsége a hűtőtoronyból kilépd levegő sűrűsége relatív levegömennyiség hűtőtornyon átjutó levegő tömegáram esősürüség a hűtőtoronyban, 1 m betét alapterületre vonatkoztatva keringtetett viz tömegárama levegősebesség a betétnél levő /szükitetlen/ keresztmetszetben levegősebesség a toronyból történő kilépés helyén átlagos vizterhelés /esősürüség/ a cseppleválasztó előtt levő cseppek tömege cseppleválasztó után levő cseppek tömege leválasztási fok vizszórás egyenetlenségi foka htitőbetéten létrejövő nyomásveszteség hűtőtorony eredő ellenállása kilépő nyomásveszteség a hűtőtorony tetejénél cseppleválasztón kialakuló nyomásveszteség járulékos nyomásveszteségek a hűtőtoronyban generátor névleges teljesítménye generátor tényleges teljesítménye önfogyasztás hűtőfelület hűtőtorony hatásos magassága hűtőtorony átmérő a betétnél hűtőtorony átmérője a levegő kilépésénél hűtőtorony teljes magassága hűtőtorony belépő nyilas magassága avlzszóró által beszórt terület relatív sugara ösézköltség vizliálózat ára
мШ
kon ht g
mFt mFt mFt m/s 2
к n
kondenzátor ára hűtőtorony ára villamosenergia beruházási egyenérték nehézségi gyorsulás konstans kitevő
)•
\rr
33
. -at:. Í L V . ' rJiíKSS
Í Holló Előd ATOMERŐMÜVEK SZÁMÍTÓGÉPES ZAVARELEMZÉSE Az intézet 1976 óta foglalkozik az atomerőmüvekben fellépő enyhébb lefolyású üzemzavarok számitógépes elemzésével, A kutatások elsősorban a Paksi Atomerőműben felhasználható módszerek kidolgozására és számítógépi alkalmazására irányulnak, a javasolt eljárások azonban a hagyományos hőerőművekben is bevezethetők. A cikk az üzemzavarelemzések általános célkitűzéseit, főbb lépéseit és a hazai kutatás-fejlesztés helyzetét, irányait foglalja össze.
E, Holló COMPUTER ANALYSIS OF PI 0 TUB. DAM CCS NUCLEAR POWER STATIONS Computer analysis of dioturbaneeo of щ. mild nature in nuclear power plants have been carried outin our institute since 1976. Research work was mainly directed towards working out and computerized application of methods to be used in the Paks Nuclear Power Plant; the proposed procedures, however can also be used in traditional power plants. The paper gives a summary of the general aims andmain steps of disturbance analysis and of the situation and directions of Hungarian R/D. •-•г
E. Holló
У р
RECHNERGESTÜTZTE STÖRUNGSANALYSE VON ATOMKRAFTWERKEN Das lnstitutbeschaftigtsichseit 1976 mit der rechnergestutzten Analyse von Betriebsstörungen milderen Ablaufsin Atomkraftwerken. Die Forschungenrichten sichvonallem auf die Erarbeitung undrechnerischeVerwedungvonMethoden, dieim Atomkraftwerk Paks verwendet werden können; die vorgeschlagenen Verfahren können jedoch auch in herkömmlichen Kraftwerken eingeführt •werden. Der Artikel gibt eine Zusammenfassung über die allgemeinen Zielsetzungen, wichtigeren Phasen der Betriebsstörungsanalyse sowie über die Lage und Richtungen der ungarischen For schung und Entwicklung auf diesem Gebiet.
Холло, Элёд АНАЛИЗ АВАРИЙ АТОЙВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ С ПОМОЩЬЮ 9BU Институт, начиная о 1976 г., занимается анализом более мелких аварий атомных электростанций о использованием электронных вычислительных машин. Исследования направлены прежде всего на разработку методов, которые могут быть использованы на АЭС Пакш, и на применение ЭВМ. Однако, предложенные методы могут быть внедрены и на традиционных тепловых электростанциях, 'в отатье обобщены общие цели и главные этапы анализов аварий, а также состояние и направления отечественных исследований технического развития.
%
['• I
ifi •'•
1, Az üzemzavarok elemzésének általános célkitűzése
¥
í
Atomerőmüvi üzemzavar alatt a baleseti helyzeteknél enyhébb lefolyású - azonnali reaktor Ш. blokkleállást nem igénylő - előre nem várt eseményeket, meghibásodásokat, ill. azok sorozatát értjük. Az üzemzavarok elemzésének általános célkitűzései: az üzemzavarok elsődleges okainak és további várható következményeinek a meghatározása, ill, az erőmű üzemállapotának folyamatos minősítése az operátori beavatkozás elősegítése szempontjából. Ennek a munkának a jelentősége és haszna a hibaazonositási és elhárítási munka meggyorsításában /primer ok identifikáció/, a felesleges üzemmódváltoztatások, leállások minimalizálásában /következmény becslés/ és a megelőző operátori tevékenység segítésében /állapotjelzés, tanácsadás/van. Az üzemzavarelemzés folyamata passzív adatfeldolgozó jellegű, az erőmüyi folyamatba aktivan az operátor avatkozik be. A felsorolt általános célkitűzéseket az 1. ábra foglalja össze.
I V.
I'.: Гi
г.
í
i
Az ok-kutatás feladata mindig utólagos kiértékelő munkát jelent, mivel Ok Tanácsadás; Faikai az adott üzemzavar és a mérési adakutatás hibaazonosítás, elhárítás tok ismeretében az időben korábban fellépett primer hibaeseményekre kell visszakövetkeztetni. Az ok-kutató ATOMERŐMŰ ÜZEMZAVARI rendszer on-line ill. off-line adatÁLLAPOTA э э Állapot _ minősítés gyűjtő kapcsolatban lehet a folyamatKITÜNTETETT ESEMÉNY + tal, ennek azonban az elemzés folyaMÉRÉSEK, JELZÉSEK mata szempontjábólnincs lényeges jelentősége. A következmény becslés J L Következmény ^ Tanácsadás: feladatai szintén megoldhatók on-line N / becslés megelőző beavatkozás ill. off-line módon, az eredmények pontossága és az elemző rendszer boTOVÁBBI KÖVETKEZMÉNYEK Idő nyolultsága azonban a két esetben je1. ábra lentőseneltér. Off-line esetben az eAtomerőmüvi üzemzavar-elemzés feladatai és célkitűzései lemzések egy kiindulási időpontban rendelkezésre állómérési adathalmazra épülnek, igy az eredmények pontatlanok és kevésbé megbízhatók lesznek, de az elemzés folyamata egyszerűbb. On-line esetben az eredményt az újabb folyamat-információk alapján real-time üzemben állandóan pontosítani lehet, ugyanakkor jóval bonyolultabbprogramszervezésre van szükség. Az erőmű állapotminősitésér61 ugyanez-mondható el, azaz elfogadható minőségű értékelést csak a real-time on-line üzemű elemzés ad. Kfwt.ro OKOK
I
f
-.,
4
и t
2. Az üzemzavarelemzés folyamatának lépései Az erőmüvi üzemzavarok elemzésének komplex folyamatát a 2. ábra mutatja be. Az ábra mind on-line, mind off-line Üzemmódú kiértékelésre érvényes, a különbség a mérési adatoknak a számitógép felé történő továbbításában /közvetlen adatátviteli csatorna ill. mágnesszalag pl. / van. Funkcionálisan az üzemzavarelemzés lépései folyamatmodell-építésre, elemzésre és megjelenítésre oszthatók. Időben először az erőmüvi főberendezések és a technológiai folyamatok vizsgálatáravan szükség az egyedi meghibásodási tulajdonságok meghatározásához, ezekre és a mérési adatokra épül a számitógépes elemzés automatikus folyamata, amelynek eredményeit az operátor használja fel.
35
\ -
Mérési adatok
Ofhline csatorna
Elem hibamodellek* rendszwstruktura
Beavatkozás а ЫуаптйЬа On - line csatorna Mennyiségi vesg
Elemzések eredtvenjfefíek megjelenítése
Minőségi vizsg.
Interaktív beavatk.az ejeneés fotysmataba
Акт
.Passzív rendszermodul
rendszermodell
Operátor
-L-
I. Tapasztalatok alapján rnodstl frissítés
Funkcionális osztás
Megjelenítés
Elemzések
Modellépítés •" A - priori
Időbeli osztás
. vizsgálatok
Automatikus müve/elek
•+•
Felhasználás
2. ábra Atomerőmüvi üzemzavarok elemzésének folyamatábrája 2 . 1 . Főberendezések hibaátviteli modelljeinek meghatározása Az atomerőműben az üzemzavarok esetén fellépő folyamatokat az un. hibaátyiteli modell irja le, amely az egyes főberendezések elemi modelljeiből a rendszer struktúrájának ismeretében ál-
\:
lítható elő. A főberendezések elemi hibaátviteli modelljei a berendezésekhez kapcsolódó bemenő események, állapotváltozások hatására fellépő kimenő eseményeket irják le az adott külső feltételektől függően, diszkrét formában. A hibaátviteli modellekkel szemben támasztott követelmények az egyszerű és szemléletes leirásiformára, fokozatos kiépíthetőségre és módosíthatóságra, könnyű számítógépi kezelhetőségr e és kis memóriaigényre vonatkoznak. Ezeket figyelembe véve a hibaátviteli tulajdonságokat döntési táblázatok, hibafák, alarmfák és ok-következmény ábrák formájában célszerű leírni. A meghibásodási jellemzők és hibaterjedési tulajdonságok meghatározásához a főberendezéseket
i-í
alapos vizsgálat alá kell vonni a meghibásodások formáinak, érzékelési lehetőségének /minőségi vizsgálat/ül. az átlagos javítási időknek és a meghibásodási gyakoriságoknak /mennyiségi vizsgálat/ a meghatározása céljából. 2.2. Az erőmüvi folyamatok passzív modelljének felépítése Az üzemzavar esetén fellépő hiba tovaterjedési folyamatát a folyamat eredő hibamodellje irja le, amelyet a számitógép automatikusan szerkeszt meg a memóriában tárolt elemi főberendezés modellek, a rendszer struktúrája és a kiindulási üzemzavar ismeretében. A szerkesztő eljárás ciklikus lépéseket tartalmaz, amelyek az adott üzemzavarból kiindulva az egymáshoz funkcionálisan illeszkedő átviteli függvényeket kapcsolják össze a folyamat eredő modelljévé. Az igy felállított folyamatmodall passzív jellegű, mivel az aktuális mérési információkat még nem tartalmazza.
36
I
Biztosíték feszültség ~T~
T
Motor • MK1
Felépítése során csak azok a berendezések és elemi hibaátviteli függvényeik vannak figyelembe véve, amelyek hozzájárultak a kiindulási helyzet kialakulásához , ü l . amelyekre a kiindulási esemény hatással van. A passzív rendszermodell így mindig üzemzavar orientált.
Példaként tekintsük a 3, ábrán bemutatott egyenáramú motor kapcsolási sémáját. A kiindulási helyzet legyen a következő: a motor névleges fordulatszámmalüzemel, az MK1 mágneskapcsoMágneskapcsolók ló zárt, az MK2 /tartalék/ nyitott helyzetbenvan. Legyen az üzemzavar: a motor nem várt leállása, a feladat; a ki3. ábra Egyenáramú motor táplálásának sémája /mintapélda/ váltó ok azonosítása. Ha az eredő hibaátviteli modellt hibaf a formájában akarjuk felírni, akkor a motor, a mágneskapcsolók, a biztosíték és tápegység elemi hibafáinak olyan logikaikapcsolatátkellelőállítani, amelyamotor leállásának összes lehetséges okát tartalmazza. A kapott eredő hibafát a 4. ábra mutatja be, amelyen csak a mágneskapcsolókra vonatkozó ágakat tüntettük fel részleteiben, be
2,3.
Az aktív folyamatmodell előállítása Amérési információkat nem tartalmazó passzív folyematmodell a mért és számított jellemzők alapján aktivizálható, amely a modellben szereplő adatok frissítését és a modell egyszerűsítését jelentik. A modell aktivizálása során történik a redundáns összefüggések, a kevésbé fontos logikai kapcsolatok, a meg nem valósulható események, ill. érdektelen eseményláncok kiszűrése. Amintapéldára visszatérve tételezzük fel, hogy kijelz é s r e került a moior fordulatszáma, a hurokáram és a mágneskapcsolókhelyzete. Továbbá tudomásunk van a r r ó l , hogy azMKl mágneskapcsolót az operátor tévedésből kikapcsolta. A mérési és beavatkozási információk alapján egyszerűsített hibafát az 5. ábra mutatja be, Ez a hibafa egyben alarm-fa is, mivel minden változás kijelzésre került.
Kezdeti feltétel: MK1 MK2
érintkezői zárt állapotban vannak émtkezói nyitott — -
A. ábra Hibafamotorleállásra/passzív modell/
2.4-. Minőségi és mennyiségi elemzések végrehajtása Az aktivizált rendszermodell mind a berendezésekről feltárt a-priori ismereteket, mind a folyamattól érkező aktuális mér é s i információt tartalmazza.
37
i Ennek részletes vizsgálata során lehet az erőmű állapotminó'sitését, az üzemzavar okának és következményeinek kutatását elvégezni /minőségi vizsgálatok/, ill, a várható események időpontját, időrendi sorrendjét és valószínűségét meghatározni /mennyiségi vizsgálatok/.
Beavatkozási információ
_ Mérés/ _ információ
I.
5. ábra Egyszerűsített hibafa motorleállásra és mágneskapcsoló-hibára /aktív modell/
Az állapotminősités a beavatkozás szükségessége Ш. kritikussága szerint a fontosabb állapotváltozók kiszűrése és értékelése /pl. trendfigyelés, többszintű diszkrét értékollenőrzés/ alapján történhet. Az üzemzavart kj^ájtó^kokkutatása^ elsősorban azon primer események, feltételek, állapotok kombinációinak meghatározását jelenti, amelyek egyidejű bekövetkezése, ill. fennállása a vizsgált üzemzavarhoz vezethet. Egy adott üzemzavarhoz általában több kombináció tartozik, amelyek analitikus logikai következtetések, a Monte Carlo módszerre épülő véletlen ill. determinisztikus szimulációs eljárások segítségével határozhatók meg. Az üzemzavarok várható, következményeinek
meghatározása csak real-time on-line adatgyűjtő és feldolgozó számitógépen végezve hatásos. Feladatként az egymással hatáskapcsolatban levő események láncolatának ill. a kritikus eseményláncnak és záró összetevőjének meghatározása és jellemzése /időpont, valószínűség/ tűzhető ki. Módszerként az analitikus és szimulációs eljárások használhatók. Mintapéldánkban az elemzés célja ok-kutatás. Primer ok-kombinációként egyetlen egyszerű összefüggés adható meg: MKl-et tévedésből kikapcsolták /hibaesemény/ ÉS MK2 nyitva maradt /állapotfelvétel/. 2 . 5 . Az eredmények felhasználása Az elemzések eredményeit az operátor értékeli és egyrészt beavatkozik az atomerőmüvi folyamatokba, másrésztby-pass üzemben módosithatja a főberendezések számitógépben tárolt elemi modelljeit. Interaktív elemző eljárások során az operátorok megváltoztathatják az üzemzavarok elemzésének menetét és részletesebb információkat kérhetnek egyes eseményekről. Hiányos mér é s i információ esetén a számitógép kérdés feltevésével kiegészítést kérhet az operátortól. Mindehhez software oldalról megfelelő szervező programra, hardware oldalról interaktív displayre van szükség. 3. A kutatás-fejlesztési munkák helyzete és főbb irányai Az atomerőmüvi üzemzavarok számitógépes elemzésének kérdéseivel mind a nyugat- európai, mind a szocialista országokban egyre intenzivebben foglalkoznak. Az eddig kidolgozott rendszerek fő sajátossága a fokozatos kiépíthetőség és bővíthetőség, amely az üzemzavari adatok postmortem értékelésétől az on-line elemzések irányába mutat.
38
]f
A kutatási-fejlesztési munkák a - folyamatmodellektökéletesitésére /a-prioriinformációgyűjtés, egyszerű és pontos modell struktűra kidolgozása/, - az elemzések hatáskörének kiterjesztésére /ok-kutatásWkövetkezmény-becslés, off-line* on-line elemzés/, - és az operátor - számitógép információcsere hatékonyságának növelésére /színes, grafikus, interaktív displayek alkalmazása/ irányulnak. Hazánkban az atomerőmüvek vonatkozásában ezzel a témakörrel a KFKI AEK1 és a VEIK! közösen foglalkozik. A kutatások a KFKI-ban elsősorban a VVR-SzM kutatóreaktor on-line alarmanalizisére, a VElKl-ben pedig az atomerőmüvekben alkalmazható módszerek értékelésére irányultak. Először az alarm- és állapot-jelzéseknek az iizemzavarelemző rendszerekben való felhasználhatóságát vizsgáltuk meg, majd kezdeti lépéseket tettünk automatikus modellépitő algoritmusok és programok kidolgozására, A programok az erőmüvi folyamatok hibafáinak és ok-következmény ábráinak szerkesztésére alkalmasak. A két intézet 1978 elején egyeztette kutatási programját a Paksi Atomerőműben megvalósítható módszerek kidolgozására. Első lépésként az erőmüvi főberendezésekről rendelkezésre álló meghibásodási és hibaátviteli adatok összegyűjtése és feldolgozása folyik a főberendezések elemi modelljeinek felépítése céljából. Ezt a munkát megnehezíti a publikált adatok viszonylag csekély száma, amelyek csak a hazai intézetek és vállalatok, ill. a KGST országok közötti információcsere alapján bővíthetők és pontosíthatók.
\
.-I.
39
!« втакаяна тааЕлМ.'
-r I
Horváth L. Gábor
ATOMERŐMÜVI RÁDIÓAKTÍV VÍZKÖRÖK SZÁMÍTÓGÉPES SZIMULÁCIÓJA AVEIKI-ben kidolgozott RADSYS számítógépi program a radioaktív vízkörök éves kiégési ciklus során jelentkező üzemmódjait szimulálja. A program segítségével számitható az egyes tartályokban felhalmozódó anyagmennyiség. A programban tetszőleges üzemmód soroz at és tetszőleges kapcsolású vízkör vizsgálható, így ennek segítségével lehetőség nyílik a radioaktív hulladékok mennyiségének csökkentésére irányuló megoldások vizsgálatára, a tartálypark kihasználtságának értékelésére és az üzemvitel megkönnyítésére. A cikk ismerteti a Paksi Atomerőmű jelenlegi vizköreire elvégzett próbafuttatások eredményeit G.L.Horváth
I •
COMPUTER SIMULATION OF RADIOACTIVE WATER CIRCUITS OF NUCLEAR POWER PLANTS The computer program RADYS, developped in VEIK1, simulates the modes of operation in the course of the yearly burn-out cycle of radioactive water circuits. By means of the program, the accumulated quantity of material in the different cylinders can be computed. Any sequence of operation modes and water circuits of any scheme can be investigated with the program which can be used to investigate solutions for the reduction of the quantity of radioactive waste, to evaluate the utilization of the tank stock and to ease the operation. The paper gives the results of trial runs made for the present water circuits of Paks Nuclear Plant.
ft.:''
fii»1" ';%:
•'.
0! G.L.Horváth RECHNERGESTÜTZTE SIMULATION DER RAD1OAKTIVEN WASSERKREISEN VON ATOMKRAFTWERKEN Das imlnstitutVEIKlausgearbeiteteRechnerprogramm RADYS simuliert die wahrend dem jáhrlichen AbbrandzyklusauftretendenBetriebsartender radioaktiven Wasserkreise. Mit Hilfe des Programme kann die in den einzelnenBeh.ali.em sich ansammelnde Stoffmenge errechnet werden, Mitdem Programm können beliebige Betriebssequenzen und Wasserkreise beliebiger Schaltung untersucht werden unddamitistdie Möglichkeit zur Untersuchung der Verringerung der radioaktiven Abfalle, zur Auswertung der Ausnutzung der Tanklagers und zur Erleichterung des Betriebs gegeben. Der ArtikelmachtdieErgebnisse der für die jetztigen Wasserkreise des Atomkraftwerks Paks gemachten Versuchsprogrammablaufe bekannt.
te
Хорват, Л. Габор
сшляция с поиощыо эва РАДИОАКТИВНЫХ КОНТУРОВ воды НА АЭС Вычислительная программа R A D S Í S , разработанная в институте ВЭИКИ, слупит для симуляции режимов, возникавшее при годовом цикле выгорания радиоактивных контуров воды. С помощью программы может быть рассчитано количество накапливаемого в отдельных ёмкостях материала. Программа позволяет изучить любую серию режимов и какую угодно схему контура воды. Следовательно, с её помовью даётоа возможность исследования решений, направленных на уменьшение количества радиоактивных отходов, оценки использования парка ёмкостей и облегчения режимных условий. В статье приводятся результаты пробных машинных обработок, выполненных в настоящее время для исследования контуров вода.
fc
•р-
I."
lí, •íc:"'
I.
Г/
Aa atomerőmüvi radioaktív hulladékok problémája világszerte megoldatlan. Ez nemcsak a reprocesszálásnál adódó igen nagy aktivitású hulladékra, hanem az atomerőmüvi besüritett bepárló maradékra is érvényes. Erre utal az a tény is, hogy nincs egységesen elfogadott végső feldolgozási eljárás, e r r e a cementezéstől a műanyagba ágyazásig a legkülönbözőbb módszereket használják. A Paksi Atomerőműben is a megoldásra váró kérdések közül a legjelentősebb a folyékony radioaktív hulladékok problémája. A helyzetet csak súlyosbitja az a tény, hogy az evaporátorban elérhető besürités »legújabb adatok szerint 400 g/l-rői 200-ra csökkent, ami a hulladékmennyiségek gyakorlatilag kétszeres térfogatnövekedését jelenti. A folyékony hulladékok mennyisége több atomerőműben /pl, Kozloduj/ meghaladta a tervezettet. Ugyanakkor megfelelő végső feldolgozási /szilárditási/ módszer a szocialista országokban nem áll rendelkezésre. Mindebből az következik, hogy a gazdasági optimum /a hulladékok tárolása jelenti a legnagyobb költséget/ és a szükségszerűség is a radioaktív hulladékok mennyiségének csökkentését igényli. Mivel a hulladékkeletkezés alapvetően a vízrendszertől és annak üzemmódjától függ, a csökkentés lehetőségeit elsősorban itt kell keresnünk. A konkrét vizsgálatokhoz azonban olyan eszközre van szükség, amelynek segitségével modellezni tudjuk magát a radioaktív vízrendszert és annak üzemmódjait. Ilyen eszközöket jelent az ismertetésre kerülő "RADSYS" FORTAN-1V. program. Ennek segitségével tetszőleges kapcsolású és felépítésű vízrendszer, illetve annak üzemmódja modellezhető, az algoritmus pedig más hasonló, nem atomerőmüvi technológiák esetén is alkalmazható. A program jelenlegi, illetve továbbfejlesztendő változata segitségével az alábbi vizsgálatok végezhetők el: a/ a jelenlegi vízrendszer valódi tartalékainak kiderítése, a tároló- és feldolgozásikapaci tások minimuma szempontjából az atomerőmű tervezett, illetve a jövőben esetleg bekövetkező üzemmódjainak figyelembevételével /pl. az éjszakai leterhelések hatásának vizsgálata ; b/ a radioaktív vízrendszer kapcsolásának és üzemvitelének optimálása, a keletkező radioaktív hulladékok minimuma szempontjából /pl. besűrítő maradék'és gyantamennyiség együttes optimálása/; c/ paramétervizsgálatok a hulladékvizek keletkezése, valamint a vegyszer- és kondenzvizfelhasználás szempontjából legjelentősebb tényezők kiderítése céljából; d/ üzemviteli segédprogramként pl. a regenerálások és a kiégés kompenzálása során szükséges beavatkozások gyakoriságának meghatározására.
í
.' v. • : t.
A fentiekben vázolt cél igen nagy feladatot jelent, ezért csak több lépésben érhető el. Első lépésben a meglevő vízrendszerben rejlő lehetőségeket célszerű vizsgálni, mig később a vízrendszer kapcsolásának megváltoztatását is vizsgálni lehet. Az általunk elérhető szakirodalomban ilyen vizsgálatokkal nem találkoztunk. Egyedül az USA-ban végeztek, az a/pontban megfogalmazott feladathoz hasonló számításokat [ l ] . A program jelenleg az a/ pont megvalósítására, és a b / c/ pontok bizonyos részfeladataira alkalmas. A továbbiakban a program jelenlegi változatát ismertetjük. 1. A számítási algoritmus elméleti alapjai A programban a bonyolult hálózatok leírására és a számítógépi számításokra különösen alkalmas gráfelméleti apparátust használtuk fel. A rendszer gráfelméleti leképezését az 1. ábra
l
••)
J
_
!
Í
щ
\
is
!' -
-~
'
" ' •
mutatja. Az ábrán kétfajta ágtipus szerepel. Az adott áramú ágaknak pl. a szabályozatlan szivattyú nyomóoldala felel meg. A másik ágtipus esetén a rajzon szereplő körülmények pedig, például a primerkör vízszintjének állandó szinten tartása lehet, bizonyos sebességű bórsavkoncentráció egyidejű biztositása mellett.
t. l.
I О
óftixA) szí*}fartí/yfcsúcs;
valamilyen НгШтЫпуШ függi ámmú ágak
1. ábra A Paksi Atomerőmű rádioaktiv vizrendszerének egyszerüsitett gráfja Esetünkben tehát adottak az alábbiak: - a gráf kapcsolása, - a gráf-csomópontok tipus szerinti megoszlása, - az ágak tipus szerinti megoszlása, - folyadékáramok az adott áramú ágakban. Meghatározandók a következők: - a nem adott áramú ágak ágáramai, - a csúcsokban felhalmozódó mennyiségek. A gráf fenti jellemzői között a speciális formában felirt Kirchoff- egyenlet adja meg az összefüggést:
t
ahol
Iíl
D.
W
I I
i = l,n max p = b
1=1 n - csúcsok teljes száma, b - ágak teljes száma, p - a csatlakozó ágak száma, l - agár amok, D- csúcsokban felhalmozódó mennyiségek.
i
ш-.
J
»fe ti
| 1 й
Az egyenletrendszer gráfelméleti megfogalmazása mátrix formában|/az indexek a sorok és oszlopok számát jelentik/:
£ " D*
/1/
ahol A y. - a gráfot leiró csúcsmátrix, ly* - ágáramok oszlopmátrixa, D" - felhalmozódó mennyiségek oszlopmátrixa. Az / 1 / egyenlet ilyen formában nem megoldható. Ezért sor számozzuk az ágakat úgy, hogy az i s meretlen áramágak az első z helyre kerüljenek és az egyenletek felirási sorrendjét válasszuk meg úgy, hogy az állandó szintű /tehát D. =0 jelllemzőjü/csúcspontok az első z mátrixsorban szerepeljenek. Így az / 1 / egyenlet particionálható és hipermátrix formában irható fel:
V= A
'• Sk
kz
A
: V;
I
Í:
/2/
km
l
- csúcsmátrix particionálásából származó részmátrixok к =n - z m -b - z О • - z elemű 0 oszlopmátrix. z A /2/ egyenletből megkapjuk az ismeretlen mennyiségeket, ha az A ^ nem válik szingulárissá és az első sornak megfelelő egyenletek egymástól lineárisan függetlenek:
ahol A zz , A zm , Д
' У
i! -i
2. A program felépítése. (...•• •
ft-
í
i
A számítási program négy fő részre osztható. Ezek: - főprogram, - üzemmódokat szimuláló alprogramok, - csőkapcsolásokat leiró alprogramok, - egyéb, az előző programokat kiszolgáló segédrutinok. Ezek kapcsolatát a 2. ábra mutatja. A főprogram hivja az egyes üzemmódokat szimuláló alprogramokat, és biztosítja ezek sorrendjének tetszés szerinti változtatását, teljes éves kiégési ciklust alapulvéve. Az üzemmódok csőkapcsolások sorozatából állnak, minden csőkapcsolást l - l kapcsolási rutin í r le. "Ugyanaz a csőkapcsolás különböző üzemmódokban is előfordulhat. Ezekhez az alprogramokhoz egyéb segédprogramok is kapcsolódnak. Az üzemmódok szimulálása б alprogrammal történik, de segítségükkel 17 üzemmódot lehet leirni, amelyek a következők: 1. Hidegindulás az átrakás után 2. Melegindulás az átrakás után 3. Kiégés kompenzálás 4. Fokozatos melegleállás rövid időn belüli újraindulás nélkül 5. Fokozatos hidegleállás a reaktivitás tényezők kompenzálásával 6. Hidegleállás teljes bórsavelárasztással /12 g/kg bórsavkoncentrációig/ 7. Gyors terhelés-ledobás /100% - 0%/ utáni jódgödör
: ' • • ' $
i: l
1
•
,
-1.
rlv-rl
I
II-
8, 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.
Gyors terhelés-ledobás /100% - 10%/ utáni jódgödör Gyors terhelés-ledobás /100% - 25%/ utáni jódgödör Gyors terhelés-ledobás /100% - 50%/ utáni jódgödör Gyors terhelés-ledobás /100% - 75%/ utáni jódgödör Melegleállás hosszú időre /-10% lezáró reaktivitással/ Hidegleállás hosszú időre /-10% lezáró reaktivitással/ Folyás a primerkör le nem zárható részén Melegleállás a teljesítménytényező kompenzálásával Hideginditás javitás után Meleginditás javitás után KAPCSOLÁSI RUTINOK
1t
1
—t
——
ÜZEMMÓD RUTINOK
1
BB
i~
i
i
í •
•-Г
•I
Of\r\
1:
^Г
I
™
Г " "лу~ " 1 .
Ъ
Т-"Ж7
i
_[
CLDSRT
j -
.-Г
HOTSRT
"|«
З"
СОМР
Í
_^-— >
rl—
i_.
FÖPROGRAM
MAIN
•
BKN
. a.
~1-
i i
SEGEDRUTINOK SEGEDRUTINOK
2. ábra A program fő részeinek elvi folyamatábrája
I
A "kiégés kompenzálás" üzemmód során a szükséges lineáris bórsavkivonást exponenciális szakaszokkal közelitettük [2]. A csőkapcsolásokat leiró alprogramok, - amelyek működési tartományát a [2] - ben ismertetettbórsavkoncentráció változás statikus jelleggörbéjén /3. ábra/ mutatjuk be - a következők: BB - bórsav beadagolás, BKN - nagysebességű bórsavkivonás, BKKl- kissebességű bórsavkivonás, BKK2 - kissebességű bórsavkivonás, AU- alapüzem. Ezek a bórsavkoncentrációváltozás előjelében és sebességében különböznek egymástól. A 3. ábrán a statikus jelleggörbe /DEKFGH/ DE és GH szakaszán tiszta kcmdenzviz, ill. tömény bórsavbeadagolás folyik. Az EF szakaszon a bórsavkoncentrációváltozás sebessége d c / d T a
t w-
-t '''I :
it
!; 1
Síi--. '
' Ц;'
с
dT
$*••-
egyenlet alapján ~9Л'
í
iff
ft/
- consf.
Ь
- const
'I
/ /
/'*í
•í
\
\i Sí
H
:l 3. ábra Bórsavkoncentráció-változtatás statikus jelleggörbéje beadagoltpótviz mennyiségének /G/ csökkentésével nem érhető el, csak a pótviz bórsavkoncentrációjának /C-Q-C/ növelésével. Szélső esetben / F pont/ c /dT = 0. Az alapüzem olyan állapot, amikora szervezett szivárgást teljes egészében visszaadjuk a primérkörbe, a szervezetlen szivárgást pedig tiszta kondenzvizzel pótoljuk. Ez a pont egyben a kissebességű bórsavkivonási üzemmódok tartományát is kijelöli, mivel az БК szakaszon két gáztalanitós kapcsolás szükséges /BKK2/, mig a KF szakaszon a folyamat egy gáztalanitóval is megvalósitható /BKKl/.
i
•}•••.
A program outputja a bemenő adatok visszairatásával kezdődik, a számitások megkezdése után pedig minden üzemmód elején és végén a program kiirja az irányi tó- és az időlépésvektor pillanatnyi értékét, az üzemmód azonosítóját, a primérköri és a szennyezett kondenzviztároló pillanatnyi bórkoncentrációját, valamint a tartályokban felhalmozódó folyadékmennyiségeket. Az üzemmódon belül a csőkapcsolásokat szimuláló rutinok elején és végén is hasonló kiiratás történik. Akiégés-kompenzálás során a program kiirja az exponenciális közelítő szakaszok számát és az egyes szakaszokon szükséges pótvizforgalmat, valamint a primérköri bórsavkoncentráció valódi és szükséges értékét.
',1
С». •• • '*
3. A próbafuttatások eredményei A próbafuttatások a bemenő adatok pontatlanságai és ellentmondásai miatt érdemi következtetések levonására nem alkalmasak, viszont a program működését jól szemléltetik /4. ábra/, Azábránatöménybórsav/Vo/és a szennyezett kondenzviz tárolóban /V^Q/ levő folyadékmennyiségeket, valaminta primerköri bórsavkoncentrációváltozást tüntettük fel. A futás olyan esetetir le, amikora szervezetlen szivárgások / G s z t ^ e n / mennyisége abnormálisán nagy, mivel az ilyenkor szükséges gyakori beavatkozások különösen jól mutatják a program működését.
20
40 elszállítás leáll
260
280 300 etszállitás, leáll.
320
340
tfh]
4. ábra A próbafuttatások eredményei
IRODALOM [lj
Management of radioactive wastes at nuclear power plants. IAEA Vienna, 1968. Safety Series No. 28. [ 2 ] HORVÁTH L.G. - HOLLÓ E. - dr.VÓRÖÓS L.: Sztaticseszkie harakterisztiki rezsima bornogo regulirovanija v reaktorah tipa VVER. 111. Szimpózium no teme 1-1.3 "Vodnuj rezsim, vodopodgotovka i problemü KGOna AESZ" SZEV Neubrandenburg /NDK/ 1976.
46
."-.. ff?»
rí í r ; •
•i
Az 1.ábra jelölései: primérkör PR X pótviz /és leiszapolás/ gáztalanitó PG 2 boros oldatokat feldolgozó evaporator 3 - EVB S2 2.sz.spec, viztisztitó szűrői A BG boros szabályozás gáztalanitója 5 hulladékvizeket feldolgozó evaporator 6 - EVH S6 ő.sz.spec. viztisztitó szűrői 7 KT tiszta kondenzviz tároló tartályok 8 tömény bórsav tároló tartályok 9 - TBT SZKT szennyezett kondenzviz tároló tartályok 10 PVT padlóviz tartályok 11 S3 3.sz.spec, viztisztitó előszűrői 12 DT deritő tartály 13 PVZS padlóviz zsomp 14 SZM száraz maradék /folyékony hulladék/ tároló 15 SÍ l.sz.spec, viztisztitó szűrői 16 S4 4-.sz,spec. viztisztitó szűrői 17 • BK buborékoltató kondenzátor 18 PM pihentető medence 19 UB üzemzavari boros tartályok 20 • VELVL -
tartályok
vegyszer előkészítő vizlágyitó
H7
Siklóssy Péter
REAKTORH1DRAULIKAI MODELLV1ZSGALATOK A VVER-440tipusureaktor gyürücsatornájának és alsó keverőterének hatását vizsgáltuk elméleti és kisérleti módszerek segítségév al. Az elméleti vizsgálat potenciális áramlást feltételező matematikai modell segítségével, számitógépes program kidolgozásával történt. A kísérletek számára 1:8 méretarányú hidraulikai rcaktormodelltépítettünk, amelyben a hütővizmennyiség eloszlását, valamint egyetlen hurokba bekevert melegvizmennyiség zóna menti szétterjedését mértük. Az eredményekből a különböző hurokszámmal működő üzemre, valamint a lekapcsolt hurok visszavételére lehetett fontos következtetéseket levonni. P. Siklóssy REACTOR-HYDRAULIC MODEL INVESTIGATIONS The influence of the ring channel and the lower mixing chamber of thexreactor type V VER-440 has been investigated by means of theoretical and experimental methods. The theoretical investigation has been made on a mathematicalmodel with the assumption of potential flow, using a computer program. We have built for the experiments a hydraulic reactor model with a scale of 1 : 8, andmeasuredthedistributionofthecoolingwater and the zonal diffusion of the hot water introduced into one single loop. On the basis of the results, important inferences could be drawn concering operation with a various number of loops and the switch-back of a switched-off loop.
' I у,• I
I
if
P. Siklóssy REAKTORHYDRAUL1SCHE MODELLUNTERSUCHUNGEN Unter Verwedung von theoretischen und experim en tellen Methoden wurde die Wirkung des Ringkanals undder unterenMischungskammerdes Reaktors Тур VVER-440 untersucht. Die theoretische Untersuchungbasierteaufeinemmathematischen Modell und der Ausarbeituiig eines Rechnerprograms, wobeiimModell Potentialströmung angenommen wurde. Für die Versuche haben wir einhydraulisch.es Reaktormodellim Mas Stab 1 : 8 gebaiit und in oiesem Modell die Kühlwasserverteilimg sowie die zonenweise Ausbreitung der in eine einzige Schleife eingeführten Warmwassermenge gemessen. Die Ergebnisse liessen auf wichtige Folgerungen bezüglich des Betriebes mit unter schiedlicher Schleifenanzahl sowie der Wiedereinfügung von abgeschalteten Schleifen schliessen. Шиклоши, Петер ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МОДЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ РЕАКТОРОВ С помощью теоретического и экспериментального методов были исследованы влияния кольцевого канала и смесительного пространства реактора типа ВВЭР-440. Теоретическое исследование осуществлялось на основе разработанной для ЭШ вычислительной программы с помощью математической модели, предполагающей потенциальный поток. Для реализации экспериментов была построена гидравлическая модель реактора масштабом 1 : 8 , в которой намерились распределение охлаждающей воды и расзтечение вдоль аоны количества горячей воды, смешанной в одну петлю. На основе результатов существенные выводы могут быть сделаны относительно режима работы о разный количеством петель и обратного ввода отключенной* петли.
-t
•t t'
f-i "'•
I A VVER-tipusú nyomottvizes reaktorok üzeme során elvileg lehetőség van a csökkentett hurokszámúüzemvitelre. E r r e akkor kerülhet sor, ha a hurok elemei javitásra szorulnak, vagy ha egy turbinával kell üzemelni. A működő hurokszám csökkentése a reaktor teljesítmény-csökkentését vonja maga után, amely háromdimenziós neutronfizikai és termohidraulikai modellel értékelhető, A lehütött hurok visszakapcsolásánál nagy figyelmet kell fordítani a fellépő hőfeszültségekre, amelyek a hurokvisszavétel lehetőségét korlátozzák. A reaktortartály alsó keverőterében létrejövő keveredés döntő mértékben hozzájárul a lehütött hurok visszakapcsolásakor keletkező hidegvizcsóva szétterüléséhez, és az aktív zóna előtti hőmérsékleteloszlás kialakulásához. Az alsó keverőtér áramlástechnikai vizsgálata céljából modellkísérletekkel meghatároztuk a különböző üzemállapotokban az aktív zóna belépésénél kialakuló sebesség-, illetve hőmérsékleteloszlást.
;
1. Potenciálos áramlást feltételező számítási modell Akülönböző kialakítású reaktortartályok áramlástechnikai vizsgálata céljából számítási mo-
u
dellt dolgoztunk ki, amely a potenciálelmélet alapján számolja az alsó keveró'térben a sebességmezőt, A kétdimenziós értelmezési tartományon., a rotációmentes áramlást feltételezve, az áramfüggvény /y/ / kielégíti az ismert Laplace-egyenletet:
IS »
"V"
.g.
Az / 1 / egyenletet a véges differenciák módszerével oldjuk meg a különböző reaktorgeometriákra . Az értelmezési tartomány határa, az alsó keverőteret lezáró szilárd fal, áramvonalat képez. A folyadék be- és kiáramlási keresztmetszetében párhuzamos sebességeloszlást tételezünk fel /elsőfajú peremfeltétel/. Az értelmezési tartományt rácspontok hálózatára osztjuk fel, és az / 1 / egyenlet megoldásából számoljuk a rácspontokban érvényes áramfüggvény-értékeket. A két egymást követő számítással kapott eredmények megengedett relatív eltérését 0,o5%-ra választjuk. Л számítás gépidőigénye R-40 típusú számitógépen kb. 300 sec. Az áramfüggvények egyenlete egyszerűbb geometriák esetén a Laplace-egyenletből zárt alakban is megkapható [ l j , de bonyolultabb értelmezési tartományok esetén a numerikus módszer egyszerűbben kezelhető. Összehasonlító számítást végeztünk a hengeres kialakítású keverőtér ek vizsgálatára. A [2] irodalomban ismertetett zárt alakú megoldást hasonlítottuk össze a véges differenciák módszerével számoló STROEMUNG algoritmus eredményeivel. A különböző módszerekkel meghatározott sebességvektorok x és у komponenseit egyaránt + 8% relatív maximális hibával kaptuk. A rácspotok számának további növelésével a hiba jelentősen csökkenthető. Az 1. ábrán a VVER-440 típusú reaktor-geometriára számolt eredményeket rajzoltuk fel. Az alsó keverőtérből a perforált beépítéseket elhagytuk, mivel a többszörösen összefüggő tartományokra a Laplace-potenciálegyenlet numerikusán sem oldható meg. 2. A kísérleti modell ismertetése A kísérleti modell a VVER-440 típusú reaktortartály 1 : 8 méretarányú hidraulikai modellje. /2. ábra/ A kisminta modell vizüzemü, izotermikus és stacioner mérések elvégzésére alkalmas. A folyadéknyomása latm, hőmérséklete kb. 30°C, mennyisége 0,03m 3 /sec. A reaktortartály-modell térfogata o,3m , az aktív zóna átmérője 400 mm.
j- . ív
i ь
I.
:
i
A modell tervezése során a hidraulikaihasonlóság betartására törekedtünk. A hasonlóságnak kényszeritett, stacioner áramlás esetén csak a Reynolds-szám azonossága a feltétele, az Euler-szám pedig peremfeltétel, A valóságban meglevőnagy sebességeket modellünkben biztosítani nem tudtuk, aminek megfelelően a Reynolds-szám egyezését sem tudtuk betartani, Modellünkre és az eredeti berendezésre vonatkozó Reynolds-szám az önmodellezés tartományába esik, igy az eltérés megengedhető, Az alsó keverőtér áramlási viszonyai szempontjából az aktiv zóna csak mint peremfeltétel játszik szerepet, igy az Eulerszám azonosságát jelenti. Modellünkben az aktiv zóna egyszerűsített geometriai kialakítását készítettük el az Euler-szám egyezését figyelembe véve. A folyadék keringtetését axiálszivattyú végzi, és a hat be- és kiömlő csonkba körcsővezeték biztosítja az egyenletes be- és elvezetést. Az aktiv zóna belépésénél a sebességvektorok abszolút értékét az ossz- és statikus nyomás különbségéből speciális érzékelővelhatároztuk meg. A szonda külső átmérője2 mm, igy az áramlást csak csekélymértékben zavarjameg. Kétdimenziós koordináta-asztal segítségével állítható be a mérő-érzékelő a mérni kivánt kazettára. A sebességmérés pontossága _+ 2%. A zóna kilépésénél a hőmérsékleteloszlás mérésére 30 db NiCr-Ni termo1. ábra A VVER-440 tipusú reaktorban kialakuló áramkép elemet építettünk be, melyet nagysebesa SROEMUNG számítási modell alapján ségű adatgyűjtővel kötöttünk össze. A mé/beépítések elhanyagolva / rési eredményeket számitógéppel dolgoztuk fel. 3.Az elvégzett mérések és értékelésük A kísérleti modellen egyrészt meghatároztuk különböző üzemállapotokban az aktiv zóna belépésénél a hűtővíz sebességeloszlását, másrészt melegvíz beáramoltatásával mértük az aktiv zóna belépésénél kialakuló hőmérsékleteloszlást. Számítási eljárást dolgoztunk ki a lehütött hurok visszakapcsolásakor az aktiv zóna belépésénél kialakuló hó'fokmező becslésére.
50
>*•
í
к
4
i}j
2. ábra Л kísérleti modell felülnézete 3.1. Hiitővizeloszlás az aktiv zónában A különböző számú és geometriai elhelyezkedésű hurok lekapcsolásakor az aktiv zóna belépésénél a sebességeloszlás minden üzemállapotban egyenletesre adódott, a maximális relativ eltérés /a sebesség középértékére vonatkozóan/ л_1% alatt maradt. Az-igen egyenletes sebességeloszlást elsősorban a szabályozórudak követőrúdjai számára megnjnijtott alsó keverőtér, kisebb mértékben a profilos perforált beépítések okozzák.
f.
Az egyenletes sebességeloszlás eredményeként a VVER-440 tipusú reaktorokban a hűtőfolyadék kilépő hőmérséklete követi a neutronfluxus, illetve az azzal arányos hőteljesitményeloszlást. 3.2. A lekapcsolt, lehütött hurok visszakapcsolásakor az aktiv zóna belépésénél a hőfokmező meghatározása A kísérleti modellen egy hurokba szivattyúval melegvizet kevertünk be. A felmelegitett ág szimulálta a hidegebb hurok visszakapcsolásakor fellépő jelenségeket. A mérések során a melegebb zóna vándorlását kisértük figyelemmel a különböző üzemállapotokban. A mérések ideje alatt /30 termoelem jelének regisztrálása/ a folyamatot közelitőleg stacionernek tekintettük. Az aktiv zóna dA keresztmetszetében legyen a hőmérséklet t, a fajhő Cp /t/, a sűrűség щ/t/,
az átáramló tömegáram dG. A dA felületelemen dy tömegáramú, t, hőmérsékletű, Cp,
fajhőjü,
/2/
51
ft-
Az egyenletet átalakítva az alábbi összefüggést kapjuk: dy = t"dG /3/ ahol t* a dimenzió nélküli hőmérséklet: ?>1
A mérési eredményekből a különböző izotermákon átáramló relatív folyadékáram meghatározható, amelyet csak az izoterma hőmérséklete befolyásol:
j£-
- f/t7
/5/
ahol G az aktiv zónán átáramló hütőviz tömegárama. A/3/, /5/összefüggésekből adott belépő vizhőmérsék3. ábra letek esetén meghatározható: A VVER-440 reaktor kísérleti modellnél a hőmérsékleteloszlá^ - az izoterma hőmérsékletének az aktiv zóna belépésénél. /4. és 6,sz. hurok lekapcsolva/ Melegvíz betáplálása a 2 . s z . hurokba /t./ismeretében az izoterma Hidegvíz betáplálás az 1. - 3. - 5.sz. hurkokba hőmérsékletét meghaladó hőA melegvíz hőmérséklete 70 С A hidegvíz hőmérséklete 26°C mérsékletű kazetták száma; - illetve, hogy adott számú kazetta milyen izoterma-hőmérsékletet lép túl. Példaként a 3. ábrán bemutatjuk a mérésekkel kapott eredményeket, amelyek a két lekapcsolt, négy üzemelő hurok esetén kialakuló hőmérsékletképet mutatják. A hőmérsékletmezőt a legkisebb négyzetek módszerével meghatározott, alkalmasnak látszó t = A x у függvénykapcsolattal közelitjük /А, В, С konstansok/. Az izotermákat a t=konstans egyenletnek megfelelően rajzoltuk fel, a paraméter értéke a t*hőmérsekiét. A /5/ egyenletnek megfelelő összefüggés az alábbiak szerint adódott:
;-V I
/6/
=-2.45t*+l,ll
Az 1. táblázatban a valóságos esetre visszaszámolt értékeket mutatjuk be, amelyek megadják a 150°C-os belépő hidegvíz esetén a 300°C-os reaktorban /4 üzemelő hurok esetén/ a t i hőmérsékletnél alacsonyabb hőmérsékletű kazetták számát. Az összes kazettaszám 349. 1. táblázat
N
250
260
270
280
290
300
30
92
180
250
248
349
A különböző üzemállapotokban meghatározott további mérések eredményei a [3.] irodalomban megtalálhatók.
52 • I •
s.
Ы Ш
ÍV. till
Hl
I
Ж
m Á
I 4. Összefoglalás Munkánk célja a V VER-440 tipusú reaktor reaktortartályának leszálló és az alsó keverőkamrájának áramlástechnikai vizsgálata volt. Előzetesen számítási modellt dolgoztunk ki, amellyel általában reaktortartályokra a potenciálelmélet alkalmazásával az áramlástecnikai viszonyok meghatározhatók. A VVER-440 tipusú reaktortartály bonyolult geometriai kialakítása miatt a potenciálelmélettel sem kezelhető, igy az áremlástechnikai jellemzők vizsgálata csak kísérleti medellen hajtható végre. Kísérleti modellünk 1:8 méretarányú pleximodell, amelyben a folyadék nyomása 1 atm, hőmérséklete 30°C. Amérések soránmeghatároztuk az aktiv zóna belépésénél kialakuló sebesség- és hőmérsékleteloszlást, a különböző üzemállapotokban. A mérési eredmények azt mutatták, hogy az aktiv zóna belépésénél a sebességeloszlás egyenletes. A hideg, lekapcsolt hurok ismételt üzembevétele során az aktiv zóna höterhelésének meghatározására a mérési eredményekre támaszkodó számítási eljárást dolgoztunk ki.
I
I
IRODALOM
í ~- Г;
fi
[l]
YEH, H.C. - TONG, L . S . : Potenciál flow theory of PWR. American Nuclear Society. Michigan Section Conference Mathematical models and computational techniques for analisys of nuclear systems. 1973. p.Ill.35-111.51. [2] YEH, H. С . : M ethod of solving the potential field in complicated geometries and the potential flow in the lower plenum of a pressurized water r e a c t o r . Nuclear Engineering and Design, 32 /1975. / p . 85-104. [3] SIKLÓS SY P . : Reaktor hidraulikai modellvizsgálatok. VE1K1, Kutatási Jelentés, 15.97-021-2.
KI
. I
;* j
53
i
'•К
Е
"I
4
I
г(? чí
п .; i
I 1
'. №
p • '• 1 . т
Л kazánok forrcsövein vízoldalon képződő lerakódások káros hatásai közismertek. Mennyiségüktől, vastagságuktól ill. porozitásúktól függő mértékben rontják a hőátadási viszonyokat, elősegítik a korróziót, továbbá - kényszeráramlású kazánokban - a nyomásveszteség növekedését okozzák /Ld. pl. [ 1 , 2] /.
I If I
I ' •T
*
A vízoldali lerakódásokat eredetük szerint mint elsődleges és másodlagos lerakódásokat osztályozhatjuk. Elsődlegesnek tekinthető a forrcső anyagából képződő magnetitréteg, amely többé-kevésbé védőhatású, míg a másodlagos lerakódások az elgőzölögtető szakaszba kívülről bejutott anyagokból, a korróziőtermékekből és részben a kondicionálási célból adagolt vegyszerekbőlkeletkeznek / 1 . ábra/. Az elsődleges és másodlagos lerakódások megkülönböztetése
{;-
E két típusú lerakódás kísérleti jellegű megkülönböztetésére /megfelelőmódszer hiányában/az acél anyagából az átalakulás helyén keletkező magnetit mennyiségét kísérletileg Kondicionálási célból Irregulárís szennyemeghatározott összefüggések alapján adagolt anyagokból zőkből képződött képződött lerakódászámítottuk. lerakódások sok (foszfátok) A magnetitréteg képződési mechanizmusát , növekedésének törvényszerűségeit statikus körülmények között A póttápyiz Kondenzátor szennyezői beszivárgás /pl. autoklávban/ és dinamikus rendszerben ill. működő kazánokban töbELSŐDLEGES benvizsgálták /pl. [2-5]/. Statikus MÁSODLAGOS LERAKODÁSOK LERAKÓDÁSOK viszonyok mellett lehetőség van az oldott vas-ionok felhalmozódására, 1. ábra amelyek részt vehetnek a réteg kialaVízoldali lerakódások osztályozása eredet szerint kításában. Működő kazánok esetén ez nem lehetséges, ezért a réteg növekedését leiró egyenletek közül azokat részesitettük előnyben, amelyek üzemi vizsgálatok eredményeként adódtak. Közülük a Schoch és kutatócsoportja által kapott \Védo és fedőréteg] j (vasoxidok) I
•; i
w fei
Fe О 3 Д egyenletet használtuk fel számításainknál [2] , mert M
I
l+0,01.tJ
- értelmezésében megfelel a magnetitréteg porozitása feltételének. A porozitást a statikus vizsgálatok során meghatározott 15 kcal.mól" aktiválási energia-érték is alátámasztja [б, 7] , szemben a rácsdiffúzió kb. 50 kcal.mól" aktiválási energiájával, amely a vas- a vizsgálatba bevont kazánok folyamatos, teljes áramú kondenzátumkez élővel rendelkeztek, ami valószínűsíti a kívülről bejutott vasoxid korróziótermékek alacsony szintjét; - a fenti kazánokban a víz hőmérséklete átlagosan magasabb, pH-ja pedig alacsonyabb volt, mint az általunk elemzett esetekben. Ebből adódik, hogy az / 1 / egyenlettel számított magnetit-mennyiségek esetünkben felső határértéknek tekinthetők, azaz a
I
-.i
l
(•'.,
- viszonylag hosszú üzemidő /t > 10 h/ mellett is érvényesnek találták;
56
i'
•
ni
vizgőz reakcióban képződő tömör réteg esetén lép fel;
i-3 SI
í, Í
'•:• i ; ,v
4ц ц í.'f
Töö
• -MÍ
/2/
egyenlettel számitható másodlagos jellegű vasoxid lerakódás-mennyiség relative minimális értékű
[8]. A másodlagos lerakódások képződési mechanizmusa A másodlagos lerakódások mennyisége elsősorban a kazánviz szennyezőanyag-tartalmától és a hó'áramsürüségtől függ. E két tényező hatása azonos jellegű, de nem azonos mértékű. A szennyezőanyag mennyiségének növekedése a lerakódás tömegét arányosan növeli meg. A hőáramsürüség növekedése a különböző vizsgálatok szerint a lerakódás mennyiségét a lineárisnál gyakran nagyobb mértékben növeli, ami a q hatványkitevőjének az egység fölé való emelkedésével fejezhető ki. Thomas és Crigull [9] lineáris növekedést állapítottak meg, mig Mankina és munkatársai négyzetes összefüggést találtak és a v
Fe3OA=KM-cFe-
™
összefüggést igazolták Сю] . Ezek a vizsgálatok jelezték a buborékos forrás jelentékeny szerepét. Ez utóbbi által kiváltott konvekció önmagában nem magyarázza a hőáramsürüség kitevőjének emelkedését. Hazai tapasztalatok is arra utalnak, hogy a forrási folyamat nem szükséges feltétele a lerakódásképződésnek, mert pl. természetes áramlású kazánok cirkulációs rendszerében a fütetlen csöveken is jelentős mennyiségű másodlagos lerakódás található. Lerakódások olyan fütetlen helyeken is képződhetnek, ahol az áramlási sebesség viszonylag magas, annak ellenére, hogya megtapadás ellen ható erők az áramlási sebesség négyzetével arányosan növekednek. Ennek magyarázata a csőfal és a kolloid ill. szuszpendált részecskék felületi elektromos töltéseinek kölcsönhatásában keresendő [lí] . Vizes szuszpenzióban, kolloid oldatban és mozgó vizes oldattal érintkező felületeken a szilárd fázis közvetlen környezetében kettó'sréteg jön létre, amelynek diffuzivitása /azaz az erőtér "hatótávolsága"/ a viz elektromos vezetőképességétől, a hőmérséklettől és az áramlási sebességtől függ. Az erőterek kölcsönhatásának jellegét - azaz a mobilis részecskék elmozdulásának irányát - a töltések előjele szabja meg. A töltés nagyságára vonatkozóan az un. zeta-potenciál ad felvilágosítást, amely a kettó'sréteg határán és a folyadék belsejében uralkodó potenciálok különbsége. A részecskék töltését általában IEPS egységekben /izoelektromos pont/adják meg. Ez az a pH-érték, amelynél az adott részecske zeta-potenciálja zérus. Ettől eltérő pH esetén az izoelektromos ponttól nem nagy mértékben különböző pH esetén: £= = k . / I E P S - pH/. M/ Az elektrokinetikus potenciálok értéke 0-100 mV nagyságrendű. Az esetünkben szóbajövő néhány részecsketipus IEPS értékei a 2. ábrán láthatók. A lúgos kazánvizben előforduló szuszpendált részecskék általában negatív zeta-potenciáluak. Áramló vízben a tiszta fémfelületek zeta-potenciálja többnyire ugyancsak negatív, az oxidréteggel borított felületek töltését számos tényező befolyásolja. Ha a felületen korróziós lokálelemek működnek, az anódos területek negatív, a ka tódosak pozitív zeta-potenciált vesznek fel |ll]. A fémfelület töltését a felsoroltakon kivül néhány olyan tényező is befolyásolja, amely közvetlenül összefüggésbe hozható a hőáramsürüséggel. Ilyenek pl. a lángból a fémre jutó töltött részecskék /ionok/száma, a csőfalban uralkodó hőmérsékletgradiens által létrehozott un. termoelektromospotenciál. Feltételezik továbbá, [lO] hogy a forráskor leszakadó buborékok számával növekvő potenciálkülönbség lép fel a fűtött fal és a folyadék között.
: » fc
\.; i ft.'
л.' í/
i i •:.•
57
. f
г
,-f
-1-
&
••<'
Abból kiindulva, hogy a másodlagos lerakódások fő forrásai a szuszpendált anyagok, képződésük mechanizmusa az alábbiak szerint foglalható össze: A részecskék a külső körülményektől függően részben az elektrosztatikus kölcsönhatások, részben az áramlási viszonyok /forrás, konvekció / által meghatározott módon és sebességgel juthatnak a kiterjedt felületekhez és képezhetizoelektomos pont nek lerakódásokat. Olyan helyeken, ahol —r~ az áramlási sebesség viszonylag ala14 pH 12 8 10 csony, a lerakódás összetétele feltehetően megközelíti a szennyezők folyadékbeli 2. ábra megoszlását. Ha a részecskék a falhoz Egyes anyagok 1EPS értékei 25 °C-on vizben viszonyítva mozognak, akkora fallal elvben kizárólag párhuzamos irányú folyadékáram esetén az abszorpció szelektív a felülettel ellentétes töltésű részecskékre nézve. A falra merőleges mozgás a szelektivitást csökkenti, mint pl. forrás esetén, ahol a koncentrálódás - és annak szelektivitása - is befolyásolhatja a viszonyokat.
a
Vizzel, vagy forrásban levő vizzel érintkező felületeken a vizben jól oldódó anyagok elsősorban oldhatóságuknak megfelelően képezhetnek lerakódásokat. Üzemelő kazánokból származó forrcsőminták vizsgálata
и
E tanulmányban öt erőmű 21 kazánjából kivágott 80 forr csőminta /égőzóna/ vizsgálatáról számolunk be. Valamennyi kazán természetes áramlású dobos kazán, amelyek a mintavételt megelőzően viszonylag hosszú ideig üzemeltek kémiai tisztítás nélkül. A főbb jellemzőket és a vizsgálati eredményeket az 1. táblázat tartalmazza.
\
A lerakódások felületegységre jutó mennyiségének meghatározására a külföldi szakirodalom és a Magyar Villamos Müvek Tröszt laboratóriumában végzett kísérletek alapján kidolgozott - a lerakódás leoldásán alapuló - módszert alkalmaztuk [l2] . Az alkotók közül itt csak a korróziótermékeket /vas, réz/ és a foszfátokat vizsgáljuk, A forrcsöveken található lerakódás teljes mennyiségét az adott kazán esetében a forrcsőfelület egészének ismeretében határoztuk meg: m =F . M /5/ Ezen extrapoláció jogosultságát a később - egyes kazánokon - végrehajtott kémiai tisztitások során eltávolított lerakódás-mennyiségek megközelítően igazolták [13, 14-J . A vizsgálati eredmények értékeléséhez a viszonylag nagy számú adat és a mérési eredmények jellege miatt matematikai statisztikai módszereket alkalmaztunk. A kazánokat jellemző alapadatok felhasználásával további jellemzőket számítottunk, minden egyes kazánra ill. mintára külön-külön, éspedig: - az /1/ és /2/ egyenleteknek megfelelően számítottuk a lerakódásban levő vasoxidnak azt a részét, amelyet a fent ismertetettek szerint másodlagos jellegűnek tekintünk. Hasonlóképpen végeztük el további két lerakódásalkotóra is a megfelelő számítást, melyek teljes
58
( •
i '•
PL
..I.
"4 -'
•a Ul
Co
js.
to 00
CD
VO
to •
•
;
.
-
s
:
.1
A • -fc••?* w
Sorszám Vizsg.kazánok sz. Vizsgálatok /minták/száma
CO
м
to
8
8
VO СГ1
(0
(о
oo о,
N
N £,
to
8
1Л
en
Névl.telj.t.h- 1
CD
03 1Л
Üzemi nyomás bar
(л
Tüzelőanyag
N
+ 1Л
Átl. hőáramsürüség kcalnf 2 - h" 1 Átlagos üzemidő a mintavételig 1000 h
00
szilárd lúg Na-foszfát
•Si
(Л
hidrazin Ü3 1
1
4
1
kondenzátor
•1
kisnyomású előmelegitők nagynyomású előmelegitők
4
*
>
•a-
•
(л
СП 1Л
S
to
Со СП
45
н>
(Л
У to
to
Co
"о
I-» ^-J
N5
In О (Л
О
о
О
о
0J
to
"со
ОЧ
s о
о to 03
CO
ъ
03
ь
VO
CO
to
tsi
s?s-fs; Másodlagos lerakódás részaránya % №
ь
í
Ílll
о
4
CM
CD
to
to
00
CO
03
00
to to
to
isii
to
to
00 Co
CO
a\
.Mg-
to O;
•!-.i.;T5~'r-íri:3ariBj,».'iil!J--«s.:'b..
1
j
fcv •• W, Ebi
i>"
•\ egészükben másodlagos természetűek /rézoxidok és foszfátok/. A képződési sebességet a M v
=
^
s
. 10
/6/
egyenlettel becsültük; bevezettük az átlagos lerakódásképzö koncentráció fogalmát /a tápvizre vonatkoztatva/, amely az a szennyezőanyag-tartalom, amely ahhoz szükséges, hogy az adott kazán F forrcsőfelületén
t üzemóra alatt G folyamatos gőztermelés - ill. ezzel azonosnak tekintett
tápvizáram - mellett M.s g.m
i\V- !'
fajlagos mennyiségű lerakódás képződjék.
Számítása:
с=
/7/
10
A. vizsgálati eredmények értékelése Л hőáramsürüségbefolyásának elemzése céljából a számított lerakódási sebességek figyelembevételével vizsgáltuk a V = f/q/
/8/
sztochasztikus függvénykapcsolat jellegét
í -ÍV
v=K.qn
/8a/
alakban n = 1 mellett /lineáris összefüggés/, ill. a legkisebb négyzetes eltérés módszerével számítva К és n értékeit. A kapott regressziós egyeneseket a 3. ábrán mutatjuk
be.
Figyelemreméltónak
tartjuk, hogy ilyen jellegű
'éi-
latnál,
vizsgá-
amelyben különböző kon-
strukciójú, eltérővizkezelésü és tüzelésű kazánokból származó minta -
•£.'
kat elemeztünk, ki lehetett mutatni a pozitív korrelációt, és a hőáramsürüség hatványkitevője minden esetbennagyobbnak adódott az egységnél. A,,
A /3/egyenlettel való összehasonlítás céljából a vasoxid esetében a
I
8
parabolikus
4
is meghatároztuk /szaggatott görbe/.
regresszió
egyenletét
K., értéke /3/-ban - a dimen-
ziók egyeztetése után - 6-8-10" 10 A
vizsgált
szokásos
kazánoknál
általában
0,03 - 0,05 mg . kg "
vas-koncentrációt véve
1
figyelembe
megállapítható, hogy a statisztikus
50
100
elemzéssel kapott állandó alig több,
150 2
Hóáramsűrúség (q) kcal. m
1
mint egy nagyságrenddel tér el a la3
fi - Ю
boratóriumikörülmények között mért értéktől. Ez, figyelembe véve azt is,
3. ábra A másodlagos lerakódások képződési sebessége a hőáramsürüség függvényében
60
hogy esetünkben a hőáramsürüség viszonylag szűk tartományban változik, kielégítő egyezésnek mondható.
í &•
•; ш. •
í r ' i
, г-
I
•
Hasonló jellegű, az elgőzöl -
РОГ
gés jelenségének hatását elemző
•:'-. I
-•>:',
If V-"
К
vizsgálatot végeztünk
—-—
Q-ftfl/
Í
—
m-f/G.t/
/9/
illetve m=K'./G,t/
/9a/
alakban, azaz vizsgáltuk a lerakódásmennyiségének alakulását a termelt gőz tömegének függvényében. A kapott egyeneseket a A. ábrán mutatjuk be a megfelelő
szórási
tartományokkal
együtt. A regresszió
п
linearitása
ebben az esetben nemcsak a korrelációs
együtthatók magasabb
számértéke miatt meggyőzőbb,
I,
hanem azért is, mivel az egyes kazánok által termelt gőz meny-
• •' I":
nyisége
szélesebb
tartományt
ölel fel /6 - 26 Mt/. Azt azon ban, 10 75 Termelt gőzmennyiség а"-
20 (G.t.) t.lO'6
hogy a lerakódások képző-
30 déséértnem egyedül a gőzfejlődés /bepárlódás / felelős, a le-
25
rakódásképző koncentrációk e-
U. ábra
г, ?'•
fi
lemzése mutatja.
A másodlagos lerakódás és a termelt gőzmennyiség összefüggése
A korrózió termékekből képződő másodlagos
lerakódások
alapvető forrásai a kazán előtti szakaszok szerkezeti anyagai.
I
Annak megállapítására, hogy a korróziótermékek mely hányada képez ténylegesen lerakódást, a víz és szennyezőinek anyagmérlegei /5. ábra/ alapján egyszerűsített számitást végeztünk [8] . Ennek alapján nyertük a с C
1
B
/10/ с összefüggést, ahol c„ azt a koncentrációnövekedést jelenti, amelyet a ka-
P(-U,
cp (-0)
zán
előtti szakaszok korróziója okoz. A vasoxid korróziótermékekre §
általában l-hez közeli érték, de a rézoxidoknál is nagyobb, mint 0 , 1 . Mivel az általunk számított с értékek / 1 . táblázat/ azonos nagyságrendűek, minta telitett gőz szokásos szennyezőanyag5. ábra A korróziótermékek anyagmérlegéhez
koncentrációja, a c G /c hányados közel egységnyi; ez a "jf-ra
és cí-ra
61
^^
7.1 %•
•
»
шяегзаязя «nra™sen=?_- -
•'.I.
I megállapítottakkal együtt /10/ szerint azt jelenti, hogy a korrózió termékek túlnyomó része /feltehetően több, mint 80 %-&/ lerakódást képez. Ez egyezik a külföldi tapasztalatokkal is [15] . Másrészt az az ismert tény is kitűnik, hogy a korróziőtermékekre a leeresztés igen kevéssé hatékony, E jellegzetességek alapvetően különböztetik meg egymástól a korróziótermékekből és az ettől eltérő eredetű anyagokból képződő másodlagos lerakódásokat. Előbbiek kb. két nagyságrenddel kisebb mennyiségben vannak jelen a kazánvizben, mint a cirkulációs rendszerben feldúsuló foszfátok, vagy akár az alkáliák; ennek ellenére azonos fajlagos mennyiségű lerakódást képeznek, mint az utóbbiak. Véleményünk szerint ez is a kolloid, ill. szuszpendált anyagok jelentőségéthangsúlyozza a lerakódásképződésben. Ez az értékelés mindazonáltal nem kívánja kevésbé károsnak tekinteni a foszfátok jelenlétét a lerakódásokban. Külön magyarázatra szorul az a kérdés, hogy bár a lerakódásképző koncentráció nem tartalmazza azt a korróziótermék-mennyiséget, amely "körforgalomban" van - és megközelítőleg Cg-nekfelel meg - a kapott értékek mégis nagyjából a szokásos üzemi vizsgálati értékekkel öszszemérhetők. Ez semmiképpen nem indokolható analitikai hibával. Inkább arra a következtetésre kell jutnunk, hogy az általában folyamatos /egyenletes/ üzemállapot mellett, meglehetősen ritkái vett vízminták a fenti jellegzetességeket azért nem mutathatják ki, mert azok nem, vagy nem elsősorban stacioner üzemben jelentkeznek. Közismert jelenség, hogy üzeminduláskor a leeresztés Aeiszapolás/ sokkal hatékonyabb, mint egyébként. Ez a vizsgált vonatkozásban arra hívja fel a figyelmet, hogy ha a korróziótermék-koncentráció főképp ilyen periódusokban, ill. állás közben nő meg, akkor az a lerakódási folyamat sebességét is növelheti; a lerakódási sebesség éppúgy nem tekinthető állandó értékűnek, mint а с lerakódásképző koncentráció. Mivel a fentebb körülirt üzemállapotokban végbemenő lerakódási folyamat aligha értelmezhető a hőterhelés hatásával, felkeli tételezni, hogy itt az elektrosztatikus hatások dominálnak. Ez annál is inkább valószínű, mert a nyugvó közeg - főképp ha le is hűl - különösen kedvező az elektrokémiai korróziós folyamatok szempontjából. Ilyenkor a lokális elektródok stabilizálódnak, esetenként előnytelenül megváltoztatva a felület egyes részein a zeta-potenciál értékét.
;í f
. I.:
Érdeklődésre tarthat számot a v a s - és réz-koncentrációk egymáshoz való viszonya. Ezt is a lerakódásképző koncentrációk alapján elemeztük, melyek bizonyos mértékben a korróziósebességre is jellemzőek. Mivel a vizsgált minták egyik fele olyan kazánból származott, ahol nem alkalmaztak hidrazinos kondicionálást, mig a többinél igen, a r r a is lehetőség volt, hogy ennek hatását is vizsgáljuk.
10
t:
•
•
-—A^ÁV
•
ft
.—-~Н
^
+
+ 5
né/Aü/ W
10
/5
Vas - koncentráció
20
25
(Сре ) jug- kg'1
6. ábra A vas- és réz-lerakódásképző koncentrációk sztochasztikus összefüggése
A 6. ábrán bemutatjuk e két esetre, a valamennyi számított alapadat felhasználásával számított regressziós egyeneseket /a korrelációs együttható értéke mindkét esetben kb 0 , 5 / . Látható, hogy a hidrazinnal kebelt vízkörök e30 setében az összetartozó értékek nemcsalcnagyobbak, hanem az egyenes meredeksége is közeikétszeres, ami a rézkorrózió fokozott veszélyére utal.
•' í v -
К?
1
:?: I;?:i v-\
i;
62
-f, .
-.1
I Ez az elemzés objektív okok miatt, de jellegéből adódóan sem alkalmas arra, hogy bármelyik kondicionálásirendszerta másik /többi/ elé helyezze. A feltárt tendenciák elsősorban arra hivják fel a figyelmet, hogy a vízkezelés jelenlegi helyzetében a forrcsövek fő szennyezőforrásai a korróziótermékek. A fokozatosan bevezetendő, már dobos kazánoknál is figyelemreméltó eredményeket felmutató [löl un. semleges üzemmód csak a kondenzátum egyidejű kezelése mellett életképes. Azonban csak akkor vezethet az eddigieknél lényegesen jobb eredményre, ha egyúttal nagyobb figyelmet fordítunk az előmelegitőkben lejátszódó korróziós folyamatok lényegének megismerésére és kiküszöbölésére is, mert az itt végbemenő reakciók oldható, vagy szuszpendált termékei - kezelés hiányában - előbb jutnak a kazán fűtött felületeihez, mint a kondenzátumkezelőre.
Ш
ALKALMAZOTT JELÖLÉSEK -2 g.mг g.m"
M M
a lerakódás felületegységre jutó mennyisége a másodlagosan képződött magnetit mennyisége
m s v с К
a lerakódás teljes mennyisége a forrcsőfelületen a lerakódásalkotók százalékos aránya lerakódási sebesség mg.m-2 ,h 1 lerakódásképző koncentráció gfcg" Mankina f. állandó hőáramsürüség kcal.m^.h" 1 zeta-potenciál teljes forrcsőfelület m üzemidő h 1 névleges gőztermelés t.h " 1 tápviz áram t.h " leeresztés /lelugozás/ 1 pótvizáram t-h" átszámítási tényező /oxid-ion/ mól. т о Г 1 a telitett gőz szennyezőanyag-koncentrációja jug.kg" a póttápviz szennyezőanyag-koncentrációja jug.kg"1 a tápviz szennyezőanyag-koncentrációja a korróziótermékek nélkül .Mg.kg" a tápviz szennyezőanyag-koncentrációja ,Mg-kg~ a leeresztés szennyezőanyag koncentrációja Jtig.kg^ a korrózió által okozott koncentrációnövekedés a tápvízben leeresztési hányad megoszlási tényező lineáris korrelációs együttható
M
F t G T
L P
f
C
B
T é 3.
• ifi: t
63
f.'\
IRODALOM
[1] GOODSTINE, S. - KURPEN, J . : Die Korrosion und die Bekampfung der Korrosionspro[2] [3]
И [6]
W M ."«, V.
H [10] [И] [12] [131 [15] [16]
iM
dukte im Block aus Késsel und Turbine Archív für Energiewirtschaft 27 899. és 949. /1973/ SCHOCH, W. et a l . : Magnetitbildung und Druckverlustanstieg in einem Bensonkessel VGB Kraftwerkstechnik 52 / 3 / 228. /1972/ POTTER, E. C : Neue Vorstellungen über die Reaktion zwischen Stahl und Wasserbei hohen Temperaturen. Mitteilungen der VGB 76 19. /1962/ BLOOM, M. C . : Thegrowthandbreakdovmof protective films in high temperature aqueous systems. Journal of the Electrochemical Society 111 1343. /1964/ EL1ASEK, J. et a l . : Sledovani tvorby oxidické vrstvy v protucném generátoru Energetika 22 / 1 1 / 5 1 9 . /1972/ EVANS, U. R . : The Corrosion and Oxidation of Metals Edward Arnold Publ. London I960. 834. POTTER, E. С - MANN, G. M. W.: Oxidation of Mild Steel in High Temperature Aqueous Systems - Proceedings of the 1. International Congress on Metallic Corrosion London /1961/417. , AMBRUS GY.-né - C1V1N V . : Vízoldali lerakódások és forrásaik eró'müvi kazánokban 21.96-100 sz. VE1K1 jelentés /1977/ THOMAS, D. - GR1GULL, U . : ExperimentelleUntersuchungüber die Ablagerung von suspendiertem Magnetit bei Rohrströmungen in Dampferzéugern Brennstoff-Warme-Kraft 26 / 3 / 109. /1966/ MANK1NA, N. N . : К vaproszu о mehanizme zselezookisznogo nakipeobrazovanija Teplpenergetika 20 / 9 / 1 5 . /1973/ GASPAR1N1, R. et a l . : Mechanism of protective film formation on Cu-alloy condenser tubes with FeSO, treatment Corrosion Science 10 157. /I960/ C1VIN V.: Módszer vízoldali kazáncső-lerakódások mennyiségének és összetételénekmeghatározására Korróziós Figyelő 15 /2/ 74. /1975/ HANTOS A . : Kazánok kémiai tisztítása /MVMT, Tanulmány/ 1976. POCZÓK1.: Hőtechnikai berendezések elszennyeződéseivel és kémiai tisztításukkal kapcsolatos hazai tapasztalatok Energia és Atomtechnika 30 / 1 / 2 9 . /1977/ RICE, J. K. - STRAUSS, S. D . : Water-pollution control in steam plants Power 120 / 4 / 1 . /1977/ BAKAY Á. - SZABÓ 1.: WasserchemischeErfahrungenmit dem neutralen Wasserkreislauf in luftgekiihlten Kraftwerken Brennstoff-Warme-Kraft 27 /2/39. /1975/
',1 " у Í
"
f.
•f
ját:.
• -.х- ' í l . \
i
1
в Щ
^
P
I
'
^j=r^^^
IP A technika jelenlegi szintjén a vízrendszer irányitóját, ill. az erőmüvet irányító diszpécsert egy sor, a vizvegyészeti jellemzőket folyamatosan regisztráló mérőműszer segíti. Az erőmüvi Uzemirányitás és ellenőrzés automatizálása során egyre inkább ezek a folyamatosan mérő és automatizálásra is felhasználható műszerek kerülnek felhasználásra, A mérőműszerek alkalmazásánál problémát jelent azonban, hogy az erőmüvi vízkörben lejátszódó fizikai és kémiai folyamatok nagy része egzakt formában csak nehezen írható l e . Bár már egyre több jellemző megbízható és folyamatos mérésre van lehetőség /vezetőképesség, O 2 t stb. /, a mérési adatok feldolgozása nem elég egységes és céltudatos. Nem terjedt el itt h vegyészmérnöki tudományra általánosan jellemző szemléleti mód, amelya /viz-gőz/rendszert, ill. annak egyes részegységeit a reaktortechnika és a müvelettan elvei szerint vizsgálja.
í
I
A víz-gőz rendszer egy egységét, a gáztalanitós tartályt kiválasztva, vizsgáltuk a vegyipari müvelettan módszereinek alkalmazási lehetőségeit a folyamatosan mérhető oxigéntartalom-változások értelmezésére. Megvizsgáltuk, hogy egy, a változások leírására alkalmas számítási módszer a /Kispesti Fűtőerőműben mért/ mérési eredményekkel hogyan egyeztethető össze.
1.
1. A viz-gőz körfolyamat szerkezeti részegységeinek müvelettani értelmezése Az erőmüvi körfolyamat részegységekből épül fel, és mint neve is mutatja, önmagában záródó egységet képez, Egy hagyományos tüzelésű erőmű körfolyamata az 1. ábrán látható, ahol sematikusan feltüntettük *.•; erőmüvi vegyész szempontjából legfontosabb elemeket.
Túlhevítő
Turbina
Kondenzátor
Kondenzatum kezelő Pötvizelökészitő
Hazán
- .m
bCO
Előmetegiló
Táptartály
•I
Előmelegítő
Veszteségek 1. ábra Erőmüvi viz-gőz rendszer részegységei Ha müvelettanilag szemléljük a körfolyamat részeit, azt mondhatjuk, hogj az lényegében csövek és tartályok bonyolult rendszere, amelyben a hőhordozó állandó mozgásban van és ugyancsak állandóan különböző - fizikai és kémiai - változásokon megy át. A vegyészt érintő folyamatok az erőműben túlnyomóan nem kifejezetten kémiai reakciók. Példaképpen említhetjük különbözőkoncentrációjú oldatok keveredését /póttápviz és tápviz elegyedése/, a termikus gáztalanitást, a fázisváltozásokat, különféle oldott anyagok kiválását a fémfelületen /lerakódásképződés/, ugyanezekmegoszlását a gőz- és a folyadékfázisban. Természetesen a kémiai folyamatok is jelentősek /korrózió, kémiai gáztalanitás, stb. /.
í Щ
Ezek d folyamatok a körfolyamat részegységeiben, mint reaktorokban játszódnak le, és átalakulási reakciókként szemlélhetők függetlenül attól, hogy fizikai vagy kémiai természetűek.
66
íí
Előbbiek kezelése feltétlenül egyszerűbb, ezért első' lépésben ezeket tanulmányoztuk. Figyelmünket elsősorban a lejátszódó folyamatokat jellemző paraméterek időbeli változására összpontosítottuk a. reaktor jellegének
függvényében.
A reaktorban lejátszódó folyamatok matematikai leirása annak meghatározását jelenti, hogy az adott geometriájú reaktor meghatározott bemenő komponens-, hő- és impulzusáram mellett milyen kimenő áramokat szolgáltat. Ha a reaktorban kizárólag fizikai folyamatok játszódnak le, a matematikai leírás egyszerűsödik, mivel kiesnek a kémiai reakciókat jellemző tényezők /rendüség, konszekutivitás, párhuzamos reakciók, stb./. A reaktoron esetünkben folyamatos reaktort értünk, amelyben kizárólag fizikai - éspedig koncentráció - változások játszódnak le. Ilyen feltételek mellett vizsgáltuk először a két szélsőséges /ideális/ reaktortipust, és a kettő közötti átmenetet is. 2. Reaktorok osztályozása Ideális csőreaktor Ideális csőreaktor esetén a ki- és bemenőjel alakja megegyezik, a közöttük levő időbeli eltolódást a tartózkodási idő egyértelműen jellemzi. Másképp fogalmazva ez azt is jelenti, hogy a tartózkodási idő minden egyes részecskére nézve azonos és állandó /állandó térfogatáram mellett/. /2. ábra/ A viszonyok akkor semváltoz-
0 ve
nak, ha a bemenőjel változása nem
Q ve
í\
ugrásszerű,
hanem az idő tetszőle-
ges függvénye. Ideális /tökéletesen kevert/ tartályreaktor
•Idl
Stacionárius esetben a folyamatos tartályreaktor a csőreaktoroktól nem tér el. A bemenőjel ugrásszerű változása esetén azonban a kimenőjel változása más lefutású /3. ábra/.
tf'
A tartályreaktor viszonyait leiró differenciálegyenlet koncentrációváltozás esetére:
2. ábra Ideális csőreaktor Ennek megoldása, azt a legegyszerűbb esetet véve alapul, hogy C
Be
о
= C Ki
0
о
/haCBe>
f
éstQ=O
ami koordináta-transzformációval egyszerűen elérhető, aC
Be>
C
Be
e s e t r e !
C
Ki
=C
Be
67
I
Reális reaktorok Reális - azaz gyakorlatilag működő - reaktorok nem követik szigorúan egyik fenti rendszert sem, azokat legfeljebb közelitik valamilyen mértékben. Ugyanigy a bemenőjel ugrásszerű változásának feltételezése is csak közelités lehet. Logikus azonban, hogy a reális reaktorok analitikus leírására törekedvén velamiféle átmenetet találjunk a két szélsőséges reaktortipus között. Reális reaktoroknál mérhető /regisztrálható / kimenőjeleket kivántunk megfelelő közelítéssel matematikailag kifejezni. E .célból legáltalánosabban úgy járhatunk el, hogy megfelelően megválasztott számú cső- és tartályreaktort tekintünk sorosan és párhuzamosan kapcsolva [l] . A legegyszerűbb közelités, ha n számú sorbakapcsolt tartályreaktort vizsgálunk. Bizonyítható ugyanis, ha n *•t>° , akkor a csőreaktorhoz jutunk. Elegendő két reaktor ahhoz, hogy legalább azt a gyakorlatból ismert feltételt teljesítsük, hogy a kimenő jel változását leiró görbe /C-n > C-ge esetén/zérus iránytangenssel induljon, a gyakorlatban regisztrált kimeцо jeleket ugyanis ez jellemzi. Két tartály esetére az anyagmérleg /4. ábra/ differenciálegyenletei: QCdt
г
,- '
= QCjdt + íf
QC x dt = QC2dt +
с c
bel
Q <*••
•I 'о/
f fe! ifi"
3. ábra Ideális kevert tartalmú tartály
¥
A megoldás a Cg-re, azaz a reaktorrendszert elhagyó oldat koncentrációjára /kimenő jel/:
n darab sorbakapcsolt tartálynál pedig:
k=O A gyakorlatban kaphat^ jelalakkal való összevethetőség és az empirikus,közelités felkutatása céljából felirtuk a negatív ugrásra érvényes egyenleteket is: A megoldás két tartályra,:'
68
f
ti'!
I
1 '•'£
n tartály esetén:
I г-
k=0
С
Co
1
.л
1
к.
( í'
L,
idő t
4. ábra Két sorbakapcsolt ideális tartályreaktor 3. A gáztalanitós tártartályban mért oxigéntartalom-változás leírása sorosan kapcsolt két kevert tartálymodellel Számítási, értékelési módszereinket a Kispesti Fűtőerőmű gáztalanitós táptartályában mér -
fi
hető oxigéntartalom-változások ellenőrzésére kivántuk alkalmazni, A vizsgált blokk, ill. a gáztalanitós táptartály kapcsolási rajza az 5. ábrán látható. A táptartály jellemző paraméterei a következők: Q = 100-220 m 3 /h V = 42-Д6 m 3 A tápviz oxigéntartalmát folyamatosan regisztráló
v-
Tallox talliumos műszerrel határoztuk
I'
meg [2] Az üzemileg kapott regisztrátumok azt mutatják, hogy a tápviz oldott oxigéntartalma igen
'• :" I '7
széles határok között ingadozik /10-800 jug/kg között/. A változás sebessége és nagysága szempontjából egymástól igen eltérő három görbeszakaszt a 6., 7. és 8. ábrán tüntettük fel.
'i-,' V'/'
A 6. ábrán az igen nagy és gyorsan lecsengő oxigén betörések hatása követhető nyomon
*:•
/5
-5
körülés 6
-6
körül/. Az "alap" oxigén koncentráció magas, ami folyamatosan nagy
oxigéntartalmú viz bejutását jelenti. Erre szuperponálódnak az előbbi két időintervallumban jelentkező oxigéncsúcsok. A7. ábrán a kismértékű oxigénbetörés hatása figyelhető meg. A feritőzés időtartama az elő-
b'
}•;':
ző ábra két csúcsánál adódó időtartamhoz áll közel. Ez az a görbe tipus, amely lefutási jellem zői /csúcsszélesség, felfutási meredekség/ tekintetében a táptartály üzemeltetési jellemzőivel /V, Q/legkönnyebben értelmezhető. Ez fordul elő a regisztrátumon leggyakrabban
önmagában,
vagy más, a gáztalanitós táptartály hatásán kivüli ókora visszavezethető változások hatásával módosítva.
69
- t-
. l-l
I
1 Táptartály 2 Gáztatanitö 3 Kazán 4 Nagynyomású gőztranszfórmátor 5 Kisnyomású góztranszformátor 6 Hőcserélő 7 Marguerre tároló
5. ábra A BHV Kispesti Fütőerőmüvének kapcsolási sémája
1%
'•X-
k\
\;
500
I• Г
;
;1
f-
h. 100
a 6. ábra A mért oxigéntartalom 1977. 111.4. Д 3 0 és 9°° között
70
Idő [h]
í í
ш ••
21
30
Job* £ercj
7. ábra A mért oxigéntartalom 1977. П,4, 9 1 5 és 9 ^ között ?
f
A 8, ábrán látható görbelefutás vagy a "bemenő" oxigéntartalom időben lassan, végbemenő változásával, vagy ami ehhez hatásában hasonló, a rendszer egész víztömegének oxigénre való feldúsulásával magyarázható. Ennek elemzésére itt nem térünk ki. A három görbetipus közül a 7, ábrán közölt legjellemzőbbet választottuk k i . Vizsgáltuk, hogy az erőmű blokk paraméterei, és a regisztrátumokból meghatározható kiindulási jellemzők felhasználásával, a két kevert tartalmú t a r tállyal közelitett reaktormodell alkalmazásával leirt változások miképpen egyeznek a valóságban tapasztalható változásokkal. Egyszerűbben fogalmazva: a kéttartá-
lyos modell görbéi hogyan fedik a valóságban kapott görbéket. Kiindulási adatoknak az alábbi számértékeket vettük fel: t 0 0 C o 0 20 jug/kg С 'be 100 jug/kg 600 jug/kg A jelfelfutás hossza: T = -í- = T/4 = 3 , 3 perc T = t = 13,2 perc és T = 4 t = 53 p e r c .
;.'••
12*
8. ábra A mért oxigéntartalom 1977. II1.3.12 3 0 és 17 3 0
í
A számitások alapján к jött gör bekből /9. ábra/ megállapítható, hogy a gyakorlatban kapható, r e gisztrált görbéket alakhüségben, a görbelefutás jellegében akkor sikerül a legjobban megközelíteni, ha az átlagos tartózkodási idővel közel megegyező jelfelfutási időkkel /szennyezés időtartama / számolunk. [h] Különösen szemléletes ez a 600 jig/kg-os bemenő koncentráció között változáshoz tartozó görbénél.
71
I
Г:
[..
л t
.1 . 1 •
'u i -'к
i
&-••;•
Ш
í-j
I
•i I;
-••I •'•Л ül
02
аЗ
0,4
0,5
0,6 О,? 0,3 0,9
l,0
V
\2
1,3
1,4
15
!,6
\7
1,в ИЗ
9. ábra Különböző számított görbék lefutása Ez a megállapítás a bemenő koncentráció "ugrásának" nagyságától függetlenül igaz. Az egységből kilépő koncentráció relatív változása/—j°—/csak a -^-hányados függvénye. A 6. ábrán olyan koncentrációváltozási sebességek is megfigyelhetők, melyek a számitásoknál felhasznált kiindulási adatok /Q, V / szerint maximálisnak tekinthető koncentrációváltozási sebességet /6. ábra 1. és 2. csúcsa/ jóval meghaladják. Mindez azt igazolja - ha eltekintünk az adott esetben technológiailag irreális, igen nagy oxigén-fertőzéstől - , hogy a táptartályban tökéletlen keveredés áll fenn, s a belépő nagy oxigéritartalmú viz zöme keveredés /tehátkoncent-
V.
ráció váltczás/nélkülhagyjaelatáptartályt. A számitásoknál ez a --Á- viszony változásával lenne figyelembe vehető. Valószínű, hogy ha terhelésváltozás lép fel, azzal párhuzamosan ü l . ennek következményeként a keveredés szempontjából hatásosnak tekinthető tartálytérfogat egy У м а ténylegesnél lényegesen kisebb térfogatra csökken. A Q változásának hatása tehát a gáztalanitási hatásfokra, ü l . a keveredésre kettős. A 10. ábrán együtt tüntettünk fel néhány számítással kapott görbét és a regisztrátum egyik jellemző görbéjét. Megállapítható, hogy a gyakorlatban kapott görbe a két kevert tartályos modell számítási apparátusával, megfelelő konstansok megválasztásával /С, Т/jól leírható.
;,-i
i,
A modell alkalmazásával lehetőség van arra i s , hogy behatároljuk az oxigénfertőzés nagyságát /C/ és a fertőzés idejét /T/.
72
. " ! • •
•
• í r •
ff
Л;
-/
f' I 1
A regisztrált görbe alatti terület meghatározásával /pl. grafikus módszerrel / Q«C T értékét, azaz a bejutott szennyezőanyag mennyiségét kapjuk. Mivel
т és ezértT
10. ábra A regisztrátum görbéjének és a számított görbék összehasonlítása
= т
valódi
max.
"valódi
max.
é8C
becaül
valódi valódi hető /11. ábra/. A modell i s mertetett korlátain belül ezek az értékek iterációval tovább pontosíthatók. /Feltételezve, hogy a jellemző Q és V különkülön állandók. / /Ez a 7. ábrán látható görbe esetében teljesült, a 6. ábra szerint viszont nem. / A Q és V /V e f f / esetleges változását figyelembevevő korrekciós tényezők kísérletekkel határozhatók meg.
)••" í:
4. Következtetések
-ш
Megállapítottuk, hogy a gáztalanitós táptartályban végbemenő oxigéntartalom változás c leírására a két sorbakapcsolt rrín kevert tartalmú tartálymodell számítási apparátusa felhasználható. A gyakorlatban nyert görbék alakhüen megkaphatok, s ezen görbék alapján az üzemeltetési jellemzők figyelembe11. ábra vétele mellett /Q, V/ az oxigénAz oxigénbetörés mértékének és időtartamának becslése fertőzésnagysága és időtartama jól közelíthető. Kísérletileg meghatározható adatok birtokában, a modell szerinti számítási módszer felhasználásával mód nyilik a gáztalanitás hatékonyságának és a tápviztartályban végbemenő keveredési folyamatoknak a számszerű adatokkal jellemzett becslésre. IRODALOM
:
v:t
_ . _ - : — j . í ?••.
I i •
[1] BENEDEK P.-LÁSZLÓ A.: A vegyészmérnöki tudomány alapjai, Műszaki, Budapest, 1964. [2] MOSÓ D. - SZABÓ I. - DÉKÁN J.: A regisztráló oxigénmérő műszer /tallox/ üzemeltetésével szerzett tapasztalatok,21-97-106-2/2 sz. kutatási jelentés,/VE1KI/ 1978.
73
-t-
: Г'
JELÖLÉSEK Q V Veff t t T
n С
сB e ' "Ki "Be.
СKi C
••• n
I.
•f
a reaktoron áthaladó viz térfogatárama a reaktor tényleges térfogata a reaktor hatásos térfogata idő tartózkodási idő a reaktorban a zavaró jel fennállásának időtartama a sorbakapcsolt tartályreaktorok száma szennyezőanyag-koncentráció a reaktorba belépő, ill. a reaktorból kilépő viz szennyezőanyag-koncentrációja a reaktorba belépő, ill. onnan kilépő viz szennyezőanyagkoncentrációja hibajeltől mentes, állandósult állapotban az első, második, n.-ik sorbakapcsolt tartályreaktorból kilépő viz szennyezőanyag-koncentrációja negativ előjelű hibajel esetén az első, második, n.-ik sorbakapcsolt tartályreaktorból kilépő viz szennyezőanyag-koncentrációja a negativ előjelű hibajel fellépésének időpontjában az első, második, n.-ik sorbakapcsolt tartályreaktorból kilépő viz szennyezőanyag-koncentrációja
1 3
/m / 3 /m /
/W /h.min/ /min/ /db/ 3
/g-m' / /g-m"3/ /g.m"3/ /g-m"3/ /g-m"3/ /g-m"3/
\• •
f ÜT"
- ! •
••; - f •
. " • * .
!
i ' á;
•i
•3
1
1 Ш 1
^
ар-
A kazánberendezésekben fellépő korróziós folyamatok gyakran meglehetősen bonyolultak, azokat igen sok kémiai és fizikai tényező befolyásolja. Azonkívül, mivel a korrózió megjelenésének és megszűnésének időpontját, továbbá a fizikai körülményekkel való összefüggését pontosan nem ismerjük, a korrózió fő okára való következtetés és egyáltalán a korrózió lefolyásának megismerése komoly akadályokba ütközik. Hazai és külföldi kutatások, ill, nagyüzemi mérések eredményeiből azonban tudjuk, hogy a vas vizes közegben végbemenő korróziójánál az elpusztult fémanyaggal ekvivalens mennyiségben hidrogén képződik. Az egységnyi idő alatt egységnyi felületen képződő hidrogén mennyisége a vasoxidáció sebességével arányos, és megszabja a kazánanyag számára igen fontos védőoxid réteg képződésének, ill. megtartásának vagy szétrombolásának mértékét függetlenül attól, hogy az a kazánban milyen módon megy végbe. Már az átlagos oxidáció, ill. korrózió folyamatos ellenőrzése is lehetőséget ad több olyan üzemi adat rögzítésére, amelyek a kazánok üzembiztonsága, kihasználtsága, gazdaságossága, legegyszerűbb üzemeltetési módja stb. szempontjából mind a kazánüzemeltető, mind a kazántervező számára igen nagy jelentőségűek. Ezek közül a legfontosabbak; -
az üzemeltetési módnak és a gőzteljesitménynek a befolyása a közepes oxidációra; az indulások és leállások technikája, ill. gyakorisága; a használt tüzelőanyag minősége, ill. cseréje; a kazán legkisebb és maximális terhelésének hatása az oxidáció mértékére; a különböző vizelőkészitési adatok, ill. a rendelkezésre álló nyersvíz minősége, a kazántípus befolyása; a kazán egyes mintavétel szempontjából számbajöhető helyein /gőzhütő, túlhevítő, kazándob stb. /, a közepes oxidációs réteg képződésének megfigyelése; új kazánoknál a védőréteg-képződés időtartamának rögzítése; a hosszabb-rövidebb időre leállított kazánok újraindulásánál a védőréteg tartósságának, ill újraképződésének körülményei; pácolt kazánoknál az utóbb emiitett védőréteg-képződés megfigyelése.
ív1
••-,rf«"
M
I
г--'
ív1
Cikkünkben a Dunamenti Hőerőmű IV blokkjánál végzett ilyen célú mérésekről számolunk be. A kazánanyag-elhasználódás, ill. korrózió számszerű adatokkal történő folyamatos mérésére egy Kent-Cambridge gyártmányú regisztráló Hg és O2 mérőberendezést alkalmaztunk.
fel
1. A kazánblokk viz-gőz rendszerének jellemzői hidrogénmérés esetén Kf.
A 4. blokk TGM 94. típusú, 136 att-s szovjet kazánnal rendelkezik, amelynek névleges teljesítménye 600 t/h gőz. A blokknévleges teljesítménye 150 MW, A berendezés szükség esetén 1бЪ MW-ot, vagy 150 MW villamos teljesítményt és 20 t/hfütőgőzt is képes szolgáltatni. Megengedhető minimális teljesítménye 80 MW. Jelenleg erősen változó teljesítménnyel üzemel. A teljesítményt 80 és 160 MW között az energiarendszer szükségletének megfelelően változtatják. A terhelésváltozás sebessége max. 1 MW/perc. Szükség esetén a blokkot leállítják és indulásra készen tartalékba helyezik. A blokk 1966 március őta összesen 73.500 órán át üzemelt. A kazánt üzembehelyezés előtt pácolták és 1974 szeptemberében savazással tisztították. Savazás óta kb. 21.500 órát üzemelt és ezalatt 55 alkalommal állt le. 1974 előtt a leállások száma hozzávetőlegesen 250-300-ra tehető. A blokk víz-gőz rendszerének egyszerűsített sémája az 1. ábrán látható.
76
!
*':r
tV~
г . '• <:>„
Hutoviz
CSVSZ
CSVT
CSVSZ
CSVT
1. ábra A Dunamenti Hőerőmű IV. sz. blokkjának elvi kapcsolási sémája Az összes pótvizet sótalanitó berendezésben állitják elő és a kondenzátor után adagolják a rendszerbe. Öt darab kisnyomású előmelegítő üzemel. A három nagynyomású előmelegítő szénacélból készült. Korrózióvédelem érdekében a tápvizbe 50-100 ug/kg koncentrációban KUH.-et adagolnak, ami biztosítja a hőhordozó kb. 9,0 pH-ját. Külön ammónia adagolás nincs, mert az a hidrazinbomlásból eredően jelentős mennyiségben található a vízben. Az előirt PgOc tartalom biztosítására Na^POz-ot adagolnak a tápvizbe. A viz-gőz oldali korrózió szempontjából számításba jövő elgőzölögtető felület A101 m , a túlhevítő felület 2128 m 2 . 2. Mérési eredmények A kazánanyag korróziós igénybevé.'°lére vonatkozó vizsgálatainkat a berendezés instacioner és stacioner üzeme, ü l . indulás és leállás során végeztük. A méréssorozatra 1977. májusa és augusztusa között került sor. A telitett és túlhevitett gőzök H 2 meghatározása mellett vizsgáltunk egyéb, a korrózióval összefüggésbe hozható jellemzőket i s . Vizsgálataink kiterjedtek a folyamatos üzemi állapotok, valamint az indulási és leállási viszonyok tanulmányozására.
77
1
уъ
ií!
2.1. A folyamatos üzemben végzett vizsgálatok A folyamatos üzemben végzett H 2 mérések adatai közül mint jellemzőket a június hó 1-ái és 2-án mért értékeket ismertetjük /1. táblázat/.
I •I
1. táblázat A kazánanyag fogyás változása a Dunamneti Hőerőmű Vállalat 4. sz. blokkjánál VI. 1 - 2. között, folyamatos üzemben /A túlhevitett gőz Hg-tartalom mérése alapján, 6230 m felületre számolva/ Időpont
Gőztermelés t/h
1977 VI.1.
Terhelés MW
10
120
390
12 14 16 18 20
150
510
100
22
100
24
100
320 315 315 520 315 315
100 100
155
H2 kon-
centráció /ig/kg 2,4 2,4 2,4 2,4 2,0
1,8 2,1 2,0
Effektiv H2 szám cm3/m2h 1,65 2,16 1,36 1,36 1,11 1,65 1,19 1,10
Kazánanyap. fogyás 50000 mg/m h mg/h üzemóra alatt kfi 980 3,15 19624 4,02 1250 25044 2,62 16322 815 2,62 16322 815 16322 2,62 815 980 3,14 19624 I4142 2,27 705 13020 650 2,09
• ! • ' • •
VI.2. 650
I4142
705
15201
760
2,16
1,39
2,48
15450
773
100 100
315 315
2,0
4
6
100
320
360
Átlag -v
2,09 2,27 2,44
13020
2,2
1,10 1,19 1,29
2
2,1
tartalom görbe egy jellemző szakaszát a 2. ábra mutatja. AHgméréssel párhuzamosan néhány viz-gőz minőségjellemző értékétvizsgáltuk. Az adatokat [jjg'l-g] a 2. táblázatban közöljük. Akülönböző üzemállapotok mellett mért hidrogén koncentrációkból és az ezekből számított effektiv hidrogén értékekből a vas viz-gőz okozta átalakulására vonatkozó kémiai egyenletek alap ján meghatároztuk a korrózió közbeni vas-anyag 16 Ш [h] fogyasztást, a korrózió mértékét, ill. a választott felületrészen keletkező vasoxid mennyiségét. 2. ábra A szokásoknak megfelelően megadott 50000 H2 mérés a Dunamenti Hőerőmű 4. S Z . üzemóra alatt fellépő kazánanyag fogyás a különr blokkjánál, folyamatos üzemben /1977.VI. 1. 16-24 h Túlhevitett gőz/ böző terheléseknél a következő képlet alapján adódik, a . F.t :W eff ahol Weff - az effektiv hidrogénszám, cm /m h a - az cm —képződés közben2 korrodált vas mennyisége, 1,9 mg Fe F - az összes oxidált felület, m
- ! fi
A regisztrált
t
78
- az oxidációs idő , h.
щ I-
#•-••
•v,'-'.'»
2. táblázat Folyamatos üzemben mért értékek a Dunamenti Hőerőmű Vállalat 4. sz, blokkjánál 1977. VI. 1-én 1Г Redox pot. mV
Kondenzviz Csapadékvíz /cs. sziv. után/ Tápviz /hidrazin adag ut. / Kazánviz jobb /sós szakasz/ Kazánviz bal /sós szakasz/
324
<
Telitett gőz közép
272
Telitett gőz bal Telitett gőz jobb
275
Telitett gőz bal
pH
6,92 0,60
8,8
10,5 0,90
ö,32 0,92
Telitet goz jobb
1
Vez.kép'.
11,5 1,39 7,32 0,72
8,9 9,0
Redox Vez.kép. jaS cm" 1
PH
14° Redox Vez.kép. pot. mV JUS cm" 7,86 0,66
8,9
325
7,68 0,71
8,,8 9;,3
9,5
9 ,1
9,3 8,3
9 ,0 8 ,6
8,6
262
6,82 0,58
8,4 8,7
270
7,01 0,86 7,36 0,58
355
9 ,0
250
9 ,0 8 ,9
285
9 ,3
7,67 1,38
1:
6,55 0,89 7,39 0,72 7,25 1,27 6,73 1,17
A felső adat a kationcserélő előtt az alsó kationcserélő után mért érték
t
j
Vizsgálataink alatt a blokk általában 100-155 MW teljesítménnyel üzemelt. A termelt gőz mennyiség 316-530 t/h között változott. A párhuzamosan végzett méréseink során telitett gőz H 2 koncentrációját a túlhevitett gőzhöz viszonyítva átlagban 0,3 ug/kg-nál kevesebbnek találtuk. A túlhevitett gőz H o tartalma alap2 ján, ill. az lm felületen lóra alatt képződő H ? mennyiségből /effektiv H 2 szám/ számitott kazánanyag elhasználódás 100 MW terhelésnél átlagban 2,58 mg/mh. Ez az érték a szokásos 50000 üzemórára számolva 798 kg elhasználódott vasmennyiségnek felel meg. / 1 . táblázat/. 150 MW terhelésnél 4,02 mg/m h vasfogyás adódott, ez 50000 óra alatt 1250 kg Fe-t jelent. A korróziótermékek részben a kazán felületén tapadnak meg, részben - az üzemi körülményektől függően - a vízgőz rendszerbe kerülnek. Feltételezve, hogy a képződött vasoxidok mind az elgőzölögtető és a túlhevítő felületeken rakódnak le, az átlagos 2,48 mg/m2 h kazánanyag fogyást alapulvéve, a képződött vasoxid mennyisége - Fe.jp/-ben kifejezve - 50000 üzemóra alatt 171 g/m 2 . Figyelembeveve a telitett és túlhevitett gőz H o koncentrációja közti különbséget, ami áltaIában 0,3 jug/kg, Ül. 3,3 cm /t volt, az elgőzölögtető felületen keletkező vasoxid mennyisége a következőképpen számitható: A H 2 koncentráció átlagértéke az elgőzölögtető felület után 2,16 - 0,3 = 1,86 jig/kg H 2 az átlagos effektiv H 2 szám az elgőzölögtető felület után 1,86 ля/kg . 0.011 cnAte / jog Ha . 360000 ke/h т179ешЗ/п2ъ 4100 m2 ami 1,79 . 1,9 = 3,41 mg/m2/h Fe elhasználódásnak felel meg.
79
' ír
fi (I i
I
-
1
i
i
Amennyiben a vasmennyiség Fe^Oí-é alakul és az a felüieten marad, úgy 50000 üzemóra után az elgőzölögtető felületeken 3,41 , 1,38 . 50000 =235 g/m2 Fe-jO^ rakódik le. Tekintve, hogy a vasoxidokmegoszlási hányadosa 130-140 attnyomásnál l-hez köz slálló érték, amit a kolloidszürésnei kapott eredmények, valamint akazánvizben és gőzbenmért Fe méréseink is alátámasztanak, kazánviz leiszapolással csak elenyészően kevés korrózió termék távolitható el a rendszerből, ezért a leiszapolás hatását figyelmen kivUl hagytuk. A képződött vasoxid vagy a forrcső felületeken marad vissza, vagy tovább vándorolva a túlhevítő felületekre, ill. a turbi nán keresztül a táptraktusba kerül. A gőzök Fe koncentrációja nagymértékben ingadozik. Az előirásos max. 20 jug/kg Fe tartalmak mellett szélsőségesen nagy értékeket is találtunk /3. táblázat/. Az átlag értékek a rendszerben a vasoxidok 1 megoszlási hányadosának megfelelően azonban - eltekintve a túlhevitett gőzben talált időnkénti nagy koncentrációktól - a tápvizben, akazánvizben, a telitett gőzben és a kondenzátumban közel azonosnak vehetők; rendre 28 - 26 - 35 - 31 ug/kg. A túlhevitett gőzben talált igen nagy koncentrációk feltehetően az időszakos korrózió xernvék leválásának következményei .
.• '••
I-t
ti)
!•:• fe
1
Щ-
1 ь
3. táblázat • •í
Fe koncentrációk a Dunamenti Hőerőmű Vállalat 4. sz. blokkjánál folyamatos üzemben / ug/kg/
- -í
V.26. 10',00 Tápviz Kazánviz jobb old. bal old. Telitett gőz jobb old. bal old.
13
V.26.
25
12
8,5
27
Túlhevitett gőz jobb old.
X. '•
V.26, 11 30
i/OO
V.31. 10',00
10
24
22
13 90
35
13
20
12
1 0,0
VI.1. q30
VI.1. ,,00
Л .lag
12,5
28
141 20
14 14
25,6
90 14
39 70
35,7
140
45
18
85
300
151
4
7
35
bal old. Kondenzviz
00 14 V
25
11
22
V.31
10
66,4 31
A túlhevitett gőzből eredő vastartalom hullámok hatásai a kondenzvizben és a tápvizben is észlelhetők. Az oldatlan állapotban levő korróziós termékek meghatározására irányuló kolloid szűrési vizsgálatok eredményei FegO^x l^O - Ve^O, összetételű lerakódást mutattak. A korróziótermék koncentráció a vizuális meghatározás alapján 20 ug/kg alatt van, azonban ezek a vizsgálatok is jelzik, hogy időszakosan a vasoxidok koncentrációja 100 yig/kg nagyságrendű is lehet.
80
:st
'lb
m
?•
t-
AH, méréseket ill. korróziós vizsgálatokat NIl£ és N2H^ adagolás mellett végeztük, A tápviz NHÍ tartalma kb. 1 mg/kg, NgH, tartalma pedig 70-80 jug/kg volt. Tapasztalataink szerint a tápvizbe adagolt ilyen mennyiségű N2H^ a gőz H 2 tartalmát észrevehetően nem befolyásolta. Az N2H / adagolás náhány napos szüneteltetésével ugyanis a gőz H 2 koncentrációja nem változott. 3.2. A kazán indításakor végzett vizsgálatok Hasonlóan a stacioner üzemhez, induláskor is végeztünk H 2 méréseket a kazánanyag-fogyás mértékének meghatározására. A kazán VI.2 ll^-xői VI. 14. 13 h-ig állt. A túlhevitett gőz H 2 tartalmát 14-én 17 h-tól 40 MW terheléstől kezdve kezdtük mérni. A kazán terhelési adatait, valamint a H 2 koncentrációkat és az abból számitható korróziós adatokat az 1. táblázatban foglaltuk össze. A H 2 tartalom időbeli változását a 3. ábra mutatja. Amint a hidrogéngörbe *4 lefutásából és a 4. táblázat tart ug/bgtKt srdfcft koncentráció) adataiból látható, 40 MW terhelésnél а Но koncentráció több mint tízszerese a szokásos értéknek. A korrózió
1\
Í . il .
о
\
\
j
\ |
4 V, 3. ábra H 2 mérése a Dunamenti Hőerőmű Vállalat 4. sz. blokkjánál indításnál /1977. VI. 14./
1
ué M
mértéke ekkor 11,8 m g / m h Fe fogyásnak felel meg. Ahidrofién koncentráció kb. 8 óra alatt állt be arra az értékre, ami a stacioner üzemre iellemző. Az átlagos kazánanyag fofivás ezen idő alatt 4.76 mg/m volt. Ennek megfelelően egy hasonló indítás alatt 2 lm felületen elpusztult vasmennyiség: 8 . 4,76 = 38,8 mg/m2 Fe Ez Fe^Oz-re átszámolva 1,38 . 38,8 = 53,5 mg/m2 lerakódást jelent,amennyiben
a korróziótermék a keletkezés helyén marad. Egyenletes kazánanyag fogyást feltátelezve a kapott érték nyilvánvalóan elhanyagolhatóan kicsiny. Még száz indulás esetén is csak 5,4 g/m Fe^O, lerakódás többlet várható. Számításainknál nem vettük figyelembe a kazán begyújtásától a gőz turbinára bocsájtásáig terjedő mintegy két-három órás időtartamot, de a fentiek alapján ez idő alatt sem lehet a korrózió intenzitása jelentősen eltérő. Ez csak látszólag mond ellent az indulásnál talált vasoxid tartalmaknak. Ezek nem induláskor keletkeznek, hanem az üzem közben lerakódott vasoxidoknak a víz- és gőzfázisba kerülésével lépnek fel.
81
!
'i
íti
4.. táblázat A kazánanyag-fogyás változása a Dunamneti Hőerőmű Vállalat 4. sz. blokkjánál az 1977. VI. 14-én az indulás folyamán
Időpont
Terhelés
óra
MW
16 17 18 19 20 21 22 23 24
25 40 60
85 100 120 100 100 100
Gőz
H o koncent-
Effektív
Kazánanyag-fogyás mg/m h
termelés
ráció
H« szám
t/h
fig /kg
cn?/m h
280 340 410 490 450 340 340 340
23 12 6 5,2 3,0 1,8 1,7 1,6 1,6
2
5,9 3,6 3,4 2,6 1,6 1,0 1,0 1,0
Atla
11,2 6,8 6,5 4,9 3,0 1,9 1,9 1,9
mg/h
69776 42364 40495 30527 18690 11837 11837 11837
4,76
3. Következtetések A
nagynyomású szénhidrogéntüzelésü kazánoknál végzett hidrogénmérések olyan jól kiérté-
kelhető adatokat szolgáltattak, amelyekből az oxidáció ill. korrózió átlagos mértéke egyértelműen megállapítható. A mérések során szerzett tapasztalatok igazolták, hogy ilyen tipusú mérésekkel üzem közben regisztrálni lehet a korrózió mértékét. Megállapítható volt, hogy az indulások és a leállások milyen befolyással vannak a kasán víz- és gőzoldali korróziós igénybevételére. A kazán fütőfelületeinek egyes részein /elgőzölögtető, túlhevítő fütőfelület, jobb- és baloldal/ külön mérhető a korrózió intenzitása és ennek alapján üzemviteli és konstrukciós intézkedések tehetők az esetleges hiányosságok megszüntetésére. Meghatározható volt a kazán legkisebb és legnagyobb terhelésének hatása az oxidáció mér tekére. А Но mérések adatai alapján az újonnan üzembehelyezett kazánoknál nyomon követhető a védőréteg kialakulása, és becsülhető az oxidációs védőréteg minősége. Hoszabh-rövidebb időre leállított kazánok újraindulásánál ugyancsak jól ellenőrizhető a védőréteg újraképződése és tartóssága.
32
•и ff-
I
A hagyományos és az atomerőmüvek biztonságos üzemeltetésének egyik alapvető feltétele a
Vb
kondenzátumkezelés hatékony megoldása. Ez a követelmény szükségessé teszi a korróziós termékek, valamint az ionos szennyezések eltávolítására szolgáló ioncserélő berendezések telje sitményének növelését. A nagyobb teljesítményt a szűrési sebesség, vagy a felület növelésével, illetőleg speciális szűrőberendezések kialakításával lehet elérni. A szűrési felület igen hatékonyan növelhető a berendezések két- ill. többáramú kialakításával. Az áramok számától függően ugyanazon a felületen kétszeres, ü l . többszörös vízmennyiség termelhető. Fejlesztési munkánk során az intézetben elkészítettünk egy félüzemi, kétáramú ellenáramú
:
5m /ónévleges teljesítményű ioncserélő sótalanitó berendezést, amellyel az üzemi megvalósítás
r. i
érdekében többirányú kísérletet végeztünk. 1. A kétáramú, ellenáramú sótalanitó leírása A kétáramú, ellenáramú rendszert úgy alakítottuk ki, hogy az ioncserélő oszlopba egy központi vizeiosztó rendszert építettünk be, amely felett és alatt az ioncserélő töltet rétegvastag-
& I
sága azonos. Az ioncserélő anyagot felül polietilén golyókkal támasztjuk. A kezelendő Q térfogatú nyersvíz a központi vizeiosztóba jut. A nyersviz Q/2 hányada a tölteten alulról felfelé, Q/2 hányada pedig felülről lefelé áramlik. A kezelt víz az alsó ü l . felső elosztón távozik. A regeneráló sav ü l . lugoldat a felső és alsó elosztón érkezik, a hasznos víztermeléssel ellentétes irányban /a felső réteget felülről lefelé, az alsó réteget alulról felfelé menő áramban regeneráljuk/. A regenerátum a központi vizeiosztón keresztül jut a csatornába. A kationcserélő kimosása általában 25-50, az anioncserélő kimosása 50-100 ciklusonként szükséges. Ehhez a működő tartályokban szabad teret kell biztosítani. Erre szolgálnak a golyómosó tartályok, melyek a polietilén granulátum ü l . az ioncserélő egy részének befogadására alkalmasak. A berendezés főbb méreteit, elvi folyamatvázlatát az 1. ábra mutatja. A kétáramú kationcserélő és anioncserélő oszlopot lényegében azonos módon alakítottuk ki és üzemeltettük. A különbség az, hogy a kisebb anioncserélő kapacitás miatt az anioncserélő oszlop hengermagasságát 3000 mm-re, és ennek megfelelően a golyómosó
hengermagasságát
2000 mm-re növeltük. A betöltött Varion KS mennyisége 113 liter, a Varion AD mennyisége 160 liter, a polietilén golyók térfogata a kationcserélőnél 44, az anioncser élőn él 26 liter volt. AQm nyersvizet a nyomasbeállitó szelepen / 1 / és a turboquant áramlásmérőn /T/ keresztül vezetjük a kétáramú kationcserélő főviz-elosztó rendszerébe. Az elvezető csővezetékekbe épített rotaméterek segítségével tudjuk a Q térfogatú nyersvizet pontosan Q/2-Q/2 részre osztani, és utána a csővezetékbe épített szelepekkel a szükséges szabályozást- elvégezni. A kationcserélt vizet közvetlenül a kétáramú anioncserélő oszlopra juttatjuk. A két ág mennyiségi ellenőrzésére ü l . szabályozására ugyancsak rotaméterek szolgálnak. A regeneráló vegyszer oldat készítésére és tárolására 1 db 200 literes /HC1 / és egy db 400 literes /NaOH/ plexitartályt építettünk. A regenerálást 480 l/ó, ü l . 1000 l/ó teljesítményű műanyag fogaskerék szivattyúkkal végeztük. Nyomóágukba helyeztük el a vegyszermennyiségek arányszabályozását mérő rotamétereket. A vegyszerkiszoritás minden esetben sótalan vízzel történt.
i
РлТ
w
~\ ©
ГУ"?1
•
fi
M
Kétávmú oszlop ó torlö//
1. ábra
(
Kétáramú teljes sótalanitó elvi folyamatábrája A támasztó polietilén granulátum szállítása a golyómosóba, majd vissza, a kationcserélőnél nyersvízzel, az anioncserélőnél hidrogéncserélt vizzel történt. A kétáramú anioncser élő golyómosó tartálya nemcsak a granulátum, hanem az anioncserélő töltet egy részének a befogadására is alkalmas. Ez lehetőséget ad arra, hogy az oszlopot ioncserélő anyaggal csaknem teljesen teletöltsük, mert a kb. 50-100 ciklusonként szükséges mosásnál a támasztó golyókkal az ioncserélő anyag egy részét is a golyómosó tartályba juttathatjuk. Így a működő oszlopban megfelelő mértékű szabad teret tudunk biztosítani, az ioncserélő töltet egy részét itt, másik részét a segédtartályban mossuk ki. A berendezésben termeltviz minőségét folyamatosan fajlagos elektromos vezetőképesség mé. if
réssel ellenőriztük. Időnként Na-ion és SiO 2 tartalmat mértünk. Az ioncserélő oszlopban és a golyómosó tartályban fellépő hidrosztatikai nyomást bourdoncsöves manóm éterekkel ellenőriztük. 2. A kétáramú ellenáramú kationcserélővel végzett kísérletek A kísérleteket a kétáramú ellenáramú kationcserélő ellenállás mérésével kezdtük meg. 5.2m /ó teljesítménynél a belépő ellenállás 1,84 kp/cm2 volt, az alsó szűrőn 0,89 kp/cm2, a felsőn pedig 0,63 kp/cm nyomásesést figyeltünk meg. Vizsgáltuk az ioncserélő gyanta térfogatváltozását a regeneráló sav, ill. a mosóvíz hatására /2. ábra/. Látható, hogy az ioncserélő gyanta térfogatváltozásának mértékét elsősorban a regeneráló sav koncentrációja befolyásolja. A további mérések során az ioncserélő hasznos kapacitásának változását vizsgáltuk a felhasznált vegyszermennyiség függvényében.
A regeneráló sósavmennyiséget 40-200 g 100 %-os
85
I
'. i
HC1/1
Varion KS között változtattuk. A
С Г
regeneráló oldat koncentrációja 4.-10 % (7)«JV.-os HC|; /a) s /í @5%-<к
ma.
HC/i 60 s/l «mes.
között változott. Az ioncserélő gyanták ellenáramú re •?:ГЛ
generálásánál elsőrendű követelmény, hogy a gyantaágy gyakorlatilag mozdulatlan maradjon. Mozgó töltetnél mind a regenerálás hatékonysága, mind a termelt viz minősége jelentősen romlik [l] . Ezért a regenerálás sebességét /az üres csőkeresztmetszetre számitva/ 1 m/ó-ra állitottuk be. A vegyszerkiszoritás végén emeltük a sebességet2 m/ó-ra. A vegyszerkiszori-
h
tással együtt a teljes regeneráláshoz szükséges idő 2-2,5 ó volt.
2. ábra
Az ioncserélő gyanta kimerítését buA kationcsrélő töltet térfogatváltozása a regeneráló dapesti csapvizzel végeztük, melynek kaT1C1 oldat koncentrációjának függvényében tiontartalma a kísérletek idején 5,9-6,5 mval/l, hőmérséklete 9°-ll°C volt. A kimerítések során 5,2 m /ó teljesítménynél a lineáris áramlási sebesség 40 m/ó-nak, a
X*
i.f Ь, f •' "I
fajlagos terhelés 46,5 m/ó-nak adódott. Akisérietek első szakaszában csak a kationcser élő berendezést üzemeltettük. A termelt viz minőségének ellenőrzésére ezért az alsó, ill. a felső ágról elfolyó vizet részáramban egy-egy laboratóriumi méretű anioncserélő oszlopon vezettük keresztül. Folyamatosan mártük a fajlagos elektromos vezetőképesség értékét és időnként meghatároztuk az Na iontartalmat [2] . Az 1 . táblázatban foglaltuk össze a felhasznált vegyszermennyiségeket, a kapott
gyakorlali
hasznos kapacitás és a savfelesleg értékeket. A 3. ábrán - az alsó és felső ág átlagértékei alapján - a Varion KS gyakorlati hasznos kapacitá sának változását tüntettük fel a regeneráló
vegyszermennyiség
függvényében. A 2. táblázat a kimerítések során nyert vízminőségi értékeket jellemzi.
ISO
IX
Nyers*! omarlalma-Smal'l Na 10'/. Qa'-Mg" SO'lé
3. A kétáramú ellenáramú anioncserélővel végzett kísérletek
félhasínáff sav [g'l mcserild]
A berendezésen először az
220
3. ábra Kétáramú ellenáramú ioncserélő berendezés gyakorlati hasznos kapacitása a felhasznált vegyszer függvényében
86
üres, majd az anioncserélő gyantával töltött oszlop hidrosztati kai mérését végeztük el [3] . Összekapcsoltuk a kation és anioncserélő berendezést és kü-
Щ
l
m I
I1
I
1. táblázat
2. táblázat A gyakorlati hasznos kapacitás és savfelesleg értékei különböző vegyszermennyiségeknél
1 |
A termelt v}z minőségi jellemzői 60 g HC1/1 ioncserélő gyanta, regeneráló vegyszermennyiség mellett
I Kisérlet | száma
Felhasznált vegyszer %
«rM
-«•
HC1 va l/!
Gyakorlati hasznos kapacitás va l / l ioncs.
Átl ag alsó
felső
ЙЕН also felso
1
9,8
174
i ,80
1,49
1,64
2
10,3
182
A ,99
1,51
1,62
3
9,9
100
2 ,74
1,51
Savfelesleg val /val ni só
felsS
3 ,2
3 ,0
3 ,2
3 ,1
1,58
1 ,81
1 ,73
1,50
1,63
4
10,6
110
3,01
1,49
1,49
2 ,02
2 ,02
6,9
122
3,34
1,20
1,31
2 ,75
2 ,55
6
5,7
100
2 ,74
1,28
1,35
2 ,14
2 ,00
7
6,3
67,0
1 ,84
1,19
1,119
1 ,55
1 ,55
8
5,9
62,7
1 ,72
1,15
1,12
1,,50
1,,54
9
5,9
57,7
1 ,59
1,19
1,16
1 ;,34
1 ,37
0,96
1,,30
1,,30
4,3
45,7
1,,25
0,96
alsó
fo l s d
Termelt viz térfogata 1
szűrőn
5
10
Átlag
1,37
1,18
1 ,43
1 ,16
11
4,2
42,6
1,,16
0,84
0,84
1,,38
1,,38
12
3,8
42,7
1,,17
0,87
1, 27
1,,27
13
4,8
42,7
1, 17
0,87 0,88
0,95
1, 33
1, 2 9
U
4,1
44,2
1, 2 1
0,97
0,92
1, 25
1, 32
15
4,0
42,6
1, 17 • 0,91
0,87
1, 2 0
1, 34
16
3,9
37,2
1, 0 2
0,82
1, 2 0
1, 2 4
17
3,9
37,2
1, 02
9,85 0,85
0,77
1 , 20
1, 32
1.8
3,8
40,7
1, 12
o,8S
0,83
1, 27
1, 35
19
3,7
39,3
1, 08
0,91
0,85
1, 20
1, 27
0,89
0, 87
Fajlagos elektromos vezetőképesség jaSlan also felső
s 3,2
2,18
1,46
1,26
3 ,05
2,,03
1,,49
1, 31
Nátrium tartalom МЯП
alsé
felső
27
45
36
35
24
40
46
29
410
153
z ü r 3 n
500
2,94
1000
5,53
0,84
1,24
2000
0,56
0,75
3000
0,43
0,59
4000
0,34
0,47
5000
0,30
0,36
6000
0,29
0,34
7000
0,29
0,33
8000
0,28
0,31
9000
0,27
0,30
10000
0,26
0,30
J1000
0,28
0,30
12000
0,28
0,29
13000
0,29
0,30
14000
0,31
0,30
15000
0,35
0,30
16000
0,47
0,32
17000
0,81
0,45 0,86
18000
1,26
19000
2,44
1,89
20000
5,96
4,62
i
-t*
•~,^£«f.--.-:
1. -^1 í
ki lönbözö lineáris áramlási sebességek esetén mértük az egyes szürőágak ellenállását. Az eredményeket a 3. táblázatban foglaltuk össze. A táblázat adataiból látható, hogy üres anioncser élő oszlop esetén. 60 m/ó lineáris áramlási sebességnél 1,6 kp /cm , a Varion AD-vel töltött szűrőnél 2,0kp/cm belépő hidrosztatikai ellenállás adódott. A fellépő nyomásesés max. 1,1 kp/cm volt.
:I
i-
3, táblázat Az ioncserélő oszlopokon fellépő nyomások az áramlási sebesség függvényében é Ц
•i-t W
Anioncserélő oszlop
lationicseréli6 oszlop
1 1 s*ц 4
Linei áram bessi
:
•'
kp/cm 2
Üres anioncserélő 0,3 10 3 ,1 3 ,0 20 1,1 30 3 ,0 1Д 40 3 ,0 1,75 50 60
2 ,8
2,2
3 ,0
2,2
p
p
*kif *1>esz
oszlop < ssetén 0 ,50 0,25 0 ,9 0,85 1 ,05 0,85 1 ,3 1,4 1,6 1 ,4 1 ,6 1,7
k[
P
/o,4/ /o,75/ 1, 7 2, 0
o, 18 o,2
2 o,25 o,4 o,7 1, 6 0,
o, 25
o,35 o,6 o, 8
o, 75 1,
2,,8
3 1, 7
o,38 o,80 o,9
3,,45
2, 0
1,,18
1, 9
-
-
o, 10
/0, 2/
61,,5
-
be
300
240
160 • krmsas ° visszamosás
120
60 V [l] (gyaüa térfogat!
10
20
30
Térfogati P ^ sebesség Megjegyzés
kp/cm
Anioncserélő gyanta betöltése után 2,0 2 ,95 30 1,7 a ,65 50 •55 -
P
1; ;'.
(0
S0
60
TO
ВО
4. ábra . Ioncserélő gyanta kimosása a golyómosó tartályba és visszamosása a kétáramú szűrőbe
90
-
o,0 5 o, 15
o, 55 o,,40 o,,13 o,,40 0;,63
о,9
650 hálózati viz 1300 " nyomással и и 1950 П n 2600 3250 szivattyúval ti 3900 hálózati viz 1950 nyomással 3250 szivattyúval и 3600 4000
Ezután a megtámasztást szolgáló polietilén granulátum és az anioncserélő gyanta szállítására ill. mosására dolgoztunk ki technológiát. Az átmosást recirkuláltatott vizárammal, 20-25 m/ó üres csőkeresztmetszetre számított lineáris áramlási sebességgel végeztük. Á4. ábra az ioncserélő szállítását mutatja az idő függvényében. Jól látható, hogy az ioncserélő gyanta szállítása, ill. a golyómosóból való visszaszállítása egyenletes, a görbék közel lineárisak .
A gyantaszállitási kísérleteknél megfigyeltük, hogy egyenes tartályfenék és a palást alsó részén elhelyezkedő csonk esetén az ioncserélő gyanta a golyómosóból teljes mértékben nem szállítható ki, ezért új golyómosó tartályt terveztünk, melynek sé-
I. r
*'
i
^^^^^\%л-^
Jt - .
•- •"\ ! -
£'•.
í :
golyó*
mtsma elvmik
"H tqírt)
«геяг
ircsaü
máját az 5. ábrán szemléltetjük. Látható, hogy a tartályfenékkiképzésekúpos, a maradéktalan gyantakimosás érdekében. A kétáramú szűrőberendezés felső szürőágában levő ioncserélő gyanta rétegmagassága H t és ezt a gyantatöltetet H. + 0,2 m magasságban elhelyezkedő csonkon keresztül juttatjuk a golyómosó tartályba. Az ioncserélő gyanta viszszamosását szolgáló tölcsért 21L +0,2 m magasságban he lyeztük el. Így a golyómosó tartály teljes hengermagassága 2H. + H +0,2 m. /H = a polietilén golyókkal töltött osz lop magassága,/ A továbbiakban az adott kétáramú, ellenáramú rendszerbéna Varion AD gyakorlati hasznos kapacitását vizsgáltuk, a vegyszermennyiség függvényében. A nátronlúg mennyiségét4O-9OglOO %-os NaOH/l ioncserélő között változtattuk. Az eredményeket a 4. táblázatban foglaltuk össze. A 6. ábra - az alsó és felső ág átlagértékeinek alapján - a Varion AD gyakorlati hasznos kapacitásának változását mutatja a vegyszermennyiség függvényében. A termelt viz minőségét jellemző adatokat az 5. táblázat tartalmazza.
5. ábra Golyómosó tartály tervezési sémája
áí
;
i
n V.
4. A kísérleti eredményekből levonható következtetések A kisérletek alapján megállapíthatjuk, hogy mind a kétáramú, ellenáramú kationcserélő, mind az ugyanilyen rendszerű anioncserélő berendezés a terveknek megfelelően működött. A két áram intenzitása mind a hasznos terhelésnél, mind a regenerálásnál egyszerűen, kézi szabályozással beállítható és rotaméterékkel jól ellenőrizhető volt.
r
A megtámasztást szolgáló polietilén golyók és az ioncserélő anyag szállítására és mosására kidolgozott technológia megfelelőnek bizonyult. Az ellenáramú, ill. a kétáramú, ellenáramú teljes_sótalanitóknál a golyómosó tartályból csak egy szükséges, ha annak kialakítása az 5. ábra alapján történik. Ennél a tartálykonstrukciónál az ioncserélő anyag és a polietilén granulátum a mosótoronyból maradéktalanul kiszállitható. A kationcserélő gyanta térfogatváltozását elsősorban a regeneráló sav koncentrációja okozza. A központi vizeiosztó védelmére célszerű tehát a regeneráló sav oldat koncentrációját max. 6 %-osra választani. A kisérletek folyamán a termelt víz minőségi jellemzői, a gyakorlati hasznos kapacitás, a sav-, illetőleg lúgfelesleg értékei jó, ill. jól reprodukálható eredményeket adtak. A termelt viz elektromos vezetőképessége a különböző vegyszermennyiségek mellett mindig 0,5 uS/cm alatt volt. A maradó Na ion tartalom «* 20-40 j&gll között változott. Az anioncserélő berendezések működésére jellemző kovasavszökés 50 gNaOh/lioncs. vegyszernél még biztonságosan 20 jug/1 alattvolt, aregeneráló vegyszer további csökkentése nagyobb, de átlagosan még mindig < 5 0 jug/l kovasavszökést eredményezett. A szUrőágak gyakorlati hasznos kapacitás értéke lényegében megegyezik.
89
•,; g
i i t:
1
b
a i
."fc\
!
i
Л Varion KS gyakorlati hasznos kapacitását jellemző diagram mutatja /3. ábra/, hogy 50 g 100%-oa НС1Л ioncserélő felhasználásával, 140 % vegyszerfeleslegnél már jó 1,15 val/liter kapacitás érhető el, A Varion AD kapacitását jellemző diagram /6„ ábra/ szerint 40 g-100 %-os NaOH/1 ioncserélő vegyszermennyiségO,75 val/liter gyakorlati hasznos kapacitást eredményez 135 % vegyszerfelesleg mellett. A diagramok egyébként jó segítséget nyújtanak a tervezőnek annak megállapítására, hogy a különböző vegyszermennyiségeknél milyen gyakorlati hasznos kapacitást, ül. vegyszerfelesleget lehet elérni az adott kétáramú, ellenáramú rendszerben.
- - A_í_~i
Öi P
ifcV.i
m
• • ! • '
A félüzemi berendezéssel kapott igen jól reprodukálható eredmények alapján a kétáramú, ellenáramú sótalanitó rendszert mielőbbi nagyüzemi megvalósitásra javasoltuk. 4, táblázat A gyakorlati hasznos kapacitás és lúgfelesleg értékei különböző vegyszermennyiségeknél
I Г
Felhaszn. vegyszer g NaOH NaOHA val A ioncs. ioncs. gyanta 5 8 н
/•í í
г.: * '
Á t l a g alsó
felső
Savfelesleg val /val alsó felső s z ű r ő n
í
85,6
2,14
0,93
0,93
?.,3
2,3
2
99,6
2,49
1,14
0,91
2,0
2,3
3
89,2
2,23
1,12
1,02
2,0
2,2
4
61,2
1,53
1,00
0,89
1,53
1,72
5
61,2
1,53
O,98ő
0,95
1,56
1,61
6
62,0
1,55
0,85
0,93
1,83
1,89
7
61,2
1,53
0,82
0,93
1,89
1,97
8
63,6
1,59
0,92
0,92
1,73
1,97
9
61,2
1,53
0,97
0,88
1,57
1,75
10
60,80
1,52
0,93
0,93
1,63
1,63
11
38,8
0,97
0,71
0,74
1,38
1,32
12
40,0
1,00
0,76
0,74
1,31
1,35
13
40,0
1,00
0,66
0,63
1,51.
1,59
14
40,0
1,00
0,84
0,84
1,19
1Д9
15
40,0
1,00
0,80
0,820
1,25
1,23
16
40,80
1,02
0,76
0,77
1,35
1,32
д-
I*
I: r
Gyakorlati hasznos kapacitás val/1 ioncs. alsó felső
1,06
0,93
0,75
0,95
0,92
0,75
. «
Átlag alsó
felső
Í|! ' ли;
2,1
2,3
1,67
1,68
1,34
1,34
5 3/.Í-* I
'• Í4~
Ш 90
-sí
I
-г»
1 ^ ^ ; • $
ÍH&
100
1 \о\
И
ЙО КО 150 КО 170 180 ВО ЯО 210
2Х
250
Ж
300
/VJ
ngyszerlelesleg
gr.
«I
i
50
60
И
вО
90
ЮО
110
IX
д NaQH/l vegyszer
Varion AD erősbázisú anioncserélő kapacitása, kétáranui, ellenáramú rendszerben
ll:-
5. táblázat A termelt viz minőségi jellemzői, 50 g NaOH/l ioncserélő gyanta regeneráló vegyszermennyiség mellett
щ
Term.viz Fajlagos elektromos vezetőképesség térf. 3 m alsó felső 0,5 1,0 2,0 4,0
pV
5,0 6,0 8,0
| /;• '•:
10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0
2,76 1,55 0,59 0,19 0,170,15 0,21 0,19 0,20 0,27 0,34 0,47 0,58 0,72 0,65 0,76
2,85 1,42 0,55 0,24 0,18 0,16 0,17 0,14 0,18 0,18 0,25 0,28 0,32 0,36 0,31 0,68
Natrium tartalom jug/1 alsó felső szűrőn
42
26
21
30
16
12
Nyomások
SiO2 tart.
n
JUg/1
alsó
Pbe
kp/cm Ря
1,75
0,95
felső
18
24
16
12
22
14
36 85
50
200
180
1,0
fi
1,45
0,85
0,75
91
w
.••••• в
p
VILLAMOSENERGIA - ÁTVITEL A fejezet cikkeinek szerzői BESZE JENŐ tudományos osztályvezető
JERMENDY LÁSZLÓ tudományos főmunkatárs
BOGNÁR ALAJOS tudományos osztályvezető
DR.KARSAY KÁROLY a műszaki tudományok kandidátusa tudományos főosztályvezető
GtíNTNER OTTÓ tudományos munkatárs
DR. KERTÉSZ VIKTOR a műszaki tudományok kandidátusa tudományos főmunkatárs
DR.M1HALKOV1CS TIBOR a műszaki tudományok kandidátusa tudományos osztályvezető
92
I
dr.Mihállcovics Tibor
NAGYÁRAMÚ TOKOZOTT SÍNEK
í
A tanulmány elemzi a tokozott nagyáramú sinek különböző tipusait a sin-, burkolat-és környezeti veszteség, a sinre és a burkolatra ható elektrodinamikus erőhatás és a tartószerkezet kialakítása szempontjából. Összehasonlítja a külföldi korszerű tokozott síneket a 20 FTS típusú hazai sínnel, végül javaslatot tesz a Paksi Atomerőmű Vállalat 11000 A-es tokozott sinjének rendszerére és főbb kívánatos paraméterére.
dr.T.Mihálkovics ISOLATED PHASE BUSBARS /Analysis from the point of view of 11000 A l . P . B . System at Paks power station/ The article analyses the different types of isolated phase busbar systems from the point of view of losses generated in bus conductors, covers and surrounding structural members, short-circuit forces on conductors and sheaths, design of supporting structure. By comparing the foreign-built recent l . P . B . systems with the Hungarian system type 20 FTS prosals are given for the development of a new 11000 A I.P.B. system at Paks power station.
•'I
•.' If
dr.T.Mihálkovics
Щ
GEKAPSELTE GENERATORABLE1TUNGEN /Behandlung der Hochstromverbindungen in Atomkraftwerk Paks mit einemN ennstrom von 11000 A / Leiter - Mantel - Umgebungsverluste, elektrodynamiche Krafte auf Leitern und Verschalungen . bzw die Konstruktionder Unterstützungwerdenbei verschiedenen Typen der gekapselten Generator ableitung imAufstatz behandelt.ModerneHochstromverbindungen im Ausland werden mit der ungarischenAbleitungTyp20FTSvergleichtundwirdein System für die gekapselte GeneratorableitungderFirmaP.A.V. mitNennstromvon 11000 A bzw. die einzuhaltenden Hauptparameter der Hochstromverbindung vorgeschlagen.
д-р Михалкович, Тибор СИЛЬНОТОЧНЫЕ ЗАКРЫТЫЕ ТОКОПРОВОДЫ (АНАЛИЗ ВЫПОЛНЕН С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ЗАКРЫТОЙ ШИНЫ 11000 а АЭС ПАХШ) . , В работе дав подробный анализ, сильноточных закрытых шин различного типа о точки зрения потерей в шинах, оболочках и окружении, электродинамического усилия, влияющего на шину и ободочку, и конструкции опорного ыеханизна. Сопоставляютоя современные зарубежные закрытые шины о шиной типа 20 ФТШ венгерского проиэвод01ва и, наконец, выдвинутся предложения по системе закрытых шин 11000 а на АЗС Пакш и ряду желательных и параив!ров.
••
'
;•
•
.
•'
Í•
93
i
'. s; 1
^s;~S.-'
' > pi'
. *Щ I.'1
* I A generátorok egységteljesitmény ének növekedésével általánossá vált a fokozott biztonságot nyújtó tokozott sinezés alkalmazása a generátor és főtranszformátor közötti összeköttetés céljár a , A legnagyobb névleges áramú hazaitipusa 9500 A-es, egymástól szegetelt burkolati elemekből álló 20FTS típusú tokozott sin. Ez a típus a nagy vesztesége és a fázisvezető sin magas hőmérséklete miatt a Paksi Atomerőmű Vállalat növelt teljesitményü gépeinek 11000 A-es tokozott sínjeként nem alkalmazható. AVERTESZ 1977. őszén biztameg az intézeteta tokozott nagyáramú sinek témakörébe tartozó problémák tanulmányozásával és feladatává tette, hogy az irodalom áttekintése alapján tegyen javaslatot a Paksi Atomerőmű Vállalat tokozott sínjének rendszerére és főbb paramétereire. A cikk az előkészítő munka főbb eredményeit ismerteti. 1. A fázisonként tokozott sinek fajt ái A nagy egységteljesítményű blokkok esetében alapvető követelmény, hogy a
generátorhoz
kapcsolódó sínrendszeren ne léphessen fel fáziszárlat. A sinzárlatok kiküszöbölésének egyszerű módja a háromfázisú sinezés közös téglalap alakú burkolattal való lezárása. Ez a megoldás 1<5кА esetén gazdaságos [l]. Nagyobb áramok esetén a fázisonként tokozottmegoldás terjedt el. A fázisonként tokozott sinek elvi felépítésük szempontjából 3 csoportra l/a,
1/b,
oszthatók:
1/c ábrák szerint.
G. —E — ~
Л77
•
•
r
r ~ "*~
7Я7
•
•'
i
Sr77
l/a ábra Egymástól szigetelt elemekből álló Al burkolatú tokozott sin, az egyes elemek egy ponton földeltek /"halszálka" elrendezés/
G.
1 /b ábra Folyamatos, a két végén rövidrezárt és földelt Al burkolatú tokozott sin
G.
777 1/c ábra Folyamatos, az egyik végén rövidrezárt és földelt, a másik végén telítődő fojtótekercsenkeresztül rövidrezárt és földelt Al burkolatú tokozott sin
!::
1.1, Egymástól szigetelt Al burkolati elemekből összaállitott tokozott sin
r
1 . 1 . 1 . Örvényáramok eloszlása a burkolatban A burkolat rendszerint 3-5 m hosszúságú, 3-7 mm vastagságú, Al anyagú csőalakú elemekből épül fel. A burkolat kis ellenállás-értéke /R «
X/, valamint az áram induktív jellege következtében
a burkolatban jelentkező v e s z t e s é g /lásd később részletesebben/ arányos a burkolat ellenállásáv a l . E z é r t Al anyagú, az áramvezető sinnel közel azonos keresztmetszetű burkolat alkalmazása terjedt e l . A 2 . á b r á n mutatjuk b e a C fázis süljének mágneses t e r é t é s az £_ fázis burkolatában kialakuló
örvényára-
mokat figyelemmel a fázisáramok bejelölt i r á n y á r a . burkolatban folyó örvényáramok h a t á s á r a a mágneses
A tér
aburkolaton belül lecsökken, a burkolaton kivül azonban
м
megnő a burkolat nélküli esethez képest, A [ 3 J szerzőinek laboratóriumi mérési eredményeit szemlélteti a 3 . á b r a . A 3/a á b r a vékony kis ellenállású, kör alakú háromfázisúburkolat, a 3/b ábra pedig négyzet alakú b u r kolat e s e t é r e adja az örvényáramok kerületmenti elosz-
;"' Й
lását.
7
-i !
i I !
Az egymástói szigetelt burkolatelemek végein az ő r -
2. ábra
vényáramok 90°-os irányban elfordulnak és igy folynak a
A burkolatban indukált örvényáramok képe
burkolatelem egyik oldaláról a másikra /lásd 2. ábra A burkolat/. A burkolatelem végein az áramsürüség megn ő , ez helyi veszteségnövekedést
okoz.
1 . 1 . 2 . Áramvezető sin Az áramvezető sinek e r e d ő háromfázisú v e s z t e s é g e Ps
Ь
АВС
,2 = 3 1 R„ K, [W/m] s s 1
/1/
ahol I
-
R
-
az áramvezető sin árama /A/ a sin váltakozó áramú ellenállása üzemi hőfokon /ohm/m/
Kj
-
a közelségi hatás tényezője / -
1,05/
Eb-
A skineffektus csökkentése érdekében a sin vastagsága általában v = 15 mm. Az áramvezető sin szokásos áramsürüsége s = 0,5-0,65 A/mm . A hó'tágulás felvételére, valamint az egyszerűbb szerehetőség miatt az áramvezető sin szakaszokból áll, amelyeket megfelelő k e r e s z t m e t szetü flexibilis kötés kapcsol ö s s z e [2] . T e r m é s z e t e s hűtés esetén a sin sugárzással é s konvekcióval adja l e a hőt a burkolat felé. A hőátadás javítása érdekében az áramvezető síneket kivül-belül, a burkolatot pedig belül matt
11
feketére festik, továbbá 20-50 mm l é g r é s s e l ellátott, nyitott profilú sinezést alkalmaznak. 1 . 1 . 3 . Burkolat Az egy síkban elhelyezkedő, köralakú burkolatok eredő háromfázisú vesztesége W/m-ben: Г
ЪАВС
/2/
95 t
Ш
f
1
«••;. ч
i"
\
8
0
O.i
3. ábra Örvényáramok kerületmenti eloszlása kör /a ábra/ és négyzet alakú /b ábra/ burkolat esetén ahol: 1 - a fázisvezető sin árama /A/ s I, - a burkolatban folyó hosszirányú áram /A/ R, - a burkolat üzemi hőfokon mért váltakozó áramú ellenállása /ohm/m/ D - a burkolat átmérője /m/ S - a fázistávolság /m/ Egymástól elszigetelt elemekből álló burkolat esetén 1, = 0, igy az örvényáramok okozta háromfázisú burkolati veszteség: P
bABC "
2
'
2,13
5 6
/
^ s
A burkolatveszteség a három fázis között egyenlőtlenül oszlíi.c meg, a szélső fázis vesztesége 30 %-a. a középső fázis örvényáram-veszeteségének [4] . Р ЪА =Р ЪС ЪВ Az irodalomban P, számítására más formulák is találhatók. A burkolatveszteségek kerületmenti eloszlását [4]alapján a 4. ábrán mutatjuk be. 1.1.4. Környezeti veszteség Amint az 1.1.1. pontban láttuk, a burkolatban folyó örvényáramok által keltett mágneses tér hatására az indukció a burkolaton belül lecsökken, a burkolaton kivül azonban jelentősen megnő. A burkolaton kivüli erős mágneses tér a környező vasszerkezetekben jelentős veszteségeket okoz. A környezeti és burkolati veszteségek összessége a fázisvezető sinek veszteségének
96
\ ,:
Щ
-t-
a—0°
270°
270"
4. ábra A burkolatveszteség kerületmenti eloszlása a szélső és középső fázisban
] \
200 %^áignövekedhet [ 5 ] . Ez azt jelenti, hogy a környezeti veszteség 160-170 %-ot is elérhet. A környezetiveszteségeklegnagyobbrésze a tokozott sint tartó vasszerkezetben, a keresztgerendákban és a két hosszanti főtartóban keletkezik. A környezeti veszteségek csökkentése szempontjából lényeges, hogy a keresztgerendákból és hosszanti főtartókból álló tartószerkezetben ne legyenek villamosán zárt hurkok, 1.1.5. Zárlati erőhatások Az áramvezető sinre ható erő A nyitott, tehát nem tokozott sinre ható dinamikus igénybevétel: 0,2
t: •
[N]
ahol: 1^ = 2,5 1 ^ - a zárlati áram csúcsértéke /kA/ 1 - az alátámasztási köz /m/ S - a fázistávolság /m/ Erre az erőhatásra kell az áramvezető síneket, a szigetelőket és a tartószerkezetet méretezni. A szomszédos fázisvezetőkben folyó áram a burkolatban örvényáramot indukál, amelynek mágneses tere a burkolaton belüli mágneses teret csökkenti. Ennek következtében a vezető sinek közötti elektrodinamikus erőhatás és ezzel a sínrendszer igénybevétele csökkeh. A [3J szerzői részletesen foglalkoznak az elektrodinamikus erőhatás számításával. Bevezetik a burkolaton belüli indukció csökkentésének mértékére jellemző váltakozó áramú /k / és a egyenáramú /k^/árnyékolási tényező fogalmát, meghatározzák azt a t időkésést is, amikor a zárlati áram egyenáramú komponense által keltett indukció maximális értéket ér el. A hazai 200 MW-os blokkok 20 FTS tipusú tokozott sínjére [б] : 0,12 К 0,042 s 0,53 "a -'— d -'— m Merev megfogású sin esetében a váltakozó áramú komponensnek megfelelő erőhatás К -val, az egyenáramú komponensnek megfelelő erőhatás K?-tel arányosan csökken [ з ] . Az erőhatás t m idő környezetében a maximális. Fenti adatoknak megfelelően a váltakozó áramú komponensnek megfelelő erőhatás 88%-kai, az egyenáramú komponensnek megfelelő erőhatás 72 %-kal csökken a burkolat nélküli esethez képest.
97
pi-
1
*^^
&'
Általában elmondható, hogymerevmegfogás esetén az áramvezető sinre ható erő tokozás alkalmazásával 1:4-1:7 arányban csökken. A vezető rugalmas megfogása esetén a vezetőre és szigetelőre ható erőhatás további 1 : 2 - 1 : 3 arányban csökkenthető, igy végeredményben a mechanikai igénybevétel 1:8 - 1:20 arányú csökkenése érhető el. Burkolatra ható erő Láttuk, hogy a burkolatban folyó örvényáramok hatására a burkolaton kivül amágneses tér megnő. Ez a burkolatra ható erő növekedését okozza. A burkolatra ható erő azonban a burkolat nagyméreteimiatt általábannem jelent különös problémát. A 20 FTS tipusú tokozott sinre a fáZistávolság/burkolat-S7,élességS/D=l,7> igya burkolatra ható erő /sinre ható erő burkolat nélkül яД,Д [ 3 ] . 1.2. Folyamatos, a két végén rövidrezárt Al burkolatú tokozott sin Az utóbbi időben épitett 1 5 10 kA-es tokozott sínek folyamatos, a két végén rövidrezárt /vagytelitődőfojtón keresztül rövidrezárt/ burkolattal készülnek. Ennek az elrendezésnek az előnyei a következők: Az 1/b ábrának megfelelő elrendezésnél kis ellenállású burkolat esetében a burkolatban a fázisvezető áramával közel egyenlő nagyságú, de avval ellentétes hosszirányú áram folyik. Az áramok eloszlása a burkolatban egyenletes. Hasonló a helyzet, mint 3 hosszú, egyerü,
a két végén földelt fémköpenyü kábel esetében.
Mivel a burkolat reaktanciája jóval nagyobb mint az ellenállása, tehát X-uSS» Rí, igy
/ Х!л R
V b
+
^
4
C
tehát a burkolaton kivüli mágneses tér 5-Ю %-ra csökké. 1.2.1. Áramvezető sin Az 1.1.2. pontban elmondottak szinte változás nélkül érvényesek. 1.2.2. Burkolat Mivel a burkolatban folyó hosszanti áram jó közelítésben megegyezik az áramvezető sin áramával, a burkolatot a veszteség csökkentése miatt alumíniumból, az áramvezető sinnel azonos keresztmetszetűre készitik, vastagsága v = 5 - 1 0 mm. A veszteség számításánál a/2/ egyenlet második tagja /örvényáramveszteség/ elhanyagolható , mivel
I;
Os " X b) 2 = (0,002 . . . 0,01) íj. A folyamatosburkolatrendszerintlO-20m-esönhordó szakaszokból áll, a helyszínre szállított szakaszokat csavaros kötéssel vagy hegesztéssel kapcsolják össze. A hosszú, folytonos burkolat hőtágulásánakfelvételére hullámalakú táguló részek szolgálnak. A burkolatok rövidzárása a generátor, illetve a főtranszformátor felőli végen általában 15-20 mm vastag Al lemezzel történik. 1.2.3.
Tartószerkezet kialakítása
A folyamatos, két végén rövidrezárt burkolatú tokozott sin egyik legnagyobb előnye az egyszerű tartószerkezet. A10-20 m-es önhordó szakaszokból álló burkolat biztosítja a tartószerkezet könnyű, kisebb önsúlyú kialakítását. A burkolaton kivüli mágneses tér 5-10 %-ra való
/! 98
a
Ш.:~
csökkenése révéngyakorlatilagmegszünikakörnyezetiveszteség.
Ennek megfelelően megenged-
hető, hogy a tartó vasszerkezetben zárt hurkok legyenek, sőt a burkolat és a tartó keresztgerenda közötti szigetelés is elhagyható. Tekintettel arra, hogy a környezeti veszteség elhanyagolható, az áramvezető sínnel egyenlő keresztmetszetű burkolat alkalmazása esetén a teljes veszteség a sin veszteségének kétszerese. Ez kisebb, mint a szigetelt burkolatelemekből álló elrendezés teljes vesztesége. 1.2.4. Zárlati erőhatások A fázisvezetőre ható erő Vizsgáljuk először a zárlati áram váltakozó komponensét. Az A fázis burkolatában folyó hosszirányú áram okozta 1 =1 - I, "maradék" áram kb, 10 %-os fluxus örvényáramot indukál a szomszédos 13 fázis burkolatában. Ez további min tégy Íj 10 arányban lecsökkenti a _B_ fázis burkolatába behatoló fluxust. Végeredményben a vezetőre ható erő kb. 1 %-ra, azaz elhanyagolható mértékűre csökken.
П
A számitások szerint az egyenáramú komponens okozta erőhatás függ az egyenáramú összetevő időállandójától és a burkolat árnyékoló hatásától. Езек а tényezők együttesen minimálisan 20-25 %-ra csökkentik a sinre ható erőt a tokozás nélküli esethez képest. A folyamatos burkolatú áramvezető sin mechanikai igénybevétele kedvezőbb, mint az egymástól szigetelt burkolati elemekkel tokozott síneké. Az erőhatása sin mentén egyenletes, eltűnnek a szakaszos burkolatelemek végein jelentkező növekedések. Burkolatra ható erő Az áram váltakozó komponensétől eredő erőhatás elhanyagolható, az egyenáramú komponens okozta erőhatás 12-18%-ra csökken [7] . Asinezésreható erőhöz viszonyítva anagyobbmértékü csökkenést az okozza, hogy az egyenáramú komponens a burkolatban gyorsabban csillapodik, mint a fázisvezetőben. \
1.3.
Folyamatos, telítődő fojtótekercsen keresztül rövidrezárt Al burkolatú tokozott sin Ez atipusaz 1.2. pontban tárgyalt folyamatos és két végén rövidrezárt burkolatú tokozott
sintől annyiban különbözik, hogy a burkolatban folyó hosszáramot a burkolat veszteségek csökkentése érdekében telítődő fojtótekerccsel korlátozzák,A (2) összefüggésből szélsőérték számítás sal mégha tár ózható a minimális burkolati veszteséget okozó l* burkolati áram [б] . A szokásos S/D=l,2-1,6 esetén lfe* ей l g /3 adódik. e-
Mivel a burkolatban folyó hosszirányú áram aránylag kicsi, ezért jelentős a külső mágneses tér, s így újra jelentkeznek a környezeti veszteségek. 16 2 Mivel akörnyezetiveszteségekegyikrésze H ' -tal, másik része H -tal arányos, a környezetiveszteségeketisfigyelembevéveazeredőveszteségminmumal,
ta 0,5 1 esetén áll fenn.
A telítődő fojtótekercs szükséges reaktanciája: X = Х ъ = 145 lg (S/R) • 10" 6
[ohm/m]
H - mágneses térerősség Névleges áramerősségen afojtó a vasmag mágnesezési görbéjének lineáris szakaszán üzemel. Kb. 2 I n £ v ^ értéken a fojtótekercs vasmagja telítődik, áramkorlátozó hatása erősen lecsökken, így zárlat esetében a burkolat árama közelítőleg egyenlő a sin áramával. Zárlat esetén
tehát
az 1.2.4. pontbanelmondottaknakmegfelelőena sin és burkolat mechanikai igénybevétele erősen lecsökken.
99
• ; !
••;
-fc
1-
>!•
-•;
f
m
I
к
Mivel telítődő fojtótekercs alkalmazása esetében kb. 50 %-os külső mező jelentkezik, gondot kell forditani a tartó vasszerkezet kialakítására. Kerülni kell a villamosán zárt hurkokat, a burkolat és a tartó vasszerkezet között szigetelést kell alkalmazni. 2. A Paksi Atomerőmű Vállalat 11000 A-es sínjének javasolt paraméterei A 20 FTS típusú szigetelt burkolati elemekből álló tokozott sin helyett folyamatos, a két végénrövidrezártburkolati rendszer megvalósítását javasoljuk úgy, hogy a burkolat átmérője ne változzon és a régi támszigetelőt lehessen beépíteni. Áram vezető sin: Az áramsürüségeta gazdaságos 0,6 A/mm körüli értékre célszerű választani, biztosítani kell a nyitott profilalakot. A vastagság ne haladja meg a 15 mm-t. Ha q = 1 7 000 mm , akkor: P = 885 W/m / t . = 8 5 C°/ S s ABC Burkolat; A burkolatot célszerű a szokásos, jó vezetőképességü 99,5 % Al-ból készíteni. A burkolat ellenállása közelítőleg egyezzen meg az áramvezető sin ellenállásával. A burkolat javasolt paraméterei a következők: D
v
=
h *
700 mm 6 mm 0 ,95 1
Ekkor; Р
ЪАВС ZP
836
65 °C/
172;
A környezeti veszteség elhanyagolható. Mivel a 20 FTS tipusú tokozott sinre 21P=3410W/m volt, ez azt jelen ti, hogy a nagyobb áram ellenére a veszteség a felére csökkenthető. A hoszszabb önhordó szakaszok miatt a tartószerkezet olcsóbb, egyszerűbb.
X:
f-
A folyamatos, telítődő fojtótekercsen keresztül rövidrezárt burkolatú tokozott sin alkalmazásával még további ДР « 260 W/m veszteségcsökkenés érhető el. Ebben az esetben azonban a külső mágneses tér miatt körültekintően kell kialakítani a tartószerkezetet, gondoskodni kell a burkolat és a tartó vasszerkezet közötti szigetelésről, továbbá 3 db telítődő fojtó beépítésére van szükség. Ezt a megoldást ezért csak a második helyen javasoljuk.
100
f
' I'
IRODALOM
m
;/••>
[l]
• p [2] [3] [4] [5] [б] [7]
TAUBE,W.s Gekapselte Generatorableitungen für Kraftwerksblöcke ETZ-A, 1975. H.2, 96-100, NÉMETH L . ; Tokozott sínek alkalmazása; ERŐTERV Közi,, 1968/6, 55-61. WILSON,W.R. - MANKOFF,L.L.: Short-Circuit Forces in Isolated-Phase Bussess; A1EE. Transactions, April 1954. 382-396. CONAGLA.A.; Heat-Losses in-Isolated-Phase Bus Enclosures A1EE. Transactions, June 1963, 308-318. TOCHTROP.F. - HEINING.U.: Ableitung hoher ströme bei grossen Turbosatzen. Energie, Január 1966, 1-11, dr.MlHÁLKOVICS Т . : Nagyáramú tokozott sinek, VE1K1 1977, nov. 42-97-519/1 sz. tanulmány. SKEATS.W.F. - SWERDLOW.N.: Minimizing the Magnetic Field Surrounding IsolatedPhase Bus by Electrically Continuous Enclosures. A1EE. Transactions, February 1963, 655-667.
!;s.
101
Jermendy László ÁRAMKÖTÉSEK SUGÁRZÁSMENTES KIALAKÍTÁSA A 750 kV-OS~ TÁVVEZETÉK FESZ1TŐOSZLOPA1RA Több vezetéktípus felhasználásával laboratóriumi és a valóságost jól megközelitő szabadtérimérések során megállapítottuk a különböző kötegtávolságú vezetékek sugárzási jellemzőit. Uj, az eddiginél pontosabb, a konstrukciós munkát megkönnyítő számítási eljárást közlünk, a köteges vezetők felületi térerősségének, illetve sugárzási küszöbfeszültségének meghatározására. A közölt eredmények alapján átfogó képet kapunk a köteges vezetők koronasugárzási tulajdonságainak különböző paraméterektől való függéséről,
L. Jermendy RADIATION-FREE CONSTRUCTION OF CONDUCTOR BONDS FOR THE ANCHOR TOWERS OF THE 750-kV-TRANSMISSlON LINE Performing laboratory as well as true-to-life open-air measurements at several conductor types, the radiation properties of conductors with different bond distances have been stated. A new calculation method, more exact than the previous ones is given for the determination of the surface field strength and radiation threshold voltage of bundle conductors. The results made known give a comprehensive picture on the dependence of the corona radiation properties of bundle conductors on different parameters.
|.' r If;
$r
L. Jermendy STRAHLUNGSFRE1E GESTALTUNG VON STROMVERBINDUNGEN AN DEN ABSPANNMXSTEN DER 750-kV-FRElLEITUNG
„
UnterVerwendungvonmehrerenLeitungstypenhaben wir in Labormessimgen und in der Praxis nahekommenden FreiluftmessungendieStrahlungsparametervon Leitungenmitverschieden Strangabstanden ermittelt. WirveröffentlichenéinneuesVerfahren zur Bestimmung der Oberflachenfeldstarkeundder Strahlungsschwerspannung, welches exakter 1st als die bisherigen Verfahren und dieKonstruktionsarbeiterleichtert. Aufgrund der Ergebnissewird eine umfassende Darstellung der Koronastrahlungseigenschaften von Leitungsbiindeln in Abhangigkeit von verschiedenen Parametern gegeben.
= .
Ивриенди, Лаоло РАЗРАБОТКА НЕКОРОНИРУЮЩИХ ШЛЕЙФОВ ДЛЯ АНКЕРНЫХ ОПОР Л8П 750 кв _ На оонове лабораторных в близких к реальный уоловиян открытых измерений о использованием нескольких типов проводников были уотановлены характеристики коронообразования линий о разными взаимными расстояниями расцепленных проводов. В целях определения поверхноотной напряженности поля, и порогового напряжения коровы раоввпленных проводов приводится новый, по сравнению о принятый до сих пор более точный математический метод, позволявший также облегчить конструкторские работы. На основе приведенных результатов дается широкая картина о овоаотвах коронообразования расщепленных проводов в зависимости от разных параметров.
| ; •} /; :; \ '• *
102
'
f'1 , |& ' |;; |' •» |' • ,'~|; . / L\ • ; f'1
>Ь ' í I, •
•'• • S
Az utóbbi évek folyamán az igen nagy feszültségű távvezeték felépitéséhez kapcsolódóan in dúltak meg azok a vizsgálatok, amelyek a távvezeték kialakításához, tervezéséhez szükséges nagyfeszültségű problémákat tisztázták. Fejlesztési vizsgálatok és a távvezetéki feszitőoszlopok kialakitott konstrukciójának összevetése ráirányította a figyelmet az áramkötések sugárzási problémáira. Sugárzó távvezetékszakaszok komoly zavarokat okozhatnak a rádió és televizió vételben, valamint lényegesen növelik a veszteségeket, és a villamos erőtér élettani hatása is figyelmet érdemel, A feladat megoldásához a köteges vezetők erőterének, sugárzási viszonyainak részletes felmérése válik szükségessé. Több oldalról közelítve meg a bonyolult problémát, kiindulásként az egyes paramétereknek a köteges vezető sugárzási küszöbfeszültségre való hatását - a könnyű kezelhetőség érdekében - számitógépes program segítségével ellenőrizzük. Л számitási módszer alapjai egy, a közelmúltban ismertetett eljáráson nyugszanak [l] f2J [З] . Az eddigi legpontosabb számitási módszer felhasználásával kapott eredményeket laboratóriumi vizsgálatokkal igazoljuk. Ezt követően pedig a számított értékek alapján megvalósítható szabadtéri, a valóságost megközelítő elrendezésben végezzük a vizsgálatokat. 1. Nagyfeszültségű erőterek számítása Az igen nagy feszültségek megjelenésével a távvezetékek, alállomási készülékek sugárzás mentességének biztosítása többszörösen nehezebb feladatot jelent, mint az a kisebb feszültségtartománybanvolt, az igen nagy feszültségű távvezetékeknél a méretezés alapvető követelménye lett a sugárzási küszöbfeszültség értékeire való méretezés. Sodronyok és szerelvények sugárzásmentes kialakítása igen sok kísérleti munkát igényel. A nehézségeket csak fokozza, hogy laboratóriumi vizsgálatok során a valóságos körülményekhez képest általában szigorúbb feltété leket lehet biztosítani. A sugárzási szempontból optimális elrendezést csak megfelelő számitási eljárás kidolgozásával lehet elérni, ahol könnyen mód van a legkülönbözőbb paraméterek széles határok közötti változtatására. 1.1. A sugárzási küszöbtérerősségaz elektróda-geometria függvényében
i
Igen sok szerző foglalkozott a sugárzási küszöbtérerősség és az elektróda-geometria közötti összefüggéssel. A kísérletek azt mutatják, hogy koaxiális henger elrendezésben a küszöbfeszültséghez tartozó térerősségek függetlenek a külső henger sugarától, azaz az elektródaköztől. Amennyiben a belső henger elrendezése excentrikus, az a sugárzási küszöbhöz tartozó felületi térerősséget nem befolyásolja, abban az esetben, ha az elektródaköz nem túl kicsi. Az egymás melletti hengeres elektródáknál Peek szerint csúcsértékekre vonatkozóan az összefüggés E, =3O,3m<5/ 1 +•
/1/
ahol Ek m a r
= a kezdő villogáshoz tartozó térerő csúcsértékben kV/cm = a sodrony alak tényezője = a levegő relatív sűrűsége = a sodrony külső átmérőjének a fele cm.
103
1
J
.-j ,.
I•
1
:
t'
Több párhuzamos hengeres vezetővel, azaz kötegvezetővel elvégzett vizsgálatok is aztbí-
I \
zonyitották, hogy az egyes vezeték sugarához tartozó kezdő térerősség igen jó közelítéssel ala-
У
pul vehető a köteg sugárzási küszöbfeszültségének meghatározásához [4] .
'" j _;
|
,
(
Vizsgálatainkhoz használt sodronytipusra a Peek formulával az 500/66 ACSR vezetéksodrony esetében m = 0,84 alak tényezőt felvéve E, = 22,3 kV/cm /31,5 kV/cm csúcsérték/adódik a
su-
gárzási küszöbhöz tartozó térerősségre,
У:
í
i
'(
, ,
A 64o ASC vezetéksodrony külső átmérőben és elemtszál vastagságban mutatkozó eltérése együttesen nem befolyásolja
\
a sugárzási küszöbhöz tartozó térerősség értékét, tehát azonos az
r
előbbi értékkel. 1.2. Az erőtér számításának módszere 1.2.1. A töltéshelyettesitő módszer
"•
\
Az erőtér számítási módszer feladata a tértöltésmentes terekben a Laplace egyenlet megöl-
• !• r
dása. Általános megoldása háromdimenziós terek esetében nincs. Numerikus úton azonban a differenciálegyenlet megoldható.
*
I :'
Olyan bonyolult esetekre, mint a háromfázisú távvezeték köteges vezetőinek tere, a fenti differenciálegyenlet a töltéshelyettesitő módszerrel célszerűen számitható [2] . Ez az eljárás az elektróda felületén a fizikailag végtelenül finoman eloszlott felületi töltéseket az elektródai
A
1
I
felület és az elektródán kívüli teljes tér számára az elektródán belüli diszkrét töltések véges száma val helyettesíti. Ezeknek a töltéseknek a célszerű elhelyezésével az elektróda jól leképezhető. A töltések által létesített potenciál szuperponálha tó. Atöltéseka /2/egyenlet szerint határozhatók meg. Q=p-1.U ahol
/2/
p = a geometriai adatokból meghatározható potenciáltényező
'!..>
Q = a töltés U = a feszültség A távvezeték kötegvezetőin kialakuló felületi térerősség számításához elegendő a vonal töl-
*\
tesekfelhasznalása, mivel alegnagyobb belógás helyén a távvezetékre merőleges síkban elegendő
^'
a sodronyok keresztmetszetét figyelembe venni. ?-•
; :
~>
:
1.2.2. A helyettesítő töltések száma A forgásszimmetrikusság kihasználásával a töltéseket a forgástengelytől egyforma távolságr a képezzük le. Ugyanolyan számú felületi pontot jelölünk ki az elektróda felületén i s .
•
•
i
'
A köteges vezető felületi térerősségének számításához az 1. ábrán látható módon vettük fel a helyettesítő töltéseket, a felületi pontokat és a kontrollpontokát. Az eloszlásnál figyelembe
1
vettük, hogy a számítást négyes kötegre és háromfázisú esetre is elvégezhetősn akarjuk el-
'
készíteni. A közelítő számitás jóságának jele a szuperpozícióból
a közelítő számitás pontosságáról az egész térben felvilágosítást nd.
| i •!
P0
i
/3/
ahol 0 i a z elektódapotenciál, általánosságban a nagyfeszültségen levő elektróda U feszültsége, vagy a földelt elektróda 0 feszültsége.
<, .-
j
''•''
; j
1
•
,
Ы
adódó potenciáloknak az adott elekt-
n
-F •'
i'i
róda felülete menti potenciáltól való eltérése. Ez az elektróda felületén elvégzett hiba kimutatás Az elektróda felületén a potenciáleltérés az A. pontban
'.
\
гУ
'$
port
A hengeres elektróda elrendezéseknél célszerűen úgy választjuk meg a kontrollpontokat, hogy azok az elektróda felületén két felületi pont közé essenek. Ily módon a maximális t é r e r ő s ségü helyek közelében a közelítő számítás hibája a feszültség valós és képzetes részére vonatkoztatva 0,5 % alatt van. 1.2.3. A térerősség meghatározás A háromfázisú vezetékek speciális esetében, ahol a három vezetéken az időbeli változó potenciál 120 villamos fokos fáziseltolással áll elő, a maximális térerő különböző helyeken és
1, ábra . , ., , ., különböző időben lép fel. Ennek figyelembevételére célszerű a r ы A távvezeték egy sodronyahoz alkalmazott töltések, felületi komplex potenciálok és töltések bevezetése, pontok és kontrollpontok elhelyezkedése Az elektródákon belül felvett Q. vonaltöltés töltésre vonat koztatott potenciál értéke két dimenzió esetén 2Tf£
. In
- у.)г
-•.'
A térerősség komponensekre egy Q. vonaltöltés mellett a következő adódik: n x x - i 2ТШ (У+У3 /5/
•I-
У-У:
У+У
\2 2iT£t J-l A távvezetéki sodronyokköteges vezetőinek erőterét a töltéshelyettesitő módszer alkalmazásával azzal a feltételezéssel tudjuk számítani, hogy a vezetőket sima, hengeres felületűnek tételezzük fel, a földet pedig végtelen kiterjedésű síknak fogjuk fel. A valóságos körülményekre pedig a 1.1. fejezetben leirt eljárást alkalmazzuk, tehát a küszöb térerősség elméleti értékét a sodronyok elemi szálai okozta erdességnek megfelelően csökkentjük.
2. A távvezeték kötegvezetőin fellépő felületi térerősség A különböző kötegvezetők felületén kialakuló térerősséget néhány számszerű példán, mutatjuk b e . Számításainkat különböző elrendezésekre végeztük el. Háromfázisú elrendezés esetén a védővezetékek hatását i s figyelembe vettük. Ezzel az volt a célunk, hogy a távvezeték legnagyobb belógásának helyén a várható felületi térerősséget, illetve a fázisok kölcsönhatását is meghatározzuk. Az egy fázisú elrendezéshez csak egy kötegvezetőt vettünk fel, mivel laboratóriumi és szabadtéri vizsgálatoknál csak egy fázisú leképezés lehetséges, tehát a számítás ellenőrzése mérésekkel igy pontosabban követhető. Afeszitőoszlopáramkötése bonyolult térbeli görbe, ezért a rajta kialakuló sugárzási viszonyokat több oldalról közelitettük. Háromfázisú esetben természetesen a középső fázison uralkodó maximális térerősséget vettük számításba, ami általában A %-kal nagyobb, mint a szélső fázisokon.
105
il • - 1-.—TV -r-,,^ t -_-, -^—-т-
I
-1 '1'
2
I
4
50
60
70 Kotegtámlság (cm]
Általános áttekintés nyerhető az 500/66 ACSR tipusú sodronyból kialakított négyes kötegek felületén fellépő maximális térerősségről a 2. ábra alapján. A fázistávolság növelése közben az azonos kötegtávolságok mellett a felületi térerősség rendre csökken, A kötegtávolságnak a variálása során kiadódott az optimális kötegtávolság. 30 cm-re kell egymástól a sodronyokat elhelyezni, hogy a minimális felületi térerősséget érjük el.
2. ábra 4x500/66 ACSR sodronyokból kialakított távvezeték középső fázisán fellépő maximális felületi térerősség változása a fázistávolság és a kötegtávolság függvényében, 10,5 m-es föld feletti magasságnál, 750 kV feszültségen, d = fázistávolság
'/í
A 640 ASC tipusú vezetéksodronyon kb. 4-,5%-kal csökken a maximális felületi térerőssége a^unos kötegtávolságok mellett, a kisebb átmérőjű sodronyhozképest. A továbbiakban egy- és háromfázisú elrendezésben vizsgáltuk a kötegvezető maximális t é r erősségének alakulását a földtől való távolság függvényében a 64.0 ASC tipusú vezetéksodronyok esetében /3. ábra/. Az 500/66 és a 640 mm keresztmetszetű sodronyok között a vizsgált tartományban kb. 5 %-os különbség áll fenn a maximális felületi térerősség tekintetében, azonos föld feletti magasságnál.
. « •
3. Kísérletek a sugárzás meghatározására A kísérleti elrendezéssel kapcsolatban felmerülő legfontosabb követelmény az, hogy a ki sérleti objektum környezetében kialakuló erőtér hasonló legyen a valóságoshoz. Laboratóriumi körülmények között ez általában csak szigorúbb feltételekkel biztositható. A sugárzási vizsgálatokat alapvetően befolyásolja az elektródák kialakitása mellett azok felületi minősége. A célból, hogy elkerüljük a hamis eredményeket, a próbatárgynk felületi minőségét is figyelembe vettük. Különösen kényes a vezetéksodrony a sérülésre, ezért a mérések előtt igen gondosan kezeltük. Az 500/66 ACSR sodronyt még használatlan, dobon levő hosszabb sodronyból, az érintetlen alsóbb rétegekből választottuk ki. A 640 ASC vezetéksodrony sérült volt. A sugárzási vizsgálatok különféle eljárások szerint végezhetők el. Minthogy a laboratóriumban a kötegvezető felszerelése igen körülményes, ezért a vizuális megfigyeléshez voltak adottak a feltételek.
106
КГ*. A sodronyok esetében azt a küszöbés kialvási feszültségértéket határoztuk meg, amikor a sugárzó sodronyra jellemzően egyenletesen, egymástól 10-20 cm távolságban kezdtek megjelenni, ill. megszűnni a suárzási gócok. Sérült sodrony esetében különválasztottuk a sérülések okozta erősebb intenzitású részleges kisüléseket, és a jó állapotú vezetékre jellemző, egyenletesen megjelenő sugárzó pontokat, A SOcm|j/tois A 40cm]
22
&ístóv
4 5 m
>A
]
ю
i2
к
te
a
Fold feletti magasság [m]
3. ábra 4x640 ASC tipusú sodronyból kialakított négyes kötegvezető maximális felületi térerősségének változása föld feletti magasság függvényében, 750 kV-os feszültség esetén
A levegőben mért küszöb- és kialvási feszültségértékekel normál viszonyokra számítottuk át.
i:
A szabadtéri mérési elrendezéssel a kísérleti objektum környezetében kialakuló erőtér tekintetében jól megközelítettük a valóságban fellépő viszonyokat. A sodronyok felületi minőségében változás történt, mindkét tipusú sodronyon újabb sérülések keletkeztek.
4.. Az áramkötések kialakítása A vezetéksodronyok sugárzási küszöbfeszültségeinek laboratóriumi és szabadtéri mérések alapján, valamint a számitások útján meghatározott értékeit összevetve megállapíthatjuk, hogy általában 6 %-kal adódtak magasabbra a vizsgált tartományban az új sodronyra vonatkozó értékek a szabadtéri elrendezésben, mint a laboratóriumban /4. és 5. ábra/. A szabadtéri vizsgálatok során gyakorlatilag a számított eredménnyel azonos értéket kaptunk, ebből megállapíthatjuk, hogy a számításhoz feltételezett egyszerűsítés, azaz csak a föld figyelembevétele nem okozott hibát.
\
f
A sérült sodronyok lényegesen alacsonyabb sugárzási feszültsége figyelmet érdemel. A rongálódás mértéke olyan, ami a távvezeték szerelésekor szokásos. Ezért a távvezetékre általában felszerelendő sodrony sugárzási küszöbfeszültségének /1/képlet szerint megállapított értékéhez képest az üzembevétel után kezdetben átlagosan 20 %-kal alacsonyabb értékre is lehet számítani, jóllehet, az üzem során éles, karcolódott helyek leéghetnek, és idővel javulás áll be a sugárzási jellemzőkben. A gyűrűkkel történt laboratóriumi és szabadtéri mérés közötti eltérést két hatás idézte elő. Mig az előbbi esetben szigorúbb feltételek között, de új sodronyt vizsgáltunk, az utóbbinál a próbatárgy sérült volt, viszont a szabadtéri elrendezés kedvezőbb a sugárzás szempontjából.
107
w -f
uk, № 550-
I \ D-W0mm\
,
V \\
слл.
\
HSU
\ \ \ \ \ \ \ Y \ \\ ^ \ ^( \ \
LM).
6
0
7
Fold lektti magasság .[m] 4. ábra 500/66 ACSR tipusú sodronyból kialakított négyes kötegvezető mért sugárzási küszöbfeszültségének változása a föld feletti magasság függvényében A = kötegtávolság • laboratóriumban jó sodronyon mért szabadtéren jó sodronyon mért
j
I
1,5
2
i
2,5
\ 3 a [m] Oyírúh távolsága
5. ábra Sugárzásvédő gyűrűkkel felszerelt 500 /66 ACSR tipusú sodronyból kialakított 60 mm-es kötegtávolságú vezeték sugárzási küszöbfeszültségének változása a gyürük egymástól való távolsága függvényében D = gyürüátmérő — laboratóriumban szabadtéren
Az áramkötések középső, vasszerkezethez közel levő szakaszát vizsgálva eltekinthetünk a többi fázis erőteret módositó hatásától, mert a földelt vasszerkezetek lényegesen közelebb vannak., és árnyékolásként hatnak. Az eredményeket összefoglalva megállapithatjuk, hogy az áramkötést sugármentesen, a megkívánt biztonsággal még a vastagabb 640 ASC tipusú vezetékanyag 40 cm-es kötegtávolsága mellett sem lehet kialakítani. A 750 kV-os feszitőoszlopon a középső fázis áramkötésének sugárzásmentessége megnyugtatóan csak sugárzásvédő gyűrűkkel biztositható, aminek az az előnye, hogy megmarad a teljes távvezetéken az 500/66 ACSR vezeték a 60 cm-es kötegtávolsággal, és alkalmazhatóak a feszitőláncokhoz már gyártott О 1570/ О 60 mm-es gyürük, egymástól 2,25 cm távolságban. A vizsgálataink alapján a 750 kV-os távvezeték feszitó'oszlopainak sugárzásvédő gyűrűkkel ellátott áramkötését a 6. ábrán mutatjuk be. A fázisforgató oszlop áramkötéséhez ugyanezek a gyürük kerülnek alkalmazásra. Ahol a biztonsági távolság betartása nehézséget jelent^ oda az О 1140/ О 60 mm-es gyürük, 1,5 m távolságban felszerelve szükségesek a sugárzás megakadályozására.
108
i!
ty
Ж
if
6. ábra A 750 kV-os távvezeték feszitőoszlopáncik sugárzásvédő gyűrűvel ellátott középső áramkötése
IRODALOM [l]
I •Я
'b
£: ,
Transmission Line Reference Book 345 kV and above^Electric Power Research Institute, 3412 Hill view Avenue, Palo Alto, С А 9А30Д. [ 2 ] UTMISCHI.D.: Das elektrische Feld unter Hochspannungsfreileitungen,Diss. TU. München 1976. [ 3 ] SINGER,H. - STE1NB1GLER,H. - W E I S S , P . : A Charge Simulation Method for Calculation of High Voltage Fields T 74085-7 IEEE 1974. Jan. p.1660-1668 [ 4 ] R I X , E . : Gleichspannungskorona an Bündelleitern,Diss. TH München 1962.
Vь i
'
109
S.4
I:
Jermendy László 750-kV-OS ALÁLLOMÁSI FESZITŐLÁNCOK SZERELVÉNYEINEK SUGÁRZÁSI VIZSGÁLATAI
I
i
о
A750kV-osalállomási, 4x643mm keresztmetszetű Al-sodronyokból kialakított sinezés és feszitőlánc iwédőszerelvényeinek laboratóriumi és szabadtéri sugárzási vizsgálati eredményei alapjánkifejlesztettúj, a VBKM-EKA által gyártott szerelvények felhasználásával készült sinezéssel korszerüsithetővé válik a jelenlegi 3xPA500-ás gyüjtősin. A konstrukciós munkát megkönnyítő eljárást dolgoztunk ki a feszitőlánc iwédőgyürüi maximális felületi térerősségének töltéshelyettesitő módszerrel történő .számítására. L. Jermendy INVESTIGATIONS OF THE RADIATION OF INSULATOR CHAIN FITTINGS IN 750 kV SUBSTATIONS New fittings have been developed on the basis of the results of laboratory and open-air radiation measurements of the arc protection fittings of busbars constructed from 4x643 mm Al-conductorsaswellasof ingulator chains of the 750 kV substation. These new fittings, produced by VBKM-EKA, can be used to produce a more up-to-date busbar instead of the present bus typ 3xPA500. A procedure to ease construction has been developed for the. calculation of the maximum surface field strength of the arc protection rings of the insulator chain by means of the charge substitution method.
..
•
'• i
- "V
L. Jermendy UNTERSUCHUNG DER STRAHLUNGSEIGENSCHAFTEN DER ARMATUREN VON ABSPANNKETTEN IN 750-kV-SCHALTWARTEN AufGrundderErgebnisseder Labor-und Freiluftuntersuchungen an den Lichtbogenschutzarmaturen der aus 4x6*43 mm Al-Seilgestalteten Schiene und Abspannkette der 750-kV-Unterstation sind neueArmaturtypenentwickeltund von der VBKM-EKA hergestellt worden. Mit Hilfe dieser neuen Armaturenwurde eine Schienenverbindungkonstruiert, die eine Modernisierung der jetztigen Schiene vom Typ 3xPA500 ermöglicht. Ein Verfahren zur Erleichterung der Arbeit wurde erarbeitet, das es ermöglicht, die maximale Oberflachenfeldstarke der Bogenschutzringeder Abspannkettenachder Ladungsersatzmethode zu berechnen.
Ивривнди, Лаоло ИССЛЕДОВАНИЯ КОРОНООБРАЗОВАНИЯ НА АРМАТУРЕ ОТТЯЕНЫХ ГИРЛЯНД ДЛЯ ПОДСТАНЦИИ 750 вв Ва основе результатов лабораторных в выполненных в открытых уоловиях испытаний по коронообразованив дугоаацпной ариатурв ОТТЯЖНОЙ гирлянды и ошиновки, ообраннои иа алшиниевых проводов оечениеи Лхб43 им 2 для подоханцп 750 кв, о помощь» вновь разработанной и иопольэуеиой арматуры завода ВБКМ-SKA и ошиновки могут бить кодврннэнрованы оущвотвугщив оворные шины ЗхПА500. Н а ш разработан подход,. облегчающий конструктивные работы для расчёта максимальной поверхностной напряввннооти поля методом замены заряда.
U0
iv.;
'<
•'. <*, i
A 750 kV-os távvezeték felépítéséhez kapcsolódóan-indult meg a hazai távvezetéki iwédőszerelvények fejlesztése. Ezek az új típusú iwédőszerelvények eltérőek a távvezeték szovjet szakaszán alkalmazottakétól, a fejlesztés során ugyanis a magyar ipar lehetőségeit kellett szem előtt tartani [1] . A jelenlegiЗхРА500-asalállomási
sinezés helyett, amelyhez a szerelvényeket a Szovjet-
unió szállítja, 4x643 mm keresztmetszetű kötegvezető alkalmazása lenne célszerűbb, ami a VBKM-EKA gyár által már eddig is gyártott szerelvényekkel könnyebben összeallitható. Döntő különbség az alállomási és a vonali kötegvezető távolsága - 400 ü l . 600 mm - között, valamint a föld feletti magasságok között van. Tekintettel arra, hogy a 750 kV-os feszültségszinten a sugárzásmentesség vizsgálatához a laboratóriumi vizsgálatok nem elegendőek, ezért az iwédőszelvények kifejlesztésekor
a kö-
vetkező sorrendet követtük: .iközelitőlegmeghatározottméretekkel elkészített szerelvények változatait először laboratóriumi körülmények között próbáltuk ki, majd a legmegfelelőbb típust alállomási elrendezésben, szabadtéri vizsgálatokkal ellenőriztük. Végül afeszitőlánc sugárzásiküszöbfeszültségeit számitásűtján határoztukmeg, amit összevetettünk a vizsgálati eredményekkel. Ily módon az egyes paramétereik hatását könnyebben értékelhettük.
/ : , •
1 . A k í s é r l e t i e l r e n d e z é s é s a vizsgált <szerelvénytipusok Laboratóriumi körülmények között - figyelembe véve az i w é d ő s z e r e l v é n y e k m é r e t e i t - csak az e g y e s e l r e n d e z é s e k közötti ö s s z e h a s o n l i t á s t lehet elvégezni. A v i z s g á l a t s o r á n a s z e r e l vényeket a földtől é s a laboratórium falától 6 m - e s távolságban szigetelőlánc nélkül, v í z s z i n t e s e n helyeztük e l . Az első i w é d ő g y ü r ü szigetelőlánc menti f e s z ü l t s é g e l o s z l á s r a - V
gyakorolt h a t á s á t függőleges
helyzetben lehet közelítőleg e l l e n ő r i z n i . Ekkor a gyűrűket 2x37xPSz 22-A l á n c r a e r ő s í t e t t ü k . A s z a b a d t é r i vizsgálatokhoz alkalmazott e l r e n d e z é s 40 m - e s oszlopköze egyfázisulag megfelelt a valóságos e l r e n d e z é s n e k , azzal a z e l t é r é s s e l , hogy a föld feletti távolság 1 1 , 5 m volt, a v a l ó s á g o s 1 6 m h e l y e t t . A sodronyokat 4x643 mm k e r e s z t m e t s z e t ű Vezetőkből 400 mm-es k ö tegtávolságban s z e r e l t ü k f e l . A m é r é s i e l r e n d e z é s az 1 . á b r á n l á t h a t ó . r=KTj,-.v•;.;.».»'«. ..,"-, .V Л;-.;'"'-1-.' ,!•.-•.•' ' s.
Az i w é d ő g y ü r ü k v a s c s ő b ő l , h e -
:
í • "
gesztéssel készültek. Ahegesztés h e lyét gondosan a gyűrű megfelelő
átmérőjének
m é r e t r e munkáltuk l e . A
szerelvények
nem voltak t ü z i h o r g o -
nyozva. Az utolsó változatnál horganyfesték bevonat volt a gyűrűkön. 2, S u g á r z á s i
vizsgálatok
A s u g á r z á s kezdeti j e l e n s é g e i t vizuális úton legalább h á r o m s z o r , h á rom
különböző helyen
elhelyezkedő
1. ábra
megfigyelő h a t á r o z t a meg. Az e r e d -
A 750 kV-os alállomási feszitőlánc mérési elrendezése szabadtéren
mények á t l a g é r t é k e i t a 2 . táblázatban tüntetjük f e l .
111
i .г
1. táblázat A vizsgált 750 kV-os alállomási feszitőlánc szerelvényei Gyürük mérete /mm/
Gyürük egymástól való távolsága /cm/
Szigetelőlánc
Változat
Vizsgálat helye
1,
laboratórium
0 1360/0 35
0 1360/0 35
55
nincs
2.
laboratórium
0 1320/0 60
0 1205/0 35
63
nincs
3.
laboratórium
0 1320/0 60 szigetelőtől 7,5 cm-re
0 1205/0 35
63
2x37xPSz 22Л függőlegesen
4.
laboratórium
0 1205/0 35
87
2x37xPSz 22A függőlegesen
5.
laboratórium
0 1320/0 60 szigetelő felett 13 cm-re 0 1320/0 60 szigetelő
0 1205/0 35
67
2x37xPSz 22Л függőlegesen
0 1320/0 60 0 1.260/0 35 horganyfestékkel lefestve
70
2x37xPSz 22
1. /iwédő /
2-4. /tér elos ztó /
13 cm-re szabadtéren
6.
2. táblázat A 750 kV-os alállomási feszitőlánc szerelvényeinek sugárzási küszöb- és kialvási feszültségei /kV/ A sugárzás helye
1.
A szerelvény elrendezés változatai 2. 3. 4.
5.
6.
1. gyürü
354/346
398/363
388/380
438/438
470/470
451/407
2. gyürü
400/398
496/440
463/442
432/418
476/474
514/508
3. gyürü
482/472
>500
>500
>500
> 500
547/544
4. gyürü
378/374
468/438
294/208
>500
>500
547/544
-
-
266/198
337/288
328/320
Szigetelősapka
112
-
Az alállomási feszitőlánc laboratóriumi sugárzásvizsgálatából megállapítható, hogy az első iwédőgyürühöz 0 35mm-esvastagságú gyürünem elegendő, igen intenzív sugárzás kezdődik rajta alacsony feszültségen. Az 060 mm-es csőből készített első gyürü nagyobb feszültségen, és akkor is csak kis intenzitással kezd sugározni, A további gyürük01205/0 35. mm-es méretekkel megfelelőnek látszanak. A 3, változat függőleges elrendezésben az első iwédőgyürü helyének meghatározását szolgálta. A földhöz legközelebb elhelyezkedő 4, gyürü eredményei természetesen figyelmen kivül hagyandók. Ha az iwédőgyürü 715 cm-rel az alsó szigetelő alatt helyezkedik el, akkor túlnagyfeszültség jut a szigetelősapkára, és hamar sugároznak a szigetelők is. 13 cm-rel a szigetelő felé emelve a feszültségeloszlás kedvezőbbé válik. A szabadtéri vizsgálatokra kerülő elrendezés küszöbfeszültsége a névleges feszültség, 43Д kV felett van. Az első iwédőgyürü 21 cm-rel túl nyúlik az alsó szigetelő tányérján, és küllőinek kiképzése 2. ábra is olyan, hogy azok nem ütköznek a szigetelősapkáA 750 kV-os alállomási feszitőlánc nak. /2. ábra/Az elrendezésbiztositjaaz egyenleteszerelvényei /6. változat/ sebbfeszültségeloszlást, a szigetelők l,l.Un=478kV-ig nem sugároznak. A gyürük egymástól való távolságát 70 cm-re célszerű megválasztani, ebben az esetben az általuk árnyékolt szerelvények sem sugároznak. 3. A feszitőlánc erőterének számítása A távvezetékek iwédő szerelvényeinek kísérleti úton történő kifejlesztése igen sok munkát igényel. A körülményes mérési elrendezés miatt a különböző paraméterek hatását a sugárzás kezdeti jellemzőire csak esetlegesen lehet megállapítani, arra törekedve, hogy sugárzásmentes legyen a kialakított szerelvény. A valóságos elrendezésben való vizsgálat pedig legtöbbször kizárt, igy alignyerhető összehasonlitő adat arra vonatkozóan, hogy egyes elektródaelrendezések alaboratóriumikörülményekhezképesthogyan viselkednek majd valóságos elrendezésben. Ilyen módon természetesen az iwédőszerelvényekméreteinek optimalizálására nincs lehetőség. Ezért a 750 kV-os alállomási szerelvények kialakításához kapcsolódóan egy olyan számitógépes eljárástalkalmaztunk, amellyel a feszitőláncokivvédőszerelvényein fellépő térerősséget kíséreltük meg egyszerűbb elrendezésekben megállapítani. A gyürüelektródák sugárzási küszöbfeszültségéhez tartozó maximális térerősségének értékét több szerző mérési adatainak kiértékeléséből kaptuk meg. A különböző elektródaelrendezésekre kapott értékek jó egyezést mutatnak, ezért a Schumann koaxiális hengerekben [2] , Wolf gyürü-gyürü elrendezésben [3] és Steinbigler gyürü-sik elektródák között kapott eredményeit [Д] egy ábrán tüntetjük fel. Akülönböző átmérők és távolságok mellett a sugárzás kezdetéhez tartozóan nyert feszültségértékeket a közepes lekerekités H
1/1 2" ' F
/
/1/
113
•t
•• 'f:
;i
1
,-s •á
••-• • ,
'•
függvényében az 1, ábrán adjuk meg, ahol r => a gyürü cső sugar a R = a gyürü sugara 3 , 1 , A feszitőlánc leképezése
I.
A vizsgált feszitőiáncon fázisonként'két gyűrűvel számoltunk, és figyelembe vettük a közelében levő kötegvezető hatását vízszintes irányban 4m és az áramkötést jelképező ferde irányban 4m hosszú vezetékszakasszal. A számitásnál alkalmazott közelítések megengedhetek, hiszen 2 fázis hatását elegendő figyelembe venni, a viszonyok 3 fázis esetében hasonlóak. A k''' gyürü egymástól való távolsága 90 cm volt, a 2, gyürü középpontja 130 cm-re esett a fásu,vezetők töréspontjától, a gyürü átmérője 1320 mm. A fenti három dimenziós elektróda elrendezést töltésekkel képeztük le [5] . Nem szimmetrikus térbeli elrendezésnél a töltések eloszlása a gyürü mentén nem állandó. Azzal afeltevéssel, hogy egy bizonyos szögtartományon belül, amelyet a pontosság figyelembevételével választunk meg, a töltések állandónak tekinthetők, a k-adik töltés okozta potenciál az / Cty OL/ szög mentén meghatározva a következő alakú.
p.
1
f
=
4TT£
<*V
/ e x , -o c /
A vezetékeket vonaltöltésekből állítottuk ö s s z e .
г 40
30
Az egyes töltések által létrehozott potenciálok szuperpozíciójával maghatározható az elektródákon létrejövő felületi térerősség, amiből az elrendezés sugárzási küszöbfeszültségét a 3. ábra alapján kapjuk meg, A szigetelőlánc elhanyagolása lényegesen nem befolyásolja a kapott eredményeket. A 750kV-os távvezeték feszitőoszlopainak adataival az első, mindig legkritikusabb helyzetben levő gyürü csőátmérőjét 35 és 60 mm-es tartományban változtatva a 4. ábrán közölt jelleggörbét nyerjük.
A méréseink közül kiválasztottuk a szabadtéri elrendezés 6. változatára 0,05 0,1 0,2 0,5 1 2 3 0,01 / 1 . gyürü 0 60 mm/, valamint a laboH [l/cm] ratóriumi elrendezés 2. változatára vo3. ábra natkozóan nyert küszöbfeszültség értéA sugárzási küszöbfeszültséghez tartozó keket. Az ennek megfelelő elrendezétérerősségaz elektróda köz epés lekerekitése sekre elvégeztük a felületi térerősség H függvényében a legjobban igénybevett helyen számítását a gyürük mentén. Összehasonlításul a 3. táblázatban közöljük a mért értékeket, valamint a számitás és mér é s közötti eltéréseket. A 3 . táblázat adatai szerint a számitás és mérés eredményei - az ilyen esetekben elvárható pontossággal - jól egyeznek.
3. táblázat A sugárzási küszöbfeszültség számított és mért értékeinek összehasonlítása a 750 kV-os alállomási feszitöláncon
\ vizsgált próba tárgy
t
Sugárzási küszöb elméletileg /kV /cm/
KüszöbfeszültSzámítás szerint a maximális térerő séuértéke/kV/ 434 kV-on /kV/cm/ Felületi 1 fázismérésérdesség sel azonos Számított Mért 3 fázis figyelembe föld feletti vételével /10%/ magasságnál
Eltérés %
Szabadtéren 1, gyürü Ф 60 mm-es cső
24,5
21,7
21,5
23,7
447
451
0,9
Laboratóriumban 1. gyürü Й60 mm-es cső
24,5
21,7
22,6
24,9
427
398
6,8
1.
4. Következtetések A 750 kV-os alállomási gyüjtősin és feszitőláncok ivvédőszerelvényeinek sugárzási vizsgálatából megállapítható, hogy a 6. változatként kialakított elrendezés a névleges feszültségig nem kezd sugározni, sőt a 2., 3, és 4. gyürü sugárzási szempontból kellően nagy biztonsággal rendelkezik. Ezért a feszitőlánc első iwédőgyürüjét 0 1320/0 60, a további három gyűrűt pedig 01260/0 35 mm-es méretadatokkal, toldás nélkül kell elkészíteni. A gyűrűket az általuk árnyékolt szerelvények sugárzásának meggátolására egymástól 70 cm-re célszerű elhelyezni. Az első gyűrűnek 21 cm-rel kell az alsó szigetelő tányérja felé nyúlni, hogy a szigetelősapkák sugárzása elkerülhető legyen. о A 4x463 mm keresztmetszetű 400m-es [kV/cm] kötegtávolságú Al sodronya mérések szerint anévlegesfeszültségig nem kezd sugározni. Számítás szerint a kötegvezető 400 mm-es kötegtávolsággal sugárzási szempontból kedvezőbb elrendezés, mint a távvezetéki 600 mm-es kötegtávolság [б] . Megállapítható, hogy a feszitőlánc iwédő szerelvényeinek felületi térerősségét, illetve a várható sugárzási küszöbfeszültséget numerikus úton biztonsággal meg lehet állapítani. A sugárzásgátló gyűrűk szerelésére kellő figyelmet fordítva elkerülhető azok sérülése. Ebben az esetben várható lesz, hogy a teljes x elrendezés anévleges feszültség felett meg4. ábra kívánt biztonsággal fog rendelkezni sugárzási Amaximális felületi térerősség változása szempontból. Így lehetővé válhat a jelenlegi a 750kV-os feszitőlánc 1. gyűrűjén ЗхРА 500-as sinezés korszerűsítése 4x643mm a csőátmérő függvényében /az elrendezés a 750 kV-os feszitőoszlopnak keresztmetszetű Al kötegvezetőre, amihez a megfelelő/ VBKM-EKA gyár termékei felhasználhatók.
•".;. i
11
115
-t Г-
'•Ч
I "•sr,
fi'
IRODALOM [l]
[2] p] [4]
[5] [6]
BANYEK Gy.-JERMENDYL,-KISS Z.-MIKLÓS V.-TÓTH Т . : 750 kV-os távvezeték szigetelőszelvényeinekfejlesztése és vizsgálatai. Magyar Aluminium 1976. 10. sz., 289-274 SCHUMANN.W.O.: ElektrischeDurch'bruchfeldstarkevonGasenSpringer, Berlinl923. WOLF,H.: AnfangsspaHnungvcjnRingfunken.strecken inLiiftvonAtmospharendruckDiss. TTJ Dresden 1964, STE1NBIGLER,H.S.: AnfangsfeldstárkenimdAushutzungsfaktorenrotationssymetrischer Elektrodenanordmmgen in Luft, Diss TH München 1969. ü ГМ13СН1, D.: Das Elektrische Féld unter Hochspannungsfreileitungen-Diss, TV München 1976, JERMENDY L.: A távvezetékek sugárzásmentes kialakitásánaknéhány kérdése. Elektrotechnika 1978. 4-5.sz., 136-144
|!
-I
Güntner Ottó 750 kV-OS FESZÜLTSÉGSZINTEN ALKALMAZOTT KÖTEGES VEZETŐKBEN ÉBREDŐ ZÁRLATI ERŐHATÁSOK VIZSGÁLATA Szabadvezetékek és alállomási sínrendszerek gazdaságos méretezésének egy." alapvető feltétele a zárlati vezetéklengésből származó dinamikus erőhatások pontos ismerete. A korábbiakban-megbízható számítási módszer hiányában - gyakran túlméretezték a tartószerkezeteket, a 750 kV-os feszültségszinten alkalmazott négyes kötegre pedig a gyakorlat számára alkalmas közelítő számítás sem volt. E probléma megoldására a BME és a VEIKI kutatásokat végez. A BME végzi az erőhatások és lengésifolyamatokmatenvatikaimodellezését, a VEIKI-ben pedig a valóságos méreteknek megfelelő nagyteljesítményű vizsgálatok folynak, A kutatás -fejlesztési munka eredményeként a már kidolgozott számítástechnikai modellt az ERŐTERV szakemberei a gyakorlati méretezési feladatok megoldásánál alkalmazzák. O. Güntner INVESTIGATION OF FORCES PRODUCED BY SHORT CIRCUITS IN 750 kV BUNDLE CONDUCTORS A fundamental condition for the economic dimensioning of overhead lines and substation bus systems is the exact knowledge of the dynamic forces originating from conductor vibrations due to short-circuits. Owing to the absence of a reliable calculation method, supports were often overdimensioned, and for the quad bundle not even á suitable approximative calculation method existed. Researches are made by VEIKI and by the Polytechnical University of Budapest to solve this problem. The mathematical modelling of the forces and vibration processes is made by the PUB, while VEIKI makes investigations on full-size high power units. As & result of the R/D work, the mentioned computational model is used by the specialist of ERŐTERV for the solution ofpracticaldimensioning tasks. O. Güntner UNTERSUCHUNG DER KURZCHLUSSKRAFTW1RKUNGEN AN 750-kV-LEITUNGSBUNDELN EinegrundlegendeBedingungderökonomischen Dimensionierung von Freileitungen und Schienen-' systemen von Schaltwarten ist die genaue Kenntnis der dvnamischen Kraftwirkungen, die infolge der durch Kurzschluss bedingten Leitungsschwingungen auftreten. Mangels einer zuverlassigen Rechnungsmethode wurden früher die Trager haufig überdimensioniert. Für das 750-kV-Vierleiterbündel gab es nicht einmal eine geeignete Annaherungsmethode. Für die Lösung dieses Problems werden Forschungsarbelten an der Technischen Universitat Budapest und im Institut VEIKI durchgeführt. Die TUB führt die mathematische Modellierung der Kraftwirkungen und der Schwingungsvorgange durch, wahrend im Institut VEIKI Hochleistungsuntersuchungen an dentatsachlichenObjekten yorgenommen werden Als erstes Ergebnis der Forschungs- und, E n t wicklungsarbeit wird da.s ausgearbeite rechentechnische Modell von den Fachleuten von ERŐTERV zur Lösung von praktischen Dimensionierungsaufgaben verwendet.
Гюнтнер, Отто ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИЙ ОТ К.З. В РАСЩЕПЛЕННЫХ ПРОВОДАХ, ПРИМЕНЯЕМЫХ НА УРОВНЕ НАПРЯЖЕНИЯ 750 KB . Однин иэ основных уоловий экононичеоного расчёта воздушных линий и оиотеи шинопроводов подстанций являвтоя точное знание динаиичвоких условий, возбуждаемых колебанием проводов под влияниен коротких замываний. Раньше, из-аа отоутотвия надежных раочётных методов, опорные конструкции часто раочиталиоь о избытком, в то же время в отношении четырёх раощепяениых проводов, принятых для уровня напряжения 750 кв, приближенных методов раочёта, пригодных для практических целей, не было. Для решения данной проблемы Политехническим Институтом (БМ9) и институтом В9ИКИ выполняются1 исоледования. В БЫВ выполняется матенатичеокое.моделирование усилий и процессов колебаний (пляоок), аг в институте^ВаИКИ проводятоя натурные высокомощные исоледования, ооответотвупщие фактическим размерам. . '".. ' В результате исследований по техническому развитию разработанная модель вычислительной техники иопольэуетоя специалистами проектного института ЭРЁТЕРВ при решении практических раочётных задач.
117
t.
1.
1|
<' '-. 1
' \ /i
I
A villamos hálózatok feszültségszintjének
növekedésével szükségessé vált a fázisvezetők
köteges kialakítása. Az oszlopszerkezetre ható zárlati erők szempontjából a köteges vezetők lényegesen nagyobb - akár hatszoros - igénybevételt is jelenthetnek, mintáz egyedi fázisvezetők
[lt 2] , ezért a
gazdaságos méretezéshez elengedhetetlenül fontos a dinamikus erőhatások pontos ismerete, A gyakorlat számára alkalmas számítási módszer kidolgozásának elősegítésére a C1GRE 1976, évi őszi ülésszakán is napirendre tűzték a számítási eljárások pontosítását [3, 4-J . Ugyanazt a kísérleti eredménytkülönböző tagországok számítási módszerével ellenőrizve jelentős eltérések adódtak, a ez felhívta a figyelmet e probléma megoldásának szükségességére. Az ERŐTERV által kezdeményezett kutatások célja olyan számítási módszer létrehozása volt, amelynek segítségével - a tervezők könnyen kezelhető összefüggésekkel számithatják ki a különböző kötegelrendezések okozta zárlati erőhatások nagyságát, - matematikai modellen lehetővé válik a zárlat következtében fellépő vezetéklengések tanulmányozása, - csökkenteni lehet a valóságos körülményeket leképező, igen költséges, vizsgálatok
nagyteljesitményü
számát.
1. Előzetes vizsgálatok 1975-ben a 750 kV-os szerelvények zárlatbiztossági vizsgálatát követően [5] zárlati erőhatás vizsgálatokat végeztünk a 750 kV-os távvezetéken alkalmazott négyes kötegvezetőkön а 129 m-es kísérleti
ЛК1
távvezeték-szakaszán.
A vizsgálatok során egyrészt a zárlati áramerősség és zárlati idő változtatásával vizsgáltuk a távtartók sűrűségének hatását az oszlopra ható dinamikus erőcsúcsra, másrészt az erőhatás diagramok tanulmányozásával feltártuk a vezetéklengések legalapvetőbb
törvényszerűségeit.
Az 1. ábrán látható oszcillogr am kiértékelése során kvalitatív képet alakítottunk ki a zárlati erőhatások folyamatáról. Megállapítottuk, hogy az oszlopra ható dinamikus erőnek két jellegzetes
csúcsa
van.
Az első a zárlat idejealatt,a második a zárlat befejeztétől számítva 1 sec-on belül jön létre. A két erőhatás arányát alapvetően a zárlati idő határozza meg. Ezt később az analóg számológéppel végzett vizsgálatokkal
bizonyítjuk.
A zárlat alatt a vezető felcsapódik és az áram megszűnését követően 1-2 sec periódus idejű lengőmozgásbakezd. A lengések következtében az oszlopra ható húzóerő is periodikusan váltakozik. Az elvégzett vizsgálatok megfelelő kiindulási és összehasonlítási alakot jelentettek egy szá-
V.
mitógépes modell létrehozásához, ezért a VE1KI felkérte a BME Műszaki Mechanika Tanszékét a matematikai modell elkészítésére. 2. A számitógépes modell létrehozása A számitógépes vizsgálatok célja részben a tervezési gyakorlat számára alkalmas erőhatásszámitasi módszer kidolgozása, részben a lengési folyamatoknak - a dinamikus erőhatások csökkentési lehetőségeinek feltárása érdekében történő - részletesebb megismerése volt. A lengési folyamatok valósághoz hü leképezésére analóg számitógépes modell készült, amely azonban összetettsége miatt természetesen nem alkalmas a mindennapi tervezői gyakorlat kiszolgálására.
118
1
''
1-Х; int* Ш
1 |i
Л. I
1г
Ь.№ S
400mm
. '.it. 1. ábra A statikus húzóerőre szuperponálódó dinamikus lengések négyes kötegvezetőnél Ezért megtörtént a folyamat analitikus úton történő leírása is, amelynek alapján program készült EMG 666 típusú számitógépre. A vezeték-paraméterek, a zárlati áramerősség és a zárlati idő beolvasásával a gép kinyomtatja az oszlopra ható maximális dinamikus húzóerő értékét. Az analóg és digitális számítógépi modell elkészítéséhez, a több mint egy évig tartó kutatómunka során az alábbi főbb feladatokat kellett megoldani: a. a kötegvezetők összecsapódási idejének meghatározása, b . a távtartók környezetében levő nem összecsapódott vezetékszakasz hosszának számitása, c. két távtartó határolta térköz látszólagos rövidülésének meghatározása, d. a vezetők melegedését figyelembe vevő eredő térköz-rövidülés számitása, e. a vezetékrendszer és tartószerkezetek rugóállandóinak figyelembe vétele, f. a maximális dinamikus erőhatás számitása, g. a zárlatot követő vezetéklengés modellezése. Az analóg gépenvégzett vizsgálatok eredményét a 2. ábra szemlélteti, ahol példaként axonometrikus ábrán követhető egy kettős kötegvezető lengési folyamata, és leolvashatók a maximális erőhatások értékei is. Az axonometrikus ábra pontozott vonallal jelöli a lengések során kialakuló mindenkori vezetékalakzatot. Az analóg gépen és a kísérleti távvezeték-szakaszon végzett előzetes vizsgálatok összehasonlításával megállapítottuk, hogymindaz erőhatás maximumok jellege, mind a lengési frekvencia ér teke jó egyezést mutat, ezértmegkezdődtek a modellen a gyakorlat igényeinek megfelelő módszeres vizsgálatok.
119
\" -
г. яу.-" •,-ч«и?тагв«ягж*га™,ч!я « и — -
А ~240ттг q -0,66i
f/b
2. ábra A köteges vezető mozgása zárlatkor
-It
3 . A modellvizsgálatok eredményei Az analógmodellvizsgálatokmódszeres tanulmányozásával sikerült feltárni a zárlati erőhatás és lengésfolyamatok törvényszerűségeit. A kutatómunka eredményeit az allábiakban modellkisérlet bemutatásán keresztül ismertetjük. A 3. ábra 240 mm keresztmetszetű 4 db távtartót tartalmazó kettős köteg zárlati erőhatás és lengési diagramját szemlélteti a zárlati idő, mint paraméter függvényében. A diagramok alapján a következőket állapithatjuk meg: a. A zárlat ideje alatt a köteg vezetői összecsapódnak, ami a húzóerő hirtelen megnövekedését eredményezi. Ez az elektrodinamikus maximum, amelynek nagysága a korábbi vizsgálatokkal egyezően [2] nem függ a zárlat időtartamától. b . A zárlat tartama alatt a vezető-melegedés következtében a köteg megnyúlik, és a húzóerő nagyjából lineárisan csökken. c . A zárlat megszűnését követően az addig összetapadtvezetőkszétválnak, ami a húzóerő további csökkenését eredményezi. A zárlati idő növekedésével /_ с ábrán t =0,5 sec/ a köteg húzóereje zérusra is lecsökkenhet. ?. A zárlatkövetkezményekéntavezetőperiódikusmozgástvégez, és emiatt a húzóerő nagysága is periodikusan változik. A zárlatot követő jelentős belógás és húzóerő-növekedés a vezetők hó'okozta nyúlásának a következménye, ezért ezt termikus maximumnak nevezzük.
120
••. i
í - 1 ' . , 'T
Rövid időtartamú zárlat esetén "a" ábra az elektrodinamikus maximum a nagyobb. Ha a zárlat közepes időtartamú " b " ábra a két szélsőérték közelítőleg egyenlő, mig hosszú időtartamú zárlat esetén " c " ábra a termikus maximum dominál. e. A periodikus lengést végző vezető közepe a termikus maximumok pillanatában van a legmélyebben . 400
; lz-20kA; tz-0,3s
a.) tz-O,1s
H/H,
o-200m; b,-3,237m; л-5
IkN] termikus maximumok
1,5 1,0
I.
0,5
0
2
4
6
8 t[s]
0
2
4
6
8 t [s]
0
2
A
6
В t[s]
0,5 1,0 1,5 2,0
wvw
ЛЛААЛ/
i
[m]
b/b,
3. ábra
"I
Az analóg géppel végzett számítás-sorozatok eredményeit a 4. és 5. ábra szemlélteti. A görbékből az alábbi törvényszerűségek vonhatók l e : a. A vezeték húzóerejének viszonylagos növekedése annál nagyobb, minélnagyobb az oszlopköz, a zárlati áram és annak időtartama /A. ábra/. b . Az elektrodinamikus maximum alig függ az oszlopköz nagyságától. c . A zárlati időnövekedésével a termikus maximum értéke a statikus húzóerő többszörösét is elérheti /4. ábra/. d. A vezető legnagyobb belógása a statikus belógás többszörösét is elérheti. Ez a zárlati idővel növekszik. e. A statikus belógáshoz viszonyított maximális belógás a statikus húzóerővel közelítőleg fordítottan, a zárlati áram négyzetével pedig egyenesen arányos.
'
•',
0
4. Az analóg modell alkalmazása a gyakorlatban Az ERŐTERV alállomási gyüjtősinek tervezéséhez már a matematikai modell elkészülése előtt kérte a 6. ábrán szereplő elrendezés-sorozat számítását, mivel a jelenlegi szabványok nem tették lehetővé e méretezési feladatok megbízható megoldását. A számítás-sorozat elkészült. Akettes, hármas ésnégyes kötegelrendezések különböző geometriai paraméterek mellett vizsgált relatív zárlati húzóerő és belógás értékeit a 6. ábra tartalmazza.
121
-
!
•
—Ш-
A-240 mm'
Jelölések: elektrodinamikus maximum — — termikus maximum о a vezető meglazul
0,4
02
0,8
1,0 [s]
0,2
0,4
Hmax/t •h .
1,0 [s]
Umax/Hi
/
2,0
L-a-240m //
7,0
-a-20 От
/
1,6 1,4
0,6 0,8
/ / ж.а-160т гт # 1
t^a-120m
\2 1,0 0,8 0,6
i:
//L—o-flOm
4
,4,-lOkN lz -30kA
0,2
0,4 0J6
4. ábra Maximális húzóerő zárlatkor
122
[s]
0,2
0,4 [s]
Л -240ттг
íi.:-
. ; i í:
О
0,2
0,4
0,6
1,0 [s]
0,8
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0 [s]
а=120т Р'160т а-200т
0,2
0,4
0.6 [s]
0
0,2
0,4
0,6 [s]
0
1
0,2
1
0,4 [s]
'•:
5. ábra A vezető legnagyobb belógása zárlatkor
123
I к Az ERÖTERV-től kapott példák adatai és eredményei A=634mm 2 ; q =2,309 kg/m; E=56 GPa; Ot =23-10"6/iK; R1=0,0462mii./m; c=962 J/kgK; u=15 W/'m2K; n=3
Elrendezés
H
:
! . •
l
0,1 H()o
0,2
5.^^ 0,3 Л
0,5 0,6
V ~N
A
1,83 2,88 3,80 4,55 >5 4,70 4,38
0.1 0,2
"1 °'
I
1,112
1,10 1,14 3 1,20
•£ 0,4 | 0,5 1,27 •** 0,6 1,30 ' w' 0 . 1 0,86 ~N 0 , 2 0,69 £ 0,3 0,38
S7'
^
0,4
,S ^6
0,5 * * 0,6 0,23
D
1,77 *«*
A
ж т* 1,14 1,20 1,24 1,28 1,32 -
D
a
•*|
r
T
A
2,05 * ** 2,35 2,97
1,22
1,20
2,80
***
> 5 2,25 > 5 2,53
3,00
>5 >5
2,62
2,75
2,00
2,92 1,12 * # * 1,24 1,19 1,29 1,26 1,33 1,33 ** 1,39 ** 1,44 0,83 0s45 0,33 0,23 ** *-* -
2,00 1,06 1,07
1,08 1,10 1,08 1,11
0,87 0,80 0,83 0,85 0,89 0,89
и
D
1,60
1,34
2,33
«* * 2,58 • * * 3,80
-
0,87 0,83 0,58 0,75 0,84
-
0,8A
-
"A" Analog géppel számított eredmény "D" Digitális gépen számítva a közelítő eljárással *• # Az analóg számológép lekapcsolt * * * Nincs megoldás
6. ábra
1,64 1,90 2,07 2,22
0,781
1,308
A
3,02 1,63 2,76 1,92 >5 2,16 2,92 2,31 2,04 • * * 1,08 *«* 1,13 1,08 1,20 1,11 1,16 1,14 1,15 1,16 1,19
34. 34
33.
0,788 D
•16,5
•" "*%№'
4,1L9 32. 41 3
*
124
•V
—•—f
22, 5
31. 50 3 1,169 1,56
1,85
2,01 3,95 2,34 2,63 2,84 3,03
4
-*-
3C)
30. 41 ,3 0,750
29. 50 ,3
i
6,1L3
b, 44 45
El. din
и
d - 400
Щ
Sorozat sz. a [m] Ъх [m] Eredmény
*Н
1
D
A
D
1,28
1,80
1,52
3,9
• a*
А
1,25
>5
• » * *
*
*
> 5 * *и
*
4,95
1,55 1,79
3,80
2,00
2,85 2,19 1,06 ж * * 1,07 1,12 1,10 1,03 1,16 1,10 1,04 1,19 1,12 1,05 1,22 1,14 1,06 0,98 0,91 0,76 0.75 0,84 0,93 ***
*
*
*
•
*
*
•
*
>5
1,55
>5 >5 >5
1,83
1,12
«**
1,95 2,18
*-*
* *•*
**
1,05 1,07 1,08 1,10
** ** **
0,72 * *
-
* *
-
**
-
«ж
-
\
!,'••;
"
1. 7. ábra A bővitett kísérleti távvezeték-szakasz perspektivikus képe •Ezeket as eredményeket az ERŐTERV már alkalmazza a gyakorlati méretezési feladatok megoldása során. 5. A VE1K1 kísérleti távvezeték-szakaszának bővítése A matematikai modellen kapott eredményeket a valóságos körülményeket leképező kísérleti távvezeték-szakaszon ellenőrizzük. Ezért szükséges volt a VE1K1 129 m hosszúságú kísérleti szakaszának bővítése. A bővítési munkálatok befejeződtek és ennek eredményeképpen a 7. ábrán, látható kísérleti távvezeték-szakaszt alakítottuk ki. A bővítés során beépített 5 új feszitőoszlop segítségével lehetővé váltak a 28; 35; 65; 100; 124; 129; 226 és 255 méteres oszlopközökben történőalállomásiés szabadvezetékiméretü vezeték vizsgálatok. A korábbi 3 m-es maximális fázistávolságot 11 m-re növeltük, valamint a 14 m magas tartóoszlop segítségével lehetőség nyílt a 750 kV-os tartólánc erőhatás vizsgálatokhoz történő beépítésére is. A bővitett távvezeték-szakasz fényképe a 8. ábrán látható, a 14 m-es tartó oszlopot a 9. ábra szemlélteti. További kutatómunkánk során részben hazai vizsgálati
segítségével, részben a
INSTYTUT ENERGETYKl-vel együttműködve nagyteljesítményű
vizsgálatokkal
varsói
ellenőrizzük a
BME modell-vizsgálati eredményeit.
125
8. ábra A bővített távvezeték-szakasz
-7
9. ábra 14 m-es tartóoszlop
} IRODALOM
[l]
CSÁKYM.: Nagyfeszültségű, nagy zárlati szilárdságú szabadtéri kapcsolóberendezésekben alkalmazott áramvezető ikersodrony mechanikai viselkedésének vizsgálata a sodronytartó szerkezetek gazdaságos méretezése céljából. SZO/I7I/T számú ERŐTERV tanulmány, 1973. Budapest. MIKLÓS V . : Gödi 400/220/120 kV-os transzformátorállomás 120 kV-os gyüjtősinrend[2] szerének zárlati vizsgálata. VE1K1 tanulmány, 1968. Budapest. [З] PALANTE,G.: Behaviour of Rigid Conductors and their Supports under Short-Circuit Conditions - Comparison of Calculated and Measured Values /23-10/ I976. aug. 25 - szept. 2-i CIGRE ülésszak, P a r i s . DETER , O . : Influence of the prospektive very high load and short-circuit currents on out[4] door - substation design for the highest system voltage of the German interconnected grid. /23-05/ I976. aug. 25 - szept. 2-i CIGRE ülésszak, Paris. [5] DANYEK G y . : Zárójelentés a 750 kV-os távvezeték tartó és feszitő szerelvényeinek zárlatbiztossági vizsgálatáról. /Szolgálati használatra/, 3/VBF számú VEIK1 tanulmány, 1976. Budapest.
126
itürfí,..;? f.EÍ.'^.ал^-'
f"v Besze Jenő 750 kV-OS TÁVVEZETÉK MODELL
A cikk a 750kV-os szovjet-magyar összeköttetés belső túlfeszültségének vizsgálatára létrehozott kisminta fejlesztési munkájáról számol be. A jelenségek bonyolultsága számos új, eddig az intézetben kidolgozott hálózati tranziens kismintáknálmégnem használt elem fejlesztését kívánta meg. Az új elemek többségénél á legkorszerűbb integrált áramkörökkel dolgozó technikát alkalmaztuk,
J, Besze MODEL OF A 750-kV TRANSMISSION LINE The paper deals with the development work of a model constructed for inner overvoltages of the. Soviet-Hungarian 750-kV transmission line. phenomena called for the development of numerous new elements not used of the institute so far. Integrated circuits have been used at the majority
the investigation of the The complexity of the in the transient models of the new elements.
J. Besze MODELL E1NER 750-kV-FREILElTUNG Der Artikel befasst sich mit der Entwicklungsarbeit eines Modells zur Priifung der inneren Uberspannungen der 750-kV-Freileitung zwischen der Sowjtunion und Ungarn. Die Komplexitat der Erscheinungenbenötigtedie Entwicklung von zahireichen neuen Einheiten, diebeidenimlnstitutbisherausgearbáiteten Netztrarisientmodellen nochnicht verwendet wurden. Bei der Mehrzahl der neuen Einheiten haben wir moderné integrierte Schaltkreise verwendet.
Eeoe, йене МОДЕЛЬ ЛЭП 750 ив В статье докладываетоя о развитии модели, созданной для исследования внутренних перенапряжений ооветоковентерокой анергопередачи 750 кв. Иа-аа сложности явления оказалось необходимым раавять много новых элементов, которые до сих пор ещё не приценялись у раэработанаых в институте оетевых переходных моделей. 7 оольиинотва новых эленентов применялась техника, оонованная на самых современных интегрированных цепях.
127
kí'
A 750kV-os szovjet-magyar összeköttetés belső túlfeszültségeinek tanulmányozására olyan kismintát fejlesztettünk ki, amelyen a vezeték bonyolult feszültségtranziensei minőségileg jól követhetők. A munkában támaszkodtunk a VEIKl-ben a korábbi években a feszüttségtranziensek model-
-.'.•: i
lezése terén szerzett tapasztalatokra. Az adott hálózat és a vizsgálandó jelenségek azonban számos új elem kifejlesztését kívánták meg. .ALBERTIRSA'
.ZAPAO' 1-481 hm
M
R,-3xllOM№
RVMK-750
ff ff
l
í•
1. ábra A 750 kV-os szovjet-magyar távvezeték vázlata Tevékenységünk elsődleges célja a 750 kV-os épülő rendszer / 1 . ábra/ jelenségeinek vizsgálatavolt. Gazdaságossági okokból nem törekedtünk általános használatú kisminta elkészítésére, amellyel tetszőleges feszültségű ill. hosszúságú nagyfeszültségű hálózat kapcsolási ill. belső túlfeszültségei tanulmányozhatók. Akifejlesztett elemekközülnéhánytehátkizárólaga 750 kV-os szovjet-magyar összeköttetés és a hozzá tartozó berendezési tárgyak leképezésére alkalmas. Ilyenek pl, a túlfeszültséglevezető és söntfojtó mod éllek. Ezek a későbbiek során - amennyiben erre igény merül fel - kisebb átalakítással más hálózatok vizsgálatára is alkalmassá tehetők. "Ugyanakkor a sok-csatornásmegszakitó modell univerzális és amodellezésinvunkán túlmenően más célra, példáulsok-csatornásprogramkapcsolókéntmás területen is felhasználható. Hasonlóan univerzális elem a digitális elven működő fázisszög és időmérő berendezés, amely szinuszos feszültségek között fázisszög, valamint ismétlődő és egyszeres impulzusok időtartamának mérésére alkalmas. A meglevőadottságokéskifejtettkoncepciókfigyelembevételével
kialakitott modellt az aláb-
biakban ismertetjük. 1. A 750 kV-os távvezeték modellje AVElKI-benmármeglevővisszaszökőfeszültségmodellidőésimpedancia
léptéke 1:1, Több,
az irodalomban ismertetett kisminta léptéke eltér ettől a természetesnek tekinthető léptéktől. Az időlépték csökkentésének előnye, hogy a távvezeték leképzéséhez szükséges induktivitások nagysága csökken, tehát adott vezetékhosszhoz tartozó fojtótekercs készlet elkészítése egyszerűbb és olcsóbb. Emódszernél azonban a beépítendő kapacitások értéke is kisebb lesz. Ezért a már gazdaságosnak tekinthető időlépték csökkentése esetén a vezetékelemek kapacitása esetleg
1:
a szórt kapacitások nagyságrendjére csökkenhet, s így nagy pontatlanságot eredményezhet. Továbbinehézséget jelent a nagyfrekvenciás, elkészítése is.
128
3 fázisú, kis belső impedanciajú generátormodellek
•:j
г
c,-C 2
г
Fentiek alapján távvezeték - és ezzel együtt
С,-Cp
kismintánk - idő- és ellenállásléptlékét 1: l-re vá-
г
lasztottuk. A vezetéket az irodalomból ismert módon ТГ tagokból felépített négypolusú láncokkal képeztük le, a 2. ábrán látható módon /a .soros és
ЛЛЛ»
párhuzamos ellenállásokat az ábra nem tartalmazza/. A megépített vezetékmodell3 fázisú, a föld hatását a nullavezetőbe épitett induktivitások és ellenállások képezik le. Az ilyen módszerrel elkészített kisminta szimmetrikus, vagyis feltételezi,
2. ábra A modell távvezeték kapcsolása
tagjának
hogy a valóságos vezeték asszimetriáit fázisforgatással teljesen kompenzálják. Az egyes fázisok ka-
pacitásai ill. induktivitásai közötti eltérés modellezésre nem alkalmas. A megépítendő 750 kV-os vezetékhossza Zapad és Albertirsa között 481 km, amelyet 20TÍ taggal képeztünk le. Egy tag tehát
í= 24,05 km hosszúságú.
I.
A leképezésnél elkövetett hiba;
ahol: t
', -
\
s •'
• '•
t az egy TT taggal modellezett vezeték hosszúsága, Лаг adott hibával átvihető legnagyobb frekvenciájú rezgés hullámhossza.
• £ • '
Az ilymódonmegvalósitottvezeték kismintánál, ha az átvinni kivánt legnagyobb frekvencia lkHz, a leképzésnél elkövetett hiba 3,6 % a zérussorrendü, 2 % pedig a pozitív sorrendű
há-
lózat vonatkozásában.
г
2. 30 csatornás megszakító modell A modellezés során szükséges különböző kapcsolási müveletek végrehajtására 30 csatornás vezérelhető és programozható kapcsolóberendezést fejlesztettünk k i , A berendezés elsősorban a hálózatbabeépitettmegszakitókés szikraközökleképzésére szolgál, azonban vezérlési elvénél fogva alkalmas minden olyan ki-, be-, vagy átkapcsolási müvelet elvégzésére, amelyre a modellezés során szükség lehet/pl. zárlat létesítése, vagy megszüntetése adott időpontban, generátorok terhelési szögének változtatása stb. / . A berendezésben a kapcsolási müveleteket 30 db kéttekercselésü higanyérintkezős relé hajtja végre, melyek morze érintkezői pergésmentesen zárnak ill. nyitnak. Az érintkezők 500 V és 5 A, ill. 2 A megszakítására alkalmasak, nyitott állapotban gyakorlatilag végtelen, zárt állapotban nulla átmeneti ellenállást képviselnek. A két tekercselés külön-külön történő vezérlése biztosítja, hogy az érintkezők zárása és nyitása közel azonos sebeséggel, kb. 100 ns alatt menjen végbe. A berendezés többirésze a kapcsolást végző relék vezérlésére, programozására ill. a beállított program ellenőrzésére szolgál. A teljes vezérlés és programozás az 50 Hz-es hálózati feszültségről vett referencia jelről történik, ahol a vezérlés egyszeres és ciklust ismétlő üzemmódot tesz lehetővé. Ciklusnak nevezzük azt az időtartamot, amely alatt valamennyi működtetni kivánt csatorna egy ill. két beés kikapcsolasimüveletet a beprogramozott időnek megfelelően végrehajt. A ciklus végén valamennyi relé alap - vagyis árammentes - helyzetbe kerül.
129
I I
A ciklusidőperiódusonkéntilépcsőkben 1 és 999 között állítható be, vagyis 50 Hz hálózati feszültség esetén, 20 msec - 20 sec időtartam között.
í 1,
Az egyes csatornákmüködésének időpontja a cikluson belül /tehát a 0-ik és 999-ik periódus között/szintén periódusonként! lépcsőkben programozható. Ezen belül fél periódusnyi átlapo-
V
>
lássál, potenciométerek segítségével folyamatos finomszabályozásra is lehetőség van, A 30 csa-
;
torna közül lödb egy ciklus időtartama alatt két, 14- db pedig egy Ъе-ki működést hajthat végre.
'•
A programozás a vezérlőegységbe
:.v
!
- •
épített számológép tasztatúra segítségével történik.
; ..
A vezérlő egységet "futás" állásba kapcsolva működni kezd az 50 Hz hálózati feszültségről vezérelt impulzus generátor, amelyperiódusonkéntegy-egyórajelet ad ki a három dekádból álló
• r '.,
számlálóegységnek. A számlálón megjelenő kódokat, a tároló egységben levő információkkal az összehasonlító
,,
egység veti össze. Ha a tárolt és a számlálón megjelenő kód megegyezik, az adott csatorna be-vagy kivezérlő impulzust kap, amely a meghajtó egységen keresztül működteti a higanyrelét. A ciklus végét jelző kód megjelenésekor az összehasonlító egység törli a számlálót, és
;
alap-
állapotba hozza a berendezést. Ciklust ismétlő üzemmód esetén a törlés után a számlálás és összehasonlítás ismétlődik.
/,';.
A megszakító modellről történik a jelenségek megfigyelésére
szolgáló oszcilloszkóp indítása
'
i s . Az oszcilloszkóp a cikluson belül működtetett bármely csatorna vezérlő impulzusával egyidejűleg indítható. Az indítás időpontja további egy perióduson belül folyamatosan szabályozható. Az indítás időpontjának kiválasztása a tasztúra segítségével, a csatorna kiválasztással azonos
;
módszerrel történik. Ugyanezzel a müvelettel ellenőrizhető futás közben a kiválasztott csator-
• ' \
nába programozott működési időpont is, amely ilyenkor a kijelzőkön megjelenik.
".
: j"»
A berendezés különböző egységeit integrált áramkörök alkalmazásával oldottuk meg. A relé meghajtó egységek tranzisztorok felhasználásával 3 . Háromfázisú 50 Hz frekvenciájú
készültek.
tápgenerátorok
A 750 kV-os távvezetékkel oldalán levő szovjet és magyar energiarendszerek belső ségeinekleképzésérekétháromfázisú, 50Hz frekvenciájú készítettünk. A generátorok csillagkapcsolásúak,
feszültséget
feszült-
szolgáltató tápgenerátort
kivezetett 0 kapoccsal.
A leképzendő r e n d s z e r e k belső feszültségeinek minél hűbb előállítása érdekében a generátorok belső ellenállása k i c s i , fázisonként 6,8 ohm. Kisebb kimenőfeszültségek
használata esetén
a belső ellenállás átkapcsolással 3,Л ohmra csökkenthető. A leadott f e s z ü l t s é g é
• •
lépcsőben - 2 , 5 , 5, 7,5 és 10 V-ig - átkapcsolással,
a lépcsőkön
<
belülpotenciométerrelfolyamatosan szabályozható. A leadott feszültség felharmonikus tartalma k i s e b b , mint 0 , 1 %.
í
A két energiarendszer közötti t e r h e l é s i szög szabályozása felelő fázisfeszültségeiközöttifázisszögváltoztatásával lépcsőkben O-36O°-ig, finomszabályozóval60°-on
a generátorok egymásnak meg-
'
állíthatók b e . A terhelési szög 60°-os
•'{
belül folyamatosan állítható, egy
átkapcsoló
'3
é s egypotenciométer segítségével. A r e n d s z e r t úgy alakítottuk k i , hogy két kapcsolási müvelet
-|
közötti szünetben az egyik terhelési szög b e á l l í t á s r ó l , egy másik előre beállított állapotra át
Í
lehessen t é r n i . E r r e segédberendezésként a 30 csatornás megszakító modell három csatornáját
'Щ
használjuk fel.
<é
Tekintettel a r r a , hogy az elkészített modell távvezeték a föld hatását a visszavezetésbe épített induktivitásokkal képezi l e , a két g e n e r á t o r csillagpontja
v
jÉ
- vagyis földpontja - a méré-
J
s e k során különböző potenciálon v a n . E z é r t a generátorokat két egymástól független egyenfe-
= f
130
f
- Г
:
I
szültségü tápegység látja el energiával. A két generátor közötti szinkronizmust a vezérlőfeszültség biztosítja. A vezérlőfeszültséget a 380 V-os 50 Hz-es táphálózat szolgáltatja, amely leválasztó transzformátorokon át kerül a generátorok bemenetére. •4. Fojtótekercs kisminta A 750 kV-os távvezeték üresjárási állandósult feszültségemelkedésének csökkentésére, valamint a kapcsolási túlfeszültségek mérésére, mindkét vezetékvégen söntfojtótekercsek kerülnek beépítésre. Asöntfojtókmeddőteljesitményevégenként és fázisonként összesen 220 MVA. Gyakorlatilag fázisonként, mindkét vezetékvégen 2-2 db 110 MVA teljesitményü fojtótekercs lesz beépitve, melyeknek induktivitása egyébként 5,94 Ну. E célnak megfelelően összesen 12 db induktivitás modellt készítettünk, melyekből 6 db 12 Ну induktivitásra átkapcsolható. A valóságos fojtótekercsek a gyártó adatszolgáltatása szerint lineáris karakterisztikával rendelkeznek, ellenállásból adódó veszteségük elhanyagolható induktív reaktanciájuk mellett. Ilyen nagy induktivitású és elhanyagolható veszteségű fojtótekercs modellek elkészítése , a szükséges lineáris karakterisztika betartása mellett hagyományos módszerekkel /vasmagos, tekercselt kivitelben/ igen nehézkes. Ezért a söntfojtótekercs modellek megvalósítására u . u . girátor áramkört alkalmaztunk, amelynek kapcsolása a 3. ábrán látható.
I !
'л
A girátort két feszültségvezérelt áramgenerátor antiparalell kapcsolásával hoztuk létre. Az "A," feszültségvezérelt áramgenerátor alapösszefüggése:
и l
3. ábra A fojtótekercs modellek kapcsolása A lezáró Z t = \ ы С—
R
l
=R
2
é s R
3
= R
4
A ~ UE
+ R
5
f e l t é t e l e k
teljesülése esetén.
impedancián eső U ' E feszültség vezérli a "A,," áramgenerátort. R,
U'
Z
t
=
U
E
z
f
;
| •-'
A kimenő áram 'A -
U>
E
UT
A teljes kapcsolás bemenő impedanciája 'be
131
'••
I R
'be
A bemeneti impedancia tehát egy
értékű induktivitás.
1.
A Cgkapacitással létrehozott frekvencia kompenzáló a kapcsolás műszaki paramétereit biztosítja 20 kHz felső határfrekvenciáig. A kapcsolás kialakításának egyik alapfeltétele volt a bemenőfeszültség /Ug/ tartományának u = +10 V-ra való kibővítése. A feladatot a T, és T 9 jelű tranzisztoroknak az ábrán látható kapcsolásával oldottuk meg. 5. Túlfeszültséglevezető kisminta A 750 kV-os összeköttetés túlfeszültségeinek korlátozásánál fontos szerepet kapnak a túlfeszültséglevezetők i s . A beépítésre kerülő szovjet gyártmányú levezetők nemlineáris feszültség-áram karakterisztikáját az •чЗ . ,0,39 U Г m=70 összefüggés irja l e . Az általunk elkészített túlfeszültséglevezető kisminta a fenti nemlineáris karakterisztikát törtvonalas közelítéssel valósítja meg. A modell ellenállás léptéke 1:1. Feszültség- és áramléptéke 1:5*10 , vagyis 1600 kV-nak 8 V felel meg. A megszólalási feszültség 6,7 V és 7,5 V között folyamatosan szabályozható. A túlfeszültséglevezető modellekből 12 db készült. A vezeték két végpontjára tehát 6-6 db levezetőt tudunk csatlakoztatni. 6. Digitális szög- és időmérő műszer
I: '
A digitális szögmérő rész két feszültség közötti fázisszög meghatározására szolgál. A méréshatár 3,6°-tói36O°-igváltoztatható. Az időmérő rész ismétlődő és egyszeres pozitív polaritású impulzusok szélességétméri. Améréshatár 1 msec-tól 10 sec-ig változtatható. A műszer felépítése és mUködése а Д. ábrán látható blokkvázlat alapján követhető. A szögmérőnekkét szimmetrikus bemenete van, tehát egymástól független feszültségek közötti fázisszög mérésére is alkalmas. A bemenő szinuszos feszültségeket a műszer négyszög alakú impulzusokká alakítja át. Az A jelű feszültségnek megfelelő impulzus felfutó éle nyit egy kaput, amelyeta В jelű feszültségből előállított megfelelő impulzus felfutó éle lezár. A kapu kimenetén a két felfutó él közötti időszakban logikai " 1 " szint jelenül meg. Tehát olyan impulzustkapunk, amelynek szélessége akét bemenő feszültség nullaátmenete közötti idővel egyenlő. E ponttól kezdve a szög- és időmérő kör megegyezik, mivel az időmérés nem más, mint egy impulzus szélességének a mérése.
132
INPUT A
Négyszöge&itó
Szamlálö-kapu
a
TIME
г
Számláló törlés
I
Négysíögesito. В
Memória beírás
INPUT В
Kijelző
Késleltetés
jf.;
Qragen&ator I. 1МШ
. í ,1
•¥
Órogenertttor II, 1,6MHz
Késleltetés
Л. ábra A szög- és időmérő műszer blokksémája A mérendő impulzus kinyit egy kaput és átengedi a bemenetére érkező órajeleket, melyek frekvenciája 1 MHz időmérés, és 1,8 MHz szögmérés esetén. Ezeket az órajeleket egy számláló számlálja, majd a mérendő impulzus lefutó éle beirja a memóriába a számláló pillanatnyi állását, és törli a számlálót. A memóriához csatlakozik a kijelző, amely mindig a memóriába beirt értékeket mutatja. A szögmérő órajelgenerátor az 50 Hz-es frekvenciával van összehangolva, 0,01 villamos fokonként ad ki órajelet, melyet a számláló számlál, és a kijelző mutat. Tehát ha 50 Hz-tól eltérő frekvenciájúfeszültségekközöttifázisszöget akarunk mérni, a mutatott értéket meg kell szorozni N-nel, ahol N
[HZ] - a mérendő feszültségek
50 f
[Hz]
M
frekvenciája.
133
Bognár Alajos - Lázár Kálmán - Szabó Zoltán MtJANYAGBEVONATOK
FEJLESZTÉSE FÉMTOKOZOTT KAPCSOLÓBERENDEZÉSEK GYlJJTŐSlN SZIGETELÉSÉHEZ
A középfeszültségű kapcsolóberendezések továbbfejlesztését szolgáló munkáink körében foglalkozunk konstrukciókban is alkalmazható - elsősorban az ivállóságot fokozó - müanyagbevonatokfejlesztésével, A kedvező tapasztalatok alapján a Műanyagipari Kutató Intézettel együttműködve ipari bevezetésre alkalmas, termelékeny technológia kialakításán fáradozunk. A cikk ismerteti az új gyártási technológiát, valamint az ezzel előállitott próbatesteken végzett mechanikai, kémiai és villamos vizsgálatokat. A.Bognár - K.Lázár - Z.Szabó DEVELOPMENT OF PLASTIC COATINGS FOR THE BUSBAR INSULATION OF METAL-CLAD SW1TCHGEARS Inordertoimprovemedium-voltageswitchgears, the institute has put in its program the development of plastic coatings increasing arc resistance, to be used in present switch constructions as well. Asa result of favourable experiences, we are developing, in cooperation with the Plastics Research Institute, an efficient technology suitable industrial application. The paper describes the production technology as well as the mechanical, chemical and electric measurements performed on samples produced with the new technology. A.Bognár - К.Lázár - Z.Szabó ENTWICKLUNG VON KUNSTSTOFFÜBERZÜGEN ZUR ISOLIERUÜG DER SAMMELSCHIENE VON METALLVERKLEIDETEN SCHALTANLAGEN Das Institut hat die Entwicklung von Kunststoffüberzügen zum Ziel gesetzt, die zur Weiter entwicklung deTMittelspannungsschaltanlagendienen, die bei den jetztigen Schaltanlagenkonstruktionen verwendet werden können und die vor allem die Lichtbogenbe standigkeit erhöhen. Aufgrund der günstigen Erfahrungen befassen wir uns, in Kooperation mit dem Forschungsinstitut der Kunststoffindustrie mit der Erarbeitung einer produktíven, für industrielle Einführung geeigneten Technologie. Der ArtikelbeschriebdieProduktionstechnologie, sowiedie mechanische, chemische und elektrische Untersuchungen, die an den nach der neuen Technologie hergestellten Proberkörpern vorgenommen wurden. Богнар, Алайош - Лааар, Калнав - Сабо, Золтан ТЕХНИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ ПЛАСТМАССОВЫХ ОБШИВОК ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ СБОРНЫХ ШИН РАСПРЕДУСТРОЙСТВ в МЕТАЛЛИЧЕСКОМ КОРПУСЕ В целях дальнейшего развития распредуотройотв среднего напряжения институтом намечена цель технического развития плаотиаооовых обшивок, обеспечивающих правде всего устойчивость против разрядов и используемых также в существующих конструкциях распредуотройств. На основе положительного опыта в сотрудничестве с Исследовательский Институтом Пластмассовых изделий занимаемся разработкой производительной технологии, пригодной для внедрения в промышленных условиях. В статье даётся опиоанпе производственной технологии, а также механических, химических и электрических иопнтавий, выполненных на изготовленных по новой технологии образцах.
134
Й
1*
A fémtokozott kapcsolóberendezések építésében az utóbbi néhány évtizedben bekövetkezett fejlődést a kisebb méretekre, a kiszolgáló személyzet biztonságának növelésére, az üzemzavarok hatásaival - különösen az ives zárlatokkal - szembeni védettség fokozására irányuló törekvések jellemzik[l] . Ezeket a célokat elsősorban a tokozott berendezések áramvezető r é szeinek szigetelésével, műanyag bevonatok alkalmazásával lehet elérni. A hazai fejlesztési koncepció - a magasabb műszaki igények és a gazdaságossági szempontok figyelembevételével - a lehető legkevesebb konstrukciós változtatást igénylő, úgynevezett részlegesen szigetelt berendezésekkidolgozásárairányul. Ezekben a berendezésekben a szilárd anyaggal szigetelt vezetők között a légszigetelés is megtalálható. Megállapítást nyert, hogy az epoxigyanta/amin bázisú müanyagporok szigetelésként történő alkalmazása az ív terjedésének megakadályozására és villamos szilárdsági szempontból is kedvező [2] . 1, A fejlesztési munka célja Előzetes fejlesztési munkánk pozitiv eredményei alapján következő célként a műanyag porbevonatok anyagválasztékának további kutatását és az ipari bevezetésre alkalmas, termelékeny technológia kialakítását tűztük ki. A feladatot a Nehézipari Minisztérium, az Országos Műszaki Fejlesztési Bizottság és a Magyar VillamosMüvekTrösztmegbizásából a Műanyagipari Kutató Intézettel és a Villamosipari Kutató Intézettel együttműködve oldottuk meg. 2'. Müanyagbevonatok készítése müanyagporokból 2 . 1 . Általános szempontok A müanyagporokból készített bevonatok alkalmazása elsősorban korrózióvédelmi és dekoratív felületképzési feladatokmegoldásánál terjedt el. Ezek az anyagok különösen védőbevonatok előállítására használatosak, mivel könnyen felhordhatok vékony rétegben a bevonandó felületre [ З ] . A gyüjtősin szigeteléseknél lényeges szempont, hogy az alkalmazott bevonatok a villamos szilárdsági igénybevételt kiállják, a mechanikus és termikus igénybevételek esetén pedig ne sérüljenek meg/repedés,lepattogzás stb./. Hó'állóképességük olyan legyen, hogy tartósan 90°C sinhőmérsékletet, valamint - zárlat esetén - rövid ideig a maximálisan 200°C-os hőmérsékletet iskiállják.A legveszélyesebb igénybevételt az ives zárlatok okozzák. A szigetelőburkolatnak az ivet a keletkezés helyére kell korlátoznia, továbbá az iv hő- és mechanikai hatását is el kell viselnie. A berendezésben csak lokálisan, az iv keletkezési helyére korlátozva léphet fel károsodás vagy tönkremenetel. Az erősáramú elektrotechnika területén mindenek előtt az egykomponensü epoxi-porok terjedtek el. Az epoxi-porok homogén epoxigyantából készült műanyag-termékek, amelyek töltőanyagokat, térhálósitót, gyorsítót és egyéb adalékanyagokat /pigmentek, tixotrópizálók és flexibilizátorok/ tartalmaznak. A többi müanyagporokkal szembeni előnyeik: - jobb tapadóképesség /tapadásközvetitő nem szükséges/, - a feldolgozási hőmérséklet alacsonyabb, - magasabb melegformaállóság, ebből adódóan nagyobb hőállóság, - nagyobb villamosszilárdság, - jó ellenállóképesség nedvességgel és vegyszerekkel szemben. A Műanyagipari Kutató Intézetben végzett munkát Barta Árpád tud.osztályvezető, a Villamosipari Kutató Intézetben Győry Tibor tud.munkatárs irányította.
135
1
ú ±
"V
, "I'.
i Л villamos szigetelés céljait szolgáló epoxigyanta porokat szilárd epoxigyantából állítják elő, amelyet - molekuláris felépítéséből adódóan - egy kedvezőbb térhálósitási folyamat és jobb flexibilitás jellemez a folyékony gyantákkal összehasonlítva. Az anyag felhasználási ideje nincs korlátozva, a tárolhatóság megközelítően egy év. Az epoxigyanta porok feldolgozási technikája az utóbbi években jelentős mértékben fejlődött, A különböző alkalmazási területekre jól automatizálható eljárásokat dolgoztak ki, amelyek a bevonás munkafolyamatát racionalizálják és egyenletes minőségű termék kibocsátását biztosítják. A műanyaga szigetelés villamos, mechanikai és egyéb jó tulajdonságai kihasználásának elengedhetetlen feltétele a fémekre felvitt réteg tapadása, homogenitása. Ezeket a követelményeket a megfelelő felviteli technológia biztosítja. 2.2. Műanyag porbevonatok felviteli módí • erei Az ismert eljárások alapvetően három csoportba oszthatók: a/ fluidizált rétegben /örvénymódszerrel/ történő felvitel, b/ elektrosztatikus eljárás /fluidágyas vagy szórás/, c/ szórási eljárások.
I.
) . • •
a/ Fluidizációs módszer Maga az eljárás 1955óta ismert és egyszerűségéből adódóan a villamosipari alkalmazások fő módszerének tekinthető. A polimerporok fluidizált rétegben /örvénymódszerrel/ történő felvitelének lényege, hogy a kissé a polimer olvadási hőmérséklete fölé melegített tárgyat belemártják a fluidizált port tartalmazó fürdőbe. A felmelegitett tárggyal érintkező részecskék rátapadnak a felületre. A fluidizált porból való eltávolítás és a tárgy utólagos hőkezelése után a rátapadt részecskékmegolvadnak és szétterülnek, igya felületen egyenletes bevonat képződik. Fluidizált réteg létrehozása általában a speciális tartályban levő porra gyakorolt gáznyomás segítségével történik, Apor egy kádba helyezett pórusos betéten helyezkedik el, a kád pórusos betét alattirészében történik a sűrített levegő bevezetése, így a kád felső részében lebegtetett porfelhő alakul ki. A megfelelő minőségű réteg kialakulása több tényezőtől függ. Az áramlásnak az örvénykádban homogénnak kell lenni, mintegy a "párolgó folyadék benyomását keltve". A homogén örvénylést a porszemcséknagysága, formája, forma és nagyság szerinti eloszlása, a por szóródóképessége, kádméretek, pórusok méretei határozzák meg. Az áramlást a kád vibráltatásával általában javítani lehet. A kialakuló rétegvastagság a bevonandó tárgy előmelegitési hőfokától, hővezető-képességétől és a kádba való mártás idejétől függ. A gyantaréteg kezdetben folyamatosan nő, azonban a gyantának a fémekhez képest mintegy 1000-szer kisebb hővezetőképessége miatt a hőátadás erősen csökken, ezért egy bizonyos bemártási idő után a rétegvastagság tovább már nem nő. Egy adottméretü és anyagú bevonandó tárgy esetén a hőmérséklet és idő paraméterek előkisérletek alapján állíthatók be. b/- Elektrosztatikus eljárások A poroknagyfeszültségüelektrosztatíkustérbenvalófelviteleazu.n. villamos aerosol technológián alapul, amelynek lényege, hogy a részecskék a villamos tér- erővonalai mentén mozgásba jönnek és a bevonandó tárgyon leválnak. Az aerosol-szemcsék feltöltése kontakt- vagy polarizációseljárással, vezetéssel, továbbá ionabszorpció útján lehetséges. Az elektrosztatikus eljárást gyakorlatilag két módszer szerint alkalmazzák.
136
•1 й--..••»
Az egyiknél a villamos erőteret egy, az előzőekben már ismertetett fluidágyban alakitják ki, mig a másiknál a porfelvitelre speciális szórópisztolyt alkalmaznak. Az utóbbi u.n. szabad /kamra nélküli/ eljárás, amelynél porveszteség is fellép. Mindkét módszernél a porfelvitel után a térháló sitás magasabb hőmérsékleten történik. Ezen eljárások előnye, hogy a bevonandó tárgy előmelegítésével kapcsolatos igény lényegesen szerényebb, bár az elérhető rétegvastagság is kisebb, mint a fluidágyas eljárásnál. c/ Szórási eljárások Számos változata ismert, ezek közül a legegyszerűbbnek számit az előmelegített tárgyra túlnyomással működő szórópisztollyal történő felvitel. Müanyagbevonatok területén ma még kevéssé kidolgozott, de számos előnye miatt ígéretesnek számító módszer a plazmaszórási eljárás. A por felmelegítése ennél az eljárásnál magas hőmérsékletű ionizált gáz-plazma segítségével történik. A plazma inert gáz ivlángon való áthaladásakor képződik. A port szintén inert gáz segítségével injektálják a lángba. A gáz magas hőmérséklete ellenére a polimer nem bomlik, mivel a közeg inert gáz és igen rövid ideig kerül érintkezésbe a plazmával. 3. A bevonatkészitéshez alkalmas porok anyagválasztéka A 2 . 1 . pontban emiitett szempontok és az előkisárletek során nyert tapasztalatok alapján az anyagválaszték felmérését az epoxigyanta porokra korlátoztuk. Az előzetes piackutatás arra mutatott, hogy referenciaképes anyagokra a C1BA-GE1GY - Svájc, valamint a HYSOL-DEXTER - USA /NSZK leányvállalattal/ gyártóktól számithatunk. A C1BA-GE1GY vállalat anyagai közül az ARALD1T KU 600 jelű és az ARALD1T KU 610 jelű bevonóporral foglalkoztunk. Mindkét anyagot villamosipari célra fejlesztették ki. Az első változatot fluidizált rétegben való felvitelre, a másodikat pedig elektrosztatikus, vagy egyéb szórási eljárásokra. A két poranyag ennek megfelelően döntően a szemcseméretben tér el egymástól. A HYSOL vállalat anyagai közül a kimondottan gyüjtősinek fluidágyas módszerrel történő bevonására ajánlott HYSOL XDK-ОДбЗ jelű bevonóporral foglalkoztunk. A porok szemcseeloszlásának meghatározására vizsgálatokat végeztünk. A szitaelemzés arra utal, hogy az XDK-ОЛбЗ jelű por szemcseeloszlása fluidágyas technológiával kedvezőtlen. A fenti anyagok néhány fizikai jellemzőjét az 1. táblázatban adjuk meg. Az 1. táblázatban közölt eredményekhez megjegyezzük, hogy az Araldit KU 610-re megadottmélyhúzás érték a gyártó által közölt irányérték közelében van, mig az Araldit KU-бОО esetén annál kisebb. Ez utóbbinakmagyarázata a lényege sen nagyobb rétegvastagságban kereshető. A bevonatoknéhány fontos •villamos anyagjellemző értékét a 2. táblázatban foglaltuk össze. 4. Anyagkiválasztás és az ipari bevezetésre javasolt technológia meghatározása A 2 . 2 . fejezetben ismertetett eljárásokkal és a 3. fejezet szerint kiválasztott poranyagokkal végeztünk bevonatkészitésikísérleteket. A bevonatokat a fémtokozott berendezésekben használatos szögletes profilú Al- síneken, valamint- anyagvizsgálati célokra - 100x100x10 mm-es, minden oldalon bevont Al-lapokon készítettük el.
137
1. táblázat
•'.:
Bevonatok néhány fizikai jellemzője
Anyag megnevezése
Araldit KTJ-6OO
Araldit KTJ-610
Hysol XDK 0463
Keménység Clement szerint Réíegvastags, pond /im
Mélyhúzás E r i c h s e n szerint Rétegvastags. jum
mm
1,8
852 838 728
1,7
278
7,6
255
7,1
572 580 454
0,7
1300 extra kemény
100
278
1400 extra kemény
100
435
1800 extra kemény
100
0,6
Epoxi portevonatok villamos vizsgálatai
Vizsgálat
Szabvány
Fajlagos térfogati ellenállás 20°C 50°C 90°C
VDE 0303 MSZ 4854-74
Veszteségi tényező tg<S 20°C
VDE 0303 MSZ 4857-72
Permittivitás 20°C
VDE 0303 MSZ 4857-72
Mértékegység KU 600
KU 610
HYSOL XDK 0463
•~'t
ohm cm
8,9 ДО 11 3,3 ДО 9,9 ДО»
2,0.1012 7,9.10"
0,4
0,2
0,3
3,8
4,2
3,7
7,3. 1 0 " 11
2,5. ío 4,2. 10*
%
11
2,5.10'°
A veszteségi tényezőt és a permittivitást 80x100x0,8 mm-es acéllemezre felvitt 0,4-0,8 mm-es bevonaton mértük, 20 V - 800 Hz-en.
138
I
:
'.V ÍV
fí
2. táblázat
'4?
t
%
870
2,2
0,4
Tapadás
!:
A vizsgálatok alapján a következő eredményekre jutottunk: - A fluidizált felviteli technológiával, porczitás-mentes, homogén, jó tapadóképességü, szabályozható vastagságú /max. 2-2,5 mm/ bevonat készíthető, KU 600 jelű porral. A Hysol XDK-O463 jelű por fluidizálhatósága kedvezőtlen, az elérhető maximális rétegvastagság kb. 1 mm, A C1BA KU 610 jelű por változó szemcseméretei miatt ezen eljárásnál nem alkalmazható. - Az elektroakusztikus porbevonásra a KU 610 jelű por alkalmazható, jó minőséget azonban csak kb, 500 jm alatti bevonatok adnak. - Plazmaszórási eljárással a vizsgált anyagok egyikével sem lehetett a kivánt 1,5-2,5 mm rétegvastagságot megfelelő minőségben előállítani, A tapasztalatokat összegezve megállapítottuk, hogybevonatokkészitésére a vizsgált anyagok közül a CIBA-GEIGY KU 600 jelű por a legalkalmasabb, fluidizált felviteli technológia alkalmazása esetén. A jelenlegi árakkal végzett gazdasági számításaink szerint 1 fm áramvezető sin bevonási költsége kb 14ОЛ5О,- Ft, 5, Villamos szilárdsági vizsgálatok müanyagporral bevont modelleken 5,1, Anyagviz sgálatok Plazmaszórásos és fluidágyas technológiával minden oldalon bevont próbatesteken végeztünk villamos szilárdsági vizsgálatokat. A szórási eljárással készített bevonatok átütési szilárdsága - az eljárás kifforatianságából adódó hiányosságok miatt - a kivánt értéktől elmaradt. A fluidágyas technológiával felvitt bevonatok villamos szilárdsági mérési eredményeit a 3. táblázat tünteti fel. 3, táblázat Fluidágyas technológiával készült bevonatok ipari frekvenciájú vizsgálata
Bevonat anyaga
Rétegvastags. vastagság/mm
0,77 0,89 0,91 1,58 KU 600
1,65
2,05 2,09 2,21 2,38
S:
0,94 XDK0463
0,96 1,15
Átütési átlagérték/kV
24,5 26,6 26,3 32,7 31,3 >33,8 >34,2 >32,8 >33,1 28,2 28,9 30,7
Átütési szilárdság kV mm 32 30 29 21
19 >16 >16 >15 > 14 30 30
27
1
"A
Az átütési feszültségértékek és a szilárdság valójában nagyobb a megadott értéknél, mert egyes próbatárgyaknál 35 kV effektív értéknél a feszültségnövelést nem folytattuk.
139
-1
1
• - ?7
.'•УЛ
A kapott eredmények alapján megállapíthatjuk, hogy a KU 600-as és az XDK 0463-as anyagú bevonatok biztosítják az irodalomban megadott átütési szilárdság értékeket. Megjegyezzük, hogy a bevonatok vastagságának felső határát.az alkalmazott technológia határozza meg, 5.2. Gyiijtősin modellen elvégzett vizsgálatok Amegfelelő technológia kidolgozását és a bevonatok mechanikai és villamos szilárdságának vizsgálatát követően a tokozott berendezések egyik alapvető elektród-konfigurációjának, nevezetesen kétgyüjtősinterének vizsgálatával foglalkoztunk. Egy-egy elrendezés átütési szilárdságára jellemző érték az elektródok felületén kialakuló térerősség. Az intézetben kidolgozott számitógépes program segítségével, a töltéshelyettesitéses eljárás elvén £4] számításokat végeztünk 60x10 mm-es keresztmetszetű, élein 5 mm-es sugárral lekerekített szigetelőburkolattal ellátott két gyüjtősin között, A számitások során a relatív permittivitás értékét, irodalmi adat alapján, az AralditKU 600-as müanyagporra megadott 4,3-nak választottuk. Az 1. ábrán az elrendezés maximális térerősség-értékét ábrázoljuk az elektródok közötti távolság függvényében, különböző szigetelőbevonat vastagságoknál.
ю
200
250 a/mm
1. ábra Maximális villamos térerősség változása a légköz függvényében szigetelt gyüjtó'slnek esetén / £ =4,3/ Az ábrából látható, hogy a szigetelőbevonatok 10-20 %-kal csökkentik a maximális térerősség értékeket. Mint ismeretes, egy tokozottkapcsolóberendezésméretezésének alapjául a lökőfeszültséggel végzett átütési értékek szolgálnak. Pozitív polaritású lökőhuUámmal végeztünkméréseket KU600-as porral, fluidizációs technológiával bevont 60x10 mm-es keresztmetszetű, végein Borda profilúra
'4' •>'
IS -•-я
kialakított gyüjtősin modellek között, A 2. ábrán ábrázoljuk az 50 %-os lökőátivelési feszültségértékeket az elektródatávolság függvényében; a változó paraméter a szigetelőbevonat vastagsága. Látható, hogy a szigetelőbevonatok az 50 %-os lökőátütési feszültségeket jelentősen megnövelik. Az ábrán szaggatott vonallal berajzoltuk a 20 illetve 30 kV-os feszültségszinthez tartozó próbafeszültség értékeket. Megállapítható, hogy - azonos fázistávolság esetén - már az 1 mm vastagságú szigetelőbevonat hatására a gyüjtősin elrendezés villamos szilárdság szempontjából egy feszültségszinttel magasabb osztályba sorolható.
400
.*
50
100
150
200
250 a/mm
2. ábra Lökőátütési feszültség /pozitív polaritással/ KU 600 por bevonattal ellátott gyüjtősinek esetén ív:"
Гl
i l; v' í'i
IRODALOM [1]
SCHULTHE1SS, F . : Technisch-wirtschaftlicher V-^gJeich der fabrikfertigen Kleinraumigen Schaitanlage mit der klassischen offenen Schaitanlage in Ortsmontage. " Elektrie 26. /1972/ H.l.S.17-20. [2] . BOGNÁR A.-LÁZÁR K.-SZABÓ Z . : Fémtokozott kapcsolóberendezések továbbfejlesztése műanyagok alkalmazásával- VE1K1 Közlemények /1976/ 184-189. о. [3] JAKOVLEV, A.D.-ZDOR.V.F.-KAPLAN,V.l.:Müanyagbevonatokkészitése. Müanyagporok. - Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1974. [4] LÁZÁR K.: Villamos erőterek számítása digitális számitógépen VE1K1 Közlemények /1976/ 269-277.о.
.*l
Bognár Alajos - D r . K á r s a i Károly
<
§
RÉSZLEGES KISÜLÉSEK VIZSGÁLATA NAGYTELJESÍTMÉNYŰ, NAGYFESZÜLTSÉGŰ TRANSZFORMÁTOROKBAN ÉS TRANSZFORMÁTOR MODELLBEN Részleges kisülések mérése nagy transzformátoroknál számos kérdést hagy nyitva a széleskörű és eredményes nemzetközi kutatómunka ellenére i s . A cikk a méréstechnikával kapcsolatos kérdésekről ad rövid áttekintést. Foglalkozik a transzformátorok kivezetésein detektálható részleges kisülés-jelek analízisével valóságos400kV-os transzformátoron és a transzfonaátor tekercselésének modelljén. Transzformátorok részleges kisülés vizsgálatára alkalmas áramköröket hasonlít össze érzékenység szempontjábólésmeghatározzaakalibrációsmátrixot, a vizsgált transzformátorra,
'••"
A.Bognár - Dr.K.Kársai
| ' | •'_. 1, ," i j j; [ ;' ; j : ; ' '' [-, ;'" ••*
\ '(•
f 5 INVESTIGATION OF PARTIAL DISCHARGES IN HIGH POWER HIGH VOLTAGE TRANSFORMERS AND IN A TRANSFORMER MODEL The measurement of partial discharges in large transformers leaves many quastions unanswered, in spite of the broad and fruitful international development work done in this field. The paper g i v e s a short survey !of the questions concerning measurement techniques. It deals with the anal i s y s of marks of p a r t i a l discharges a t the terminals of 400 kV transformers and in the model of the transformer c o i l . C i r c u i t s suitable for t h e investigation of p a r t i a l discharges in transform e r s a r e compared, and the calibration matrix i s given for the examined t r a n s f o r m e r .
: . is
'\ i , |, •• ' .1? . I. >I - (
. '
A.Bognár - D r . К . K á r s a i UNTERSUCHUNG VON TEILENTLADUNGEN AN TRANSFORMATOREN HOHER LEISTUNG Vim SPANNUNG UND AM TRANSFORMATORMODELL
^ \
Trotzderbreitenundergebnisreicheninternationalen Forschungsarbeit bleiben bei der Messimg von Teilentladungen an Grosstransformatoren zahlreiche Fragen unbeantwortet. Der Artikel gibt einenkurzenÜberblicküberdie messtechnischen Fragen. Er befasst sich mit der Analyse der an den TransformatoranschlUssen messbaren Teilentladungen am Beispiel eines tatsachlichen 400-kV-Transformators und am Modell einer Transformatorwicklung. Stromkreise fur die Prüfung von Teilentladungen an Transformatoren werden hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit verglichen, und die Kalibrationsmstrix des geprüften Transformators wird ermittelt. Богнар, Алайов - д-р Карвая, Карой ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ ВО ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ МОЩНЫХ ТРАНСФОРМАТОРАХ И В МОДЕЛИ ТРАНСФОРМАТОРА Изнерение чаотичных разрядов у мощных трансформаторов, несмотря на международные успехи- обширных исоледоВательсвих работ, оставляет з а собой открытым множество вопросов. В статье даётся короткий обзор вопросов измерительной техники. Занимается анализом сигналов чаотичных разрядов, детектируемых на выводах траноформатора 400 вв в модели обмотки трансформатора. Даётся сопоставление с точки зрения чувствительности цепей, пригодных для исследования частичных разрядов трансформаторов, и для рассматриваемого трансформаюра определяется калабрационная матрица.
142
\ •. | 1 . •
' |
'•'•},
Az elmúlt évtizedben a nagyfeszültségű erőátviteli transzformátorok szigetelési szintjének kiválasztásában és szigetelés-vizsgálatimódszereibenjelentős előrehaladás történt. Énnek tényét az alkalmazott elveknek már a nemzetközi és nemzeti szabványosításban való megjelenése is tükrözi [1], [2] , A fejlődést reprezentáló változások a villamos hálózatok tranziens jelenségeinek feltárásában, a szigetelés koordinálásában, nagyfeszültségű vizsgálati eszközök fejlesztésében, a szigetelésben lezajló folyamatok alaposabb megismerésében és új szigetelésvizsgálati módszerek kifejlesztésében elért eredményekre támaszkodnak. A változások lényegében a kapcsolási hullámú próbák bevezetésével jelentkeztek, ugyanis ezek lehetővé teszik a szigetelés belső eredetű tranziens túlfeszültségekkel szembeni ellenálló képességének vizsgálatát. A kapcsolási hullámú vizsgálatok bevezetésével az ipari frekvenciájú feszültségpróbák funkciója kizárólagosan az üzemi /tehát az Um legnagyobb feszültséggel jellemezhető/ igénybevételekkel, legfeljebb az ipari frekvenciájú időszakos túlfeszültséggel szembeni viselkedés ellenőru
zéselett. Egyébként megjegyezzük, hogy az ipari frekvenciájú túlfeszültségek az 1,5
m
- n e ^ meg-
felelő értéket nem lépik túl és időtartamuk 1 s-nél kevesebb. Ebből következik, hogy - kapcsolásihullámúvizsgálatbevezetése esetén - a hagyományos ipari frekvenciájú
feszültségpró-
bánál mind a feszültség nagyságát, mind a próba időtartamát célszerű változtatni. Az új, ipari frekvenciájú vizsgálatok célja annak igazolása, hogy a próbatárgy szigetelése a/
a folyamatos üzemben, az előforduló legnagyobb feszültségen megfelelő,
b/
ipari frekvenciájú túlfeszültségekkel szemben megfelelő szilárdságot mutat,
c/
az esetleg fellépő részleges kisülések következtében a megkívánt élettartamon belül nem fog szignifikáns romlást mutatni.
А с/követelmény ellenőrzése a klasszikus vizsgált,okhoz képest lényegesen újat ad egy korszerű, roncsolásmentes vizsgálat bevezetésével. A C1GRÉ és 1EC keretei között folytatott többévesnemzetközi együtt-
Vi • %
•
:
működés során a részleges kisülések
•
mérésével kombinált ipari frekvenciájú feszültségpróba elvégzésére az alábbiakban
jellemezhető
eljárást
dolgozták ki. A vizsgálati feszültség alkalmazásánakmódja az 1. ábra szerint. reszl. kisülések mérése 1. ábra Az alkalmazott vizsgálati feszültség-idő program
Az U vizsgálati feszültség
a
transzformátor tekercs nagyfeszültségű és csillagponti vége között létrejövő gerjesztett
feszültség,
U,
értékére U m felvételét javasol U 2 -re két alternatív értéket adnak meg, ezek egyrészről 1,3 Um/|'j3, másrészről 1,5 U A részleges kisülések mérése során a kisülés látszólagos töltését /gyakorlatilag ennek az idő függvényében mutatkozó maximumát/ kell meghatározni. Az intenzitás megengedett értéke U 2 előbb emiitett alacsonyabb értékénél 300 pC, mig a magasabbnál 500 pC. Megemlítjük, hogy részleges kisülés vizsgálatot U m ^ 300 kV feszültségű tekercset tartalmazó transzformátorok esetében kell kötelezően végezni.
I * %
A részleges kisiilések mérése nagytranszformátoroknál
számos kérdést
megválaszolatlanul
hagy, a széleskörű nemzetközi előkészítés ellenére. A következőkben a méréstechnikával kapsolatos kérdésekről adunk rövid áttekintést.
i I-
1. Részleges kisülések méréstechnikai kérdéseinek áttekintése A részleges kisülések intenzitásának jellemzésére használt mennyiség - transzformátorok esetében - szinte kizárólagosan a/ látszólagos töltés. Egyéb jellemzők /pl. rádió
zavarszint/
mérése esetén is a vizsgáló áramkör kalibrálását látszólagos töltésben kell elvégezni. A látszólagos töltés a vizsgált berendezés kapcsain jelentkező töltés, amely méréstechnikailagmegfogható, azonban ez a kisülés helyén keletkező töltéssel gyakorlatilag nehezen meghatározható összefüggésben áll. Koncentrált kapacitással helyettesíthető szigetelés e//etén a már
' , <:'
ismert helyettesítő vázlat-üregben zajló részleges kisülés esetén - a 2. ábra szerint. Az üregben keletkező q
ill. a kapcsokon betáplált q töltés kö-
zött a szokásos közelitésekkel az/1/szerinti összefüggés Írható fel.
Pb
Л
/i/ Tekintettel arra, hogy C-. és С
értékei - a hibahely általában
ismeretlen elhelyezkedése és méretei következtében - az esetek túlnyomó többségében nem ismeretesek, igy a mérhető látszólagos töl-
''•
Sí
tésből a hibahelyen roncsoló hatást kifejtő töltésre következtetni ne-
£
héz, gyakorlatilag megoldhatatlan.
2. ábra
Transzformátorok esetében a viszonyokat tovább bonyolítja, hogy
Üregben zajló részleges kisülés helyettesítő vázlata
térbelikiterjedésükésa tekercselt szerkezet következtében, a rész, leges kisüléseknél keletkező impulzusjelek vizsgálata szempontjából
V-
a szerkezetet már elosztott paraméterűnek kell tekinteni. A transz-
f
huzamos kapacitáselemekből és L soros induktivitás elemekből álló elosztott paraméterű háló-
I
formátortekercs helyettesítő vázlata a legegyszerűbbnek tekinthető esetben is К soros, С párzat, mint ez a 3. ábrán látható. A valóságos transzformátorban több tekercs, ezzel együtt több kivezetés található. A tekercsek egymással induktív és kapacitiv úton csatolódnak, továbbá a szabályozó tekercsek, átkötések, akondenzátor átvezetőn keresztüli tekercskivezetések az áramköri képet tovább bonyolítják. A3. ábrán feltüntettük a soros
:f -
l_
L
L
L
L
L
2
/fi'
tárcsák vaev rétegek közötti/
ill. párhuzamos /pl. földelt részhez
I:
1^44
,к
в
«к
képesti /szigetelésrészben keletkező kisülés helyettesítő vázlatát is. A 2. és 3. ábra összehasonló tásából látható, hogy az A-B, ill.
А
В -D szigetelésrészben
jelentkező
látszólagos jellemzők a transzformátorok esetében még egy bonyolult
D
átviteli láncon át jutnak a mérés3. ábra Transzformátor tekercselés elosztott paraméterű helyettesítő vázlata
technikailag hozzáférhető téshez .
kiveze-
!• £
Amíg a koncentrált kapacitásként viselkedő szigetelések esetéhen az / 1 / összefüggés szerinti egyszerű kapcsolattal irható le a látszólagos és valódi jellemzők közötti összefüggés, transzformátoroknál a közelítéseket és elhanyagolásokat tartalmazó helyettesítő vázlat alapján történő szabatos matematikai leirás is rendkívül bonyolult. Ezenfelül, amíg koncentrált kapacitásnak tekinthető szigetelés esetén egy adott kisüléshez egyértelműen egy látszólagos töltés rendelhető, transzformátorok esetében egyetlen kisüléshez is minden egyes kivezetésre külön értelmezhető, kalibrálható, akár nagyságrendekben eltérő látszólagos töltés tartozik. Általánosságban, a meghatározott látszólagos töltés annál nagyobb, minél közelebb van a kisülési hely a méréshez használt kivezetéshez. A részleges kisülésnél keletkező villamos jel transzformátor tekercsben való terjedésének komplex folyamatát a következőkben röviden a/
összefoglaljuk.
A 3. ábra szerinti helyettesítő vázlat L induktivitásait elhagyva K-C kapacitiv láncot kapunk. Ez természetesen csak közelítés, amely csak gyors felfutású impulzusok esetén áll fenn.
Az AB szigetelésrészen bekövetkező részleges kisülés hatására а (2д látszólagos
töltésül. ennekmegfeleloenU. feszültségugrás
jön létre, amely a kapacitiv láncon hiper-
bolikus függvény szerint oszlik el, a tekercs kivezetései felé csillapodva. A tekercs két kivezetésén időkésleltetés nélkül megjelenő Uj és U2 feszültségugrás
[4] :
eh <*-/l-x/ ehet x
/2/
ahol x az "A" pont távolsága az " 1 " kivezetéstől relatív egységben. A fenti/2/összefüggés
alakját elsősorban oí. értéke határozza meg. На Л értéke alacsony
/nagy soros kapacitású, u . n . stabilizált tekercs/ az eloszlás lineárishoz közelit, nagy oi esetén/nem stabilizált tekercs/ erősen hiperbolikus jellegű. b/
Meghatározott feltételek mellett a transzformátortekercs távvezetékként viselkedik, tehát a kisülés helyétől kiindulva a tekercs kivezetései felé vándorhullám fut végig. A jelek futási idő különbségének képzéséből a kisülés helyére is lehet következtetni. A fenti, elvileg egyszerű folyamat-detektálásra alkalmas formában - csak a
legegyszerűbb
tárcsás tekercselésekben alakul ki, ahol Oí értéke nagy. Két vagy több tekercs sorbakötése esetén reflexiók alakulhatnak ki, amelyek a mért jelek interpretálását bonyolulttá teszik. c/
Az a/ és b/ folyamatok lezajlása után a tekercsben a saját frekvenciái által meghatározott csillapított lengés jön létre. A transzformátor kivezetésein megjelenő jelek a fenti három folyamat eredőjeként jönnek
létre.
Ha ezeket a jeleket a tényleges kisülési hely lokalizációjára kívánjuk felhasználni, a
lehetőségek eléggé korlátozottak. A legelterjedtebb módszerek szerint a kapacitiv impulzusokat ill. az ezekkel szoros kapcsolatban levő látszólagos töltéseket a tekercs mindkét végén szokás mérni. A CIGRE 12-01 munkabizottságban kidolgozott ajánlásokban szereplő kalibrációs módszer ezt figyelembe ve-
szi [51 [6J [7] . A hibahelyről kiinduló vándorhullámok tekercsvégeken való mérése elvileg nagyon jó lehetőséget kínálna a hibahely lokalizációjára, ennek gyakorlati alkalmazása azonban eléggé korlátozott, jóllehet, az elv felhasználására mérőberendezést fejlesztettek ki [8] .
i]
11 I
I
Az előbb elmondottakból látható, hogy a kapacitiv impulzusok és a vándor hullám ok mérése egymást kiegészítő módszerek. Az egyik alacsony, a másik magas Ot értékű tekercsek esetén alkalmazható. A sajátfrekvenciás rezgések vizsgálata szintén felhasználható a kisülési hely lokalizációjára [9] , azonban ennek bevezetett gyakorlati alkalmazásáról nincs tudomásunk. A hibahely meghatározására a fentimódszereken /a tekercs kivezetéseire érkező villamos jelekvizsgálata/kivülmég két további lehetőséget ismertetünk, az egyik ezek közül a kezdeti feszültség módszere, a másik egy nem villamos eljárás, az akusztikus módszer, a kisüléskor keletkező ultrahang detektálása. A kezdeti feszültségmódszer azon a feltételezésen alapul, hogy a kisülésnek a hibahelyen fellépő kezdeti feszültsége állandó marad. Ugyanazt a helyi villamos igénybevételt a transzformátortöbbkapcsolásban, többféle feszültségeloszlással létrehozva, a hiba helye meghatározható. Végül az akusztikus módszert emiitjük meg, amelyhez már hosszabb idő óta nagy reményeket fűznek a transzformátor hibahely lokalizálásánál. Ugyanis a villamos lokalizálási módszerek - sikeres alkalmazás esetén is - csak a hiba "villamos helyét" adják meg, és ez a "villamos pont" pl, egy átkötés esetén geometriailag kiterjedt szerkezetet jelenthet. Szükséges tehát egy olyan módszer i s , amely a behatárolást geometriai helyzetben adja meg. E r r e hivatott az ultrahangos detektálás, amely a kisülés helyétől a transzformátor tartályához érkező, ultrahang frekvencia-spektrumába eső rezgésszámú nyomáshullám érzékelésén alapul. A terjedési sebesség ismeretében, vagy több érzékelő alkalmazásával a rezgésforrás - azaz a kisülési hely - elvben könnyen behatárolható. A gyakorlati alkalmazás, elsősorban a kiértékelés és értelmezés már számos nehézséget hordoz magában. Az ultrahangos mérés érzékenysége természetesen függ a kisülés és érzékelő közti távolságtól. Néhány cm esetén már néhány pC intenzitású kisülés is detektálható. Transzformátor szerű körülmények között a minimális érzékelhető intenzitás értéke 10 pC, üregben zajló kisülés esetén 1000 pC, rejtettebb kisülés esetén ezek 2000 pC, ül. 40.000 pC-ra adódhatnak [lo] . További értelmezési nehézségeket jelent, hogy az érzékelőbe érkező jel több komponensből tevődik össze: - közvetlenül az olajon keresztül az érzékelőhöz befutó hullám, - az olajon keresztül a transzformátor fémedényéhez, majd transzverziálisan az edény falam keresztül terjedő hullám, - mint előző, de a fémtartályon keresztül longitudinálisán terjedő hullám. Az előbbifelsorolástmégkiegészitikareflektálthullámok, zavarokat okozhatnak a magnetostrikciós zajok, rezgések. A hibahely behatárolását általánosságban, /nemcsak az akusztikus módszereknél/ áttekinthetetlenné tehetik a szimultán hibák. A kisülési hely lokalizációjáról elmondottakat összegezve megállapitható, hogy teljes értékű, bármilyen körülmények között alkalmazható módszer nem áll rendelkezésre. A transzformátor kivitelétől és a hiba jellegétől ill. helyétől függően - megfelelő begyakorlottság esetén - a felsorolt módszereket eredményesen alkalmazzák. Kialakultnak tekinthető az a felfogás, hogy a lokalizációs módszerek nem egymás konkurensei, hanem kiegészítői. Így például az akusztikus módszer értékes és pontos információt adhat a tekercsen kivül fellépő kisülésről, a tekercs belsejéből viszont inkább a villamos jelek értékeléséből várhatunk információt. Továbbá, egy villamos úton közelítőleg lokalizálható hibahely az akusztikus módszerr e l már célratörőbben, a felsorolt zavaró tényezők' egy részének elkerülésével, egyértelműbben határolható be.
146
&•••
*;•:
t
Az akusztikus és villamos jelek statisztikus korrelációjának képzése az időszakos külső
t
zavarok Ш. háttérzavar eliminációját teszi lehetővé. On-line számitógép alkalmazásával az
i
adatfeldolgozás automatizálható [3j .
! i.
2. Transzformátorok kivezetésein detektálható részleges kisülés jelek analizise Az előzőekben ismertettük a transzformátorok részleges kisülés mérésének és értékelésének problémáit. Egy konkrét transzformátor vizsgálatánál a feladat két részből tevődhet össze: a/
Részlegeskisülésekintenzitásánakmérésea feszültség függvényéhen, ill. az 1. ábrán ismertetettfeszültség-időprogram szerint. A mérés történhet a legnagyobb feszültségű kivezetésnél /ez a tipikus eset/, ill. több kivezetésnél, /mul ti terminal / lehetőleg egyidőben.
!;
A vizsgáló áramkör kalibrálását a vonatkozó C1GRE és ШС anyagok részletesen leírják
f
[l. 5, 6, 7] .
í
A mért intenzitás értékének a megengedett értékkel való összevetése alapján lehet dönteni
í
a következő fázisról.
V
b/
Ha a részleges kisülések intenzitása lényegesen meghaladja a vonatkozó határértéket, meg kell kísérelni a hibahely behatárolását. Ennek lehetőségeivel és korlátaival szintén foglalkoztunk. Szeretnénkmég kiemelni a hibabehatárolás fontosságát, amelyet több szempont
;
is alátámaszt;
:.
- javítás, vagy a hiba kiküszöbölése ésszerű időn belül csak így lehetsége,
,>•'•
- a kisülés "veszélyességét" vagy "veszélytelenségét"
'i'-1-
bizonyos gyakorlattal meg lehet
ítélni,
?'.
- ismerve a tekercs csillapítását, a hibahely ismeretében a kivezetésen jelentkező jelből
j
a hibahely környezetére vonatkozó látszólagos kisülés jellemzőre lehet következtetni, ez a veszélyesség megítélésében szintén bizonyos segítséget nyújthat.
•': ': /|
A témakör foniosságát felismerve, annak néhány részletkérdésével kezdtünk el foglalkozni. A korlátozott lehetőségek adta kereteken belül a következő vizsgálatokat végeztük e l .
й
I "'
1 . DHBSM 200000/400 típusú háromfázisú 400/132/18 kV-os 250 MVA teljesítményű t r a n s z -
£
formátor különböző hozzáférhető kivezetéseire ismert nagyságú töltésimpulzust adtunk b e , /ez-
fe
zel modellezve a részleges kisülést/és mértük a különböző kivezetéseken jelentkező töltés ér-
f;
tekéket. A vizsgálat lényegében a 2. fejezetben már emiitett impulzus módszer alkalmazását te-
li
szi lehetővé.
"T
2. Az 1. szerinti transzformátor egyik fázisának tekercselésére kismintát alakitottunk ki, amely-
;
lyel a villamos jelek mérésével kapcsolatos kvalitatív összefüggések tanulmányozhatók.
:
A fenti két feladattal kapcsolatos legfontosabb eredményeket a következőkben foglaljuk össze. 2.1.
Transzformátoron elvégzett mérések Az emiitett, szabályozó tekerccsel ellátott háromfázisú autótranszformátort az egyfázisú
gerjesztett feszültségpróbánál alkalmazott kapcsolásban vizsgáltuk. Ennek megfelelően a nem vizsgált két fázis 400 kV-os kivezetéseit egymással összekötve földeltük. A töltésimpulzust az ENRAF-NONIUS Discharge Detector kalibráló egységével állítottuk elő, amely kisméretű és telepes működésű. A kalibráló generátor 5, 50, 500, 5000 pC töltés előállítására alkalmas О =1,2; 12, 120 és 1200 pF mellett. A vizsgálatnál túlnyomórészt az
Iv
'. ••
50 pC értéket használtuk. A töltés mérésére 2 db azonos felépítésű ENRAF-NONIUS készüléket használtunk. Mindkét berendezés mérőimpedanciái, erősitési tényezői azonosak voltak, és a vizsgálatok során állandóak/ezt a vizsgáló áramkörbe még nem bekötött mérőberendezések belső kalibrációjával ellenőriztük/. A különféle kisüléseket a/ 400 kV-os kivezetés b/ 120 kV-os kivezetés c/ Csillagpont - földelt d/ 400 kV-os kivezetés e/ 120 kV-os kivezetés f/ 120 kV-os kivezetés
modellező töltésimpulzust az alábbi pontokon juttatuk be - földelt transzf. edény - földelt transzf. edény transzf. edény - 400 kV-os átvezető megcsapolás kivezetése - 120 kV-os átvezető megcsapolás kivezetése - csillagpont
Megjegyezzük, hogyd/ése/ az átvezetó'kön belüli, b/ viszont tekercsmenti kúszóúton jelentkező kisüléseket kivánt modellezni. Felmerülhet az az észrevétel, hogy a fenti modellezés elsősorban kivezetések környezetére ad használható értékeket. Ezt az objektiv okokból ténylegesen fennálló hiányosságot jelentős mértékbenenyhitlaz a gyakorlati tapasztalat, hogy a lokalizált kisülések döntő többsége nem tekercsen belüli, hanem éppen a kivezetések környékén jelentkezett. A töltés mérésére szolgáló berendezéseket az alábbi pontokhoz csatoltuk: -
400 kV-os kondenzátor átvezető megcsapolása, 400 kV-os kivezetéshez kapcsolt csatoló kondenzátor, 120 kV-os kondenzátorátvezető, 120 kV-os kivezetéshez kapcsolt csatoló kondenzátor, csillagpontra kapcsolt csatoló kondenzátor.
A gyakorlati esetek túlnyomó többségében a mérőberendezések csatlakoztatására a nagyfeszültségükondenzátorvezetőmegcsapoláskivezetéséthasználják. Ez az önmagában ökonomikus megoldás azonban hátránnyal is jár. Ugyanis az első fólia /amelyről a kivezetést készitik/ és a földelt részek közötti n F nagyságrendű C« kapacitás a mérőimpedanciával párhuzamosan kapcsolódik, amely elvben is csak keskenysávú mérőberendezéseknél kompenzálható. Az egyébként költséges különcsatoló kondenzátor alkalmazása esetén ez a hátrány természetesen kiesik. A csatolókondenzátor szokásos kapacitásértékei is lényegesen nagyobbak az átvezető csatolókondenzátorként működő C, kapacitásánál. A mi elgondolásunk az volt, hogy ma a nagyfeszültségű laboratóriumok, próbatermek, amelyeknemcsak transzformátorok vizsgálatára szolgálnak, más nagyfeszültségű berendezések részleges kisülés vizsgálatához általában megfelelő kapacitású kondenzátort alkalmaznak. Ha viszont ezek rendelkezésre állnak, célszerű megvizsgálni, hogy alkalmazásuk milyen tényleges előnyökkel j á r . Ezen szempont alapján iktattuk be a mérési sorozatba a csatoló kondenzátoros változatokat. A transzformátor vizsgálatánál alkalmazott csatoló kondenzátorok kapacitásértékei az alábbiak voltak: 400 kV-os csatoló "kondenzátor: 1100 p F 120 kV-os csatoló kondenzátor: 5000 pF csillagponti csatoló kondenzátor: 5000 p F
¥•
Fi
A vizsgálatok eredményeit az 1, táblázatban adjuk meg. Az 1. táblázat tulajdonképpen a vizsgált transzformátor kalibrációs táblázata. Ha a táblázatban szereplő eredményekkel a beadott töltést /adott esetben 50 pC-t/ elosztjuk, akkor az u . n . kalibrációs tényezőket kapjuk meg, amelyeknek a táblázat szerinti rendezett formája az u . n . kalibrációs mátrix. 1. táblázat 400/132/18 kV-os 250 MVA-es transzformátor kalibrációs a transzformátoron elvégzett mérések alapján
Jel
a b с d e f
Töltés" beadása
400 kV kiv.föld 120 kV kiv.föld csillagp.föld 400 kV kiv, 400 kV átv. 120 kV kiv. 120 kV átv. 120 kV kiv. csillagp.
x
400 kV átvezető 9 1,4
0,75 39
táblázata
Mérési pontokon kapott eredmények Г Р С 1 kitérés** 120 kV csillagponti 400 kV 120 kV csatoló csatoló csatoló átvezető kond. kond. kond. 17 3 1,5 '20
1,8
4,5
1,1
2,2
4,5
9,75
4,8
0,26
1,87
3,75 8,25
0,82
6,75
2,1
2,6
22,5 2,92
21
16,5
2,25
17,2
4,5
Az esetek túlnyomó többségében 50 pC, ettől eltérő esetben az indikáció 50 pC-re számítva xx Azonos erősítő állásban, indikáció a bemeneti osztó x 1 állására átszámítva
át-
A nagyfeszültségű vizsgálatok eredményei a mátrix egy sorának felelnek meg. Ha ezeket az eredményeket külön-külön az egyes sorokban levő kalibrációs tényezőkkel beszorozzuk, egy újabb mátrixot kapunk. A vélelmezhető hibahely az egyes soroknak megfelelő változatok közül annak felel meg leginkább, amelyik sorban levő számított értékek egymáshoz legközelebb vannak. Az 1. táblázatban közölt eredményekre visszatérve megállapíthatjuk, hogy a csatoló kondenzátoros változatok egyértelműen /a néhányszorostól közel egy nagyságrendig terjedően / nagyobb érzékenységü vizsgáló áramkör összeállítását teszik lehetővé. is/.
2.2. A modell kialakítása A transzformátor különböző részeiben keletkező részleges kisülésekből eredő - a transzformátorhoz hozzáférhető kivezetésem mérhető - jelek és a kisülés helye és természete közötti összefüggés kisérleti vizsgálatára egyik lehetőség az elektromágneses kismintán végzett mérések. A méretnövekedési összefüggések alapján megalkotható modell hátránya - nagy árán felül - az, hogy nem lehetséges hozzáférni a transzformátor tetszőleges pontjához. Bizonyos elhanyagolások tudomásulvételével lehetséges olyan modell kialakítása, amely igen olcsó, és a hiba természete és jellege megítélése szempontjából esetenként legalább kvalitatív összefüggések megítélésére alkalmas lehet.
149
- t'1
SÍ,
Az általunk vizsgált DHBSM 200000/400 tip. transzformátor egy fázisának modelljét úgy alakítottuk ki, hogy a/ a transzformátor tekercseit egyenként n = 6 elemből képeztük le, b/ a kapacitásviszonyok a valóságosnak teljesen megfelelnek, a soros kapacitáselemek /K/ és az eredő soros kapacitás /K / közötti összefüggés K=K -n, a párhuzamos kapacitáselemek e
с
/С/ és аг eredő párhuzamos kapacitás /C e / közötti összefüggés С = — - — volt, c/ az induktivitások közül a kölcsönös induktivitásokat elhanyagoltuk, d/ az öninduktivitások megválasztásához а 4. ábra szerinti .megfontolásokat használtuk fel.
/mp—о
4. ábra Öninduktivitások meghatározása tekercsmodellnél A 4. ábrán látható tekercs hat elemből áll, ezek öninduktivitása L, olyan nagy kell, hogy legyen, hogy legalább bizonyos mértékig vegye figyelembe az elhanyagolt kölcsönös induktivitásokat. Ahol a kölcsönös induktivitások szerepe érvényesült, ott °t értékein kívül szerepelnek M 1 2 ' M i 3 s t b - > amelyeketki lehet fejezni M., =L összefüggéssel, ahol q értékei 0-1 közötti tartományban vannak. A feszültségegyenletek az ábra jelöléseivel IT J
0-l
T
di
4 q
, di т К-/К-1/ = L " d T
,к-2 l
/c
+
^
к-3 •
U'5-6
...
+
+
U...q n - k /
q
Az egyenletek alapján egy tekercs eredő önindukciós együtthatójából /L / megállapítható az n elemből felépített modell L önindukció együtthatója:
k
n+2 X I 7n-k/q k=l
150
г ••
n = 6 esetén* q = 0,5 esetén /ez az adott esetben becsült érték/
f
Akkora L értéket választva, hogy egy k-/k+l/elemben ugyanakkora legyen az indukált feszültség, mint az előző egyenletrendszerben az egyes elemekre
5-6
L/q
3
+ . . . + 1/
adódik. A felirt összefüggések alapján q = 0,5 esetén L>
0-l * L>5-6 a 1 > 9 6 8 L L', „ = L'/ с = 2,437 L L ' 9 о => h\
, = 2,625 L
Átlagolva bármely elemre L ' ' = 2,343 L adódik. Ennek alapján a modellünkhöz 14,0b25
x 2,343
adódott. A tekercsrendszer tekercsei közötti induktív kapcsolatot úgy vettük figyelembe, hogy az egyes tekercsek L önindukciós együtthatói közötti arányok azonosak voltak a transzformátor feszültségáttételeiből adódó megfelelő indukált feszültségek közötti arányokkal. A felépített hálózati modell kapcsolási vázlata az 5. ábrán látható. Az 5. ábrához tartozó adatok és magyarázatok Cj^ = 130 pF
Kj = 645 pF
L j = 105 mH
C 2 = 320 pF
K2 = 135 pF
L 2 = 9,1 mH
C 3 = 580 pF
K3 = 42000 pF
L 3 = 0,45 mH
C 4 = 780 P F
К л = 57 P F
L 4 = 0,6 mH
C 5 = 680 pF
Jelölések 400 kV 120 kV Csp T
400 kV-os kivezetés 120 kV-os kivezetés csillagpont tercier tekercs
151
1
S
' Г*
I-
120kV
oAQOM
5. ábra DHBSM 200000/400 transzformátor tekercselésének helyettesitő vázlata 2.3.
A transzformátort leképező hálózat és a transzformátor frekvencia-viszonyainak az összehasonlítása Az előzőekben ismertetett kisminta akkor alkalmas a transzformátorban végbemenő nagy-
frekvenciás folyamatokleképezésére, ha az alkotó tekercsei hasonló frekvenciaviszonyokkal
és
amplitúdó-viszonyokkal rendelkeznek, mint a valóságos transzformátor megfelelő tekercsei. A vizsgálatot a finit tekercsmodellre kiadódó feszültségtranziens függvényekkel
végeztük
el. A feszültségtranziens függvény az egységugrás alakú feszültségimpulzussal belengetett transz formátor csomópontjaiban adja meg a feszültség-idő összefüggést. A feszültségegyenlet,
ha U
amplitúdójú egységugrás alakú feszültséget kapcsolunk a transzformátorra, a v-ik csomópontra. n-1
4- /k/
k=l függvényt adja [lí]
. A függvényben s^/k/
= sin
n vkTT n
a modell elemeinek száma /esetünkben n = 6/, ._ _. ы i . és s' /k/ = sin
egy elem párhuzamos és soros kapacitásának hányadosa:
152
>
i
cos o i k . t
2кТГ
a = -Я- , végül oJ, tekercs
saját
',! i
•'•/*"
frekvenciáit adja к = 1.. .та-1 értékek helyettesítésével; 2
/l-2q - q / - s/k/ + qs/k/
\ÍLK \J a+s/k/
AqértékeitM. = L q^ összefüggés szerint, mint a kölcsönös induktív kapcsolatokra jellemző értékeket értelmezzük. A kölcsönös induktív каре solatot figyelembevéve /q =0,5/, n = 6 elemből felépített modell és az azonos elemszámú q = 0 feltételből létrehozott két modell összehasonlításából a következő megállapítások adódnak: - amint az u / t / függvényből látható, az amplitúdókat kizárólag a kapacitásértékek határozzák meg, sem az öninduktivitás, sem a kölcsönös induktivitás nem játszik szerepet, - a frekvenciaviszonyok összehasonlítására a 2. táblázat ad felvilágosítást, 2. táblázat )
Frekvenciaviszonyok alakulása transzformátor modellben
{
К
L /mH/
/pF/
0,6 0,45 9,1 105
57 42000 135 645
_ с
ая
тг
14,2 0,0105 2,34 0,404
üj'tr
/kHz/ 802 226
285 59
/kHz/ 1225 345 . 435 90
% /kHz/ 729 225
289 76
Megjegyzés Tercier tekercs Szabályozó tekercs 120 kV-os tekercs 400 kV-os tekercs
A 2 . táblázatban a tekercsek saját frekvenciái közül a legalacsonyabb értékeket tüntettük fel.
J
Magasabb értékek esetünkbennem érdekesek, mertamérési módszerünk csak a 200 kHz-nél kisebb váltakozású jelek vizsgálatára adott lehetőséget, со' a. transzformátor L = ^ e inL duktivitás leképezése alapján, CJU"^, pedig az L = ^, leképezése alapján adódó matematikai modell sajátfrekvenciákat jelenti. üJm az általunk felépített kisminta tekercseinek a sajátfrekvenciáit jelöli. A legalacsonyabbak a 400 kV-os tekercs frekvenciái, ennek a további frekvenciái a 76 kHz-en kivül a 86 kHz, 110 kHz és 114 kHz. 2.4. Vizsgálati eredmények
7, -i
A fentiek szerint kialakitott transzformátor modellen ugyanazon vizsgálatokat végeztük el, mint а 3 . 1 . szerinti transzformátoron. Az 5. ábrán ismertetetteken .túlmenően, az átvezető szigetelőket és a csatoló kondenzátorokat is a megfelelő kapacitásokkal képeztük le. Az eredmények a 3. táblázatban találhatók, az 1. táblázat szerinti rendszerezésben. Az 1. é s 3. táblázatban közölt eredmények összehasonlításából megállapítható, hogy néhány kiugró eltéréstől eltekintve /a. sor /a transzformátoron és modellen végzett mérések eredményei között minőségi egyezés van. Az eltérés okaként - a modellezésnél természetszerűleg jelentkező elhanyagolásokon túlmenően - nem tartjuk teljesen kizártnak egy-egy pontnál a mérési hiba fellépését a transzformátoron elvégzettméréseknél, ahol egymástól távoli, nehezen hozzáférhetőmérési pontok vannak.
153
..íi
\' -
6' 3 . táblázat 400/132/18 kV-os, 250 MVA-es transzformátor kalibrációs táblázata egy fázishoz tartozó tekercsmodelljén elvégzett mérések alapján
Jel
a b с d e f
Töltés beadása
400 kV kiv.föld 120 kV kiv.föld csillagp. fíjld 400 kV kiv. 400 kV átv. 120 kV kiv. 120 kV átv. 120 kV kiv. csillagpont
400 kV átvezető 16
1,5 0,8 35
Mérési pontokon kapott eredmények ГРС] k i t é r é s x x 120 kV 400 kV csillagponti 120 kV csatoló csatoló csatoló átvezető kond. kond. kond.
4
30 3 1,5
0,7 3,2 0,25
18 2,4
25
0,4
2,3
2,8
3,8
1,6
2,2
18 ?,8
3,8
5 10
2,8
14
4
16
4,5
x
Az esetek túlnyomó többségében 50 pC, ettől elióro esetben az indikácó 50 pC-re átszámítva xx Azonos erősítő állásban, indikáció a bemeneti osztó x 1 állására átszámítva
Megjegyezzük, hogy a transzformátor vizsgálatára rendkívül rövid idő állt rendelkezésre és ez sok más gyakorlati esetben is fennáll, mivel a nagy egyedi értékű berendezés minél hamarabb történő üzembehelyezéséhez súlyos gazdasági érdekek fűződhetnek. A modell egyik nagy előnye éppen abban rejlik, hogy mind a transzformátormérés előtt, mind ezt követően időbeli korlátozás nélkül használható. A modell segitségével lehetővé válik, hogy a vizsgáló áramkör optimális változatát, vagy változatait előre kiválasszuk és a transzformátor mérésénél már csak kalibrálásra van szükség. A feltételezett hibahelyek száma az a-f-hez képest szinte tetszőlegesen bővíthető, természetesen a tekercsen belüli hibák is modellezhetők. Ez azt jelenti, hogy a kalibrációs mátrix sorainak száma kibővithető, aminagy segítséget nyújthat a tényleges mérési adatok már emiitett feldolgozásánál, ill. a valódi hibahely lokalizálásában.
154
IRODALOM [I] [2] [3]
ШС U /Central Office/ 39 Jan. 1977. MSZ 9230/3 Transzformátorok. Különleges vizsgálatok. BOSS1.A. - OBERTI.A. - Z1NGALES.G.: Parttal Discharge Tests onPower Trans Transformer. Conf. Paper 2.Л0,
[4]
World Electrotechnical Congress, Moscow, 1977. HARROLD.R.T. - SLETTEN.A.M.: Corona Location in Transformers by Radio Frequency Spectrum Analysis, Parti: Theory
[6]
IEEE Trans, on PAS, Vol. 89, No 7, /1970/ CIGRE.SC 12, WGOOls Questionnaire on Power Frequency Voltage Tests on Transformers with Partial Discharge Measurements, Electra, No. 32, p.5-15, /1974/ C1GRE, SC 12, WG 0 1 : Measurment of Partial Discharges in Transformers.
[7]
Electra, No. 19, p 13-65 /1971/ C1GRE SC 12, WG 0 1 : Measurement of Partial Discharges is
[8]
Electra, No.47, p. 37-43 /1976/ HICKLING.G.H. - HAWLEY.R.: Measuring and locating partial discharges.
[9]
Electrical Times, p.443-444, 29 th September 1964. VEVERKA.A. -HON,A.: New Methodof Location of Internal Discharges in Transformers.
[lO]
CIGRE 1966-Rep. 109. HARROLD.R.T.! The Relationship between Ultrasonic and Electrical Measurments of
[5]
Transformers
Under Oil Corona Sources. Conf. Publ. IEE No.94- Diagnostic testing of high voltage power apparatus in service p. 59-64 /1973/ [II]
LOVASS NAGY V.: A Matrix Method of Calculating the Distribution of Voltages in Transformer Windings.
Transient
Transactions IEE Monograph No.517 /1962/
Ц
.•••ii
155 ÍÍ--
I
Dr.Kársai Károly - dr.Kerényi Dénes - dr.Kertész Viktor TRANSZFORMÁTOROK TÖBBLETVESZTESÉGEIVEL KAPCSOLATOS KÍSÉRLETEK A transzformátorok többletveszteségeinek megismerése az új transzformátor konstrukciók fejlesztése szempontjából igen fontos feladat. Az intézetben végzett eddigi vizsgálatok új kérdéseket vetettek fel. A cikk az elvégzett új vizsgálatok tapasztalatait ismerteti. Foglalkozik az acél és vörösréz höátadási viszonyaival olaj hűtőközegben, valamint acél, alumínium és antimágneses acélötvözetből készült járomszoritó szerkezet veszteségeivel.
dr.K.Kársai - dr.D.Kerényi - dr.V.Kertész EXPERIMENTS CONCERNING THE EXCESS LOSS OF TRANSFORMERS Knowledge of the excess loss of transformers' is very important in the development of transformer constructions. The investigations made in the institute have raised new questions. The paper deals with the experiences of the new investigations. Heat transfer properties of steel and copper in oil as coolant i s dealt with as well as losses of the yoke clamp made of a steel alloy.
dr.K.Kársai - dr.D.Kerényi - dr.V.Kertész EXPER1MENTE ZUR BESTIMMUNG DER ZUSATZVERLUSTE VON TRANSFORMATOREN Die Kenntnis der Zusatzverluste von Transformatoren ist bei der Entwicklung von neuen Konstruktionen von grosser Wichtigkeit. Die im Institut ausgeführten bisherigen Priifungen haben neue Fragen aufgeworfen. Der Artikelbaschaftigt sichmitden Erfahrungen der neuen Untersuchungen Eswerdendie Verháltnisse der Warmeübergabe von Stahl und Kupfer in Ölkühlung sowie die Verluste einer aus einer Stahllegierung herge.stellten Jochklemme besprochen.
д-р Kapiaa, Карой - д-р Керени, Денеш - д-р Кертес, Виктор ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ ИЗБЫТОЧНЫХ ПОТЕРЬ ТРАНСФОРМАТОРОВ Изучение избыточных потерь трансформаторов считаетоя существенной задачей с точки зрения технического раавитяя конструкций трансформаторов. Выполнение д о оих пор в институте наследования поставили новые вопр о о н . В отатье излагается о п т , полученный на оонове выполненных новых исследований. Даётся описание у с товнж теплопередачи охали и неди в охлаждающей агенте - в иаоле, а также рассматриваются потери конструкш ш нажимающего хоиута, изготовленного и з легированной стали.
156
Az elmúlt években a N1M és a GANZ Villamossági Müvek megbízásából vizsgálatsorozatot végeztünk a nagytranszformátorok szórt mágneses terében keletkező helyi melegedések és veszteségekmeghatározására 1 , 2 . Vizsgáltuk a nagyáramú sinek környezetében melegedő acél és antimágneses lemezeket, a tekercselés tengelyirányú terében levő, elsősorban a potenciálgyürüt modellező tömör fémben keletkezőmelegedéseket és veszteségeket, továbbá a sugárirányú térben levő tömör acéllemez, lemezeit vastest és különböző geometriajú szoritólapok eseteit. Az elvégzett vizsgálatok további kérdéseket vetettek fel. Ezeknek a kérdéseknek a tisztázása során néhány újabb tapasztalatot szereztünk, amelyeket az alábbiakban ismertetünk: 1, Acél és vörösréz hó'átadási viszonyai olaj hűtőközegben
I.
Korábbiméréseink során azt tapasztaltuk, hogy olajban elhelyezett csupasz próbatestek esetén - még kisebb szigetelési vastagságnál is - az acél hó'leadása mindig intenzivebb volt a vörösrézénél. Ugyanakkor a vörösréz és ötvözetei hőleadása között nem tapasztaltunk - a mérési bizonytalanságokon túlmenően - eltérést. A jobb hó'leadás úgy nyilvánult meg, hogy azonos felületi hőterhelés esetén az acél próbatestek hőmérséklete alacsonyabb volt. A kérdés vizsgálatára acél és vörösrézhuzalból az 1, ábra szerint 3-3 db próbatekercset készitettünk. A teker esek közül l - l db szigetelés nélkül, l - l db 0,3 mm, é s l - l d b 1,1 mm vastag átlapolt papirszigeteléssel készült. egyszeres papír
szig.: ф 6,6
kétszeres
szig: i
papír
'580 280
8,2
i i _
\ -1 -
- 1-
~_c -O
1. ábra Különböző anyagok adott felületi hőterhelése mellett fellépő melegedések vizsgálatához használt szigetelt anyagminta- tekére s
olaj
-/.
о - ^ 2 ._ _
2, ábra Különböző anyagok adott felületi hőterhelése mellett fellépő melegedések vizsgálatára készült berendezés egyszerűsített vázlata a mérőműszerek nélkül
l - l azonos szigetelésű próbatárgyat a 2 . ábra szerinti elrendezésben olajtartályba helyeztünk, és mértük az azonos felületi hőterheléshez tartozó melegedésüket. Vizsgálatainkból kitunt, hogy csupasz - szigetelés nélküli - felületek esetében az acél felületének a hőmérséklete 40 %-kal, 0,3 mm papiros szigetelés esetén pedig 10 %-kal alacsonyabb a vörösréznél. Az l,lmmvastagszigetelésselellátotttekercsek esetében már nem volt kimutatható eltérés. Az a tendencia, hogy a huzalszigetelés növekedésével a két anyag hőleadása közötti eltérés csökken, a r r a mutat, hogy a jelenség oktá az olajban is jelentkező hősugárzásban kell keresni.
157
"h •.,
in
I
2. Acél, aluminium és antimágneses acélötvözetből készült járomszoritó szerkezet /gerenda/ veszteségei és melegedése A korábbi vizsgálatok feleletet adtak az acél, aluminium és antimágneses acélok melegedésére és veszteségeire; célszerűnek mutatkozott, hogy a továbbiakban is hasonló geometriájú elrendezésben végezzünk vizsgálatokat. A vizsgálati elrendezésta3. ábra mutatja be. Az ábrán látható az acél és aluminium járomszoritó-szelvénye. A szerkezet anyaga A 38-as acél, illetve 99,5 %-os elektrotechnikai aluminium. A modell két gerjesztőtekercse hozta létre azt a szórt fluxust, amelynek egy része az V szelvényű járomgerendába, más része pedig a lemezeit jármotutánzó, ugyancsak lemezeit, 45mm vastag és-460x800 mm méretű lapba hatol be. Ez a szer-
•г " r "
I
110
4 1
TV
•4
gerjesztő tekercs
•: E : ; .
összehúzó orsó >••
betét (Fé vsag.anyag)
3. ábra Berendezés a járomgerendában a tekercsszórási fluxus hatására keletkező többletveszteségek modellezésére
158
! • • :
.•$•;
kezet egy egyfázisú, kétoszlopos elrendezés mágneses viszonyait utánozza. Megvizsgáltuk az alsó és felső járomszerkezetet összehúzó 26 mm-es furatba illesztett vonóorsók hatását is úgy, hogy a 3. ábra d/ rajzán feltüntetett csavar betétjeként vagy acélt /vonóorsó hatása jelentkezik/ vagy szigetelőanyagot /vonóorsó hatása kiküszöbölve/ alkalmaztunk. Mértük a lemezeit lap /járom/ és a járomgerenda alatt kialakult mágneses tér és hőmérséklet eloszlását. A 4. és 5. ábra különböző mágneses indukcióértékeken /a gerjesztés 50-100 %-os értékei között/ mutatja be az indukció csúcsértékeinek és a hőmérsékletnek az eloszlását, A mérések eredményeit az alábbi táblázat mutatja be. 1. táblázat Azonos gerjesztés esetén mért melegedések és veszteségek •;••
Elrendezés
Az indukció a járomgerenda alatt /T/
A legmelegebb pont melegedése
Az elrendezés felvett vesztesége
/°c/
/w/
Acél járomgerenda
Vonó orsóval
0,105
32
1510
Vonó or só nélkül
0,102
34
1400
Aluminium járomgerenda
Vonó orsóval
0,038
17
830
Vonó or só nélkül
0,038
17
870 •:
''~r*t ' í:.'.'. :y' í: •4. jt |i J
A mérésekből látható, hogy mindkét anyag esetében a fémesen záró vonóorsó hatása amérési bizonytalanság sávján/+5%/belülvan, az aluminium szerkezet a veszteségeket jelentősen csökkenti. A KOR-36 minőségű anyagból már nem készítettünk járomgerendát, hanem egy-egy aluminium és KOR-36-os anyagból kivágott 10x100x800 mm-es lemez váltakozó mágnesezési veszteségeit mértük és igy következtettünk a várható veszteségekre. A három anyag összehasonlitását a 2. táblázat mutatja be /az adatok a 3. ábrán látható U szelvényekre vonatkoznak, az Al U szelvény és lemez esetében mért veszteségek arányában a KOR-36-os lemez veszteségét KOR-36-os U szelvényre számítottuk át/. 2. táblázat Járomgerendában keletkező veszteségek
Anyag
Anyag egységár /Ft/kg/
Apróbatest tömege
/кя/
Veszteség
Anyagár
/w/
Ft
99,5 % Al
60
11,23
830
673,80
A 38
11,03
35,75
1510
394,40
KOR-36
60
35,75
75
2145,00
í!
ь
159
T
A táblázatból látható, hogy az antimágneses lemez igen drága megoldás /és ezen felül még nehezen megmunkálható/, viszont költségeimegtérülnek olyan transzformátoroknál, amelyek közel 100 %-os terheléssel járnak. Az aluminium költségei nem lényegesen nagyobbak az acélénál, ugyanakkor a veszteségei annyival kisebbek, hogy az anyagköltségek kisebb kihasználási tényezőjü transzformátorokban is megtérülhetnek."
IRODALOM [l]
dr.KÁRSAI K. - dr.KERÉNYl ü, - KERTÉSZ V. .-_ tal okozott többletveszteségek vizsgálata. _-_-_.VEIKÍ Közlemények, 1975. . -. . :i [2] : dr.KÁRSAI K. - dr.KERÉNYl D. , KERTÉSZ V, keletkező vasmag többletveszteségek vizsgálata. VE1KI Közlemények, 1976.
162
Transzformátorok szórt tere ál-
Transzformátorok szórt terében -
I
I
I
I
, AUTOMATIKA
Á fejezet cikkeinek szerzői
• tudományos mukatárs
KOVÁCS KÁLMÁN tudományos osztályvezető
::, HADIK ZOLTÁN tudományos osztályvezető
DR.SZAN1SZLÓ MIHÁLY a műszaki tudományok kandidátusa tudományos főosztályvezető
" tudományos munkatárs
DR. WÉlNGÁRT; FERENC a műszaki tudományok kandidátusa tudományos főosztályvezető helyettes
163
Hadik Zoltán - dr.Szaniszló Mihály KÖRZETI DISZPÉCSER KÖZPONTOK SZÁMÍTÓGÉPES ÜZEMIRÁNYÍTÁSA A mikroelektronika .fejlődése lehetővé tette, hogy a Körzeti Diszpécser Szolgálatok /KDSz/ számára a korábbi közleményeinkben ismertetett számitógépes és számitógép nélküli,irányítástechnikai rend szerek mellett újabb változatot dolgozzunk ki. Ez az új változat a nagyteljesítményű mikroprocesszorok alkalmazásán alapszik. Megvizsgáltuk, hogy az ilyen eszközök hol és milyen mértékben helyettesíthetnek számitógépeket, alkalmazásuknak milyen előnyei és korlátai vannak.
Z.Hadik - dr.M.Szaniszló COMPUTER-AIDED OPERATION CONTROL IN REGIONAL DISPATCHING CENTRES The development ofmicroelectronics has enabled us to elaborate a new system for the Regional Dispatching Centres which is different from our'earlier published control systems, computerbased or not. Ournew system is based on microprocessors of high computational performance. We have investigated where and to what extent these elements can be. substituted' for computers, and what the advantages and limits of their application are.
Z.Hadik - dr.M.Szaniszló RECHNERGESTtJTZTE BETR1EBSTEUERTJNG VON BEZIRKSDISPATCHERZENTRALEN /BDZ/ DieEntwicklungderMikroelektronik hat es uns ermöglicht, neben deii von uns schon publizierten, mlt oder ohne Computer arbeitenden steuerungstechnischen Systemen eine neue. Variante fiir dieBezirksdispatcherzentralenauszuarbeiten. Diese Variante stiitzte sichauf die Anwéndung von Mikroprozessoren hoher Leistungsfahigkeit. Wir habén untersücht, wo undwelche Vorteile und Grenzen ihre Anwendung hat. ' . . .
Хадюе, Зомав - д-р Санволо, Мнхай -.••..""' УДРАВШИЕ РБВШАМИ В РАЙОННЫХ ДЙСПИЧИСШ ЦЕНТРАХ
с подовашиюнноиВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙMAIMHU
•-,г;; :
Р а а в п ю мхкроажаккроввкв позволило рааработать для Районнис Диспетчерских Служб, даоме описанных в преж.вшс вШшя^вяк oioian улравинин о внтаолюельннми маяинаки в без них, новый вариант техники управления. довяй вармав! баввруаия ва.щ)инвнвнви микропроцессоров большой производительности. Ч1о о помочы) ука8авв«хррадо1В где и в какой мере могут бнтьаамещены вычислительные ывииL яо, snüié праюдгиома д а т - я какввогранвчввия могут быть в шс применении. .
164
К
i
•• ''
i
I
Az MVMT 1973-ban kidolgozta a Körzeti Diszpécser Szolgálatok /KDSz-ek/ fejlesztési koncepcióját. Eszerint a KDSz-ekfő feladata a főelosztóhálózat /120 kV, 35 kV/ és a kis er/őmüvek üzemirányítása. Az Üzemigazgatóságok alá rendelt Üzemirányító Központok /Ü1K/ hatáskörébe a középfeszültségű elosztóhálózat /20 kV, 10 kV/ tartozik. A KDSz-ek feladatai gyorsan növekednek részben a hálózatépítés, részben amiatt, hogy az OVT folyamatosan átad objektumokat /állomások, erőmüvek/ a KÜSz-eknek üzemirányításra. Amennyiségilegmegnövekedettfeladatokmegoldásaminőségilegűj irányitástechnikát, új eszközbázist igényel. Az új eszközbázist - az egységes hirközlő hálózat, - a telemechanika és - a számitástecnika vívmányainak alkalmazása jelenti. Az irányítástechnikai program tudományos megalapozására és konkrét rtiidszerek megvalósításának műszaki előkészítésére 1974-óta több tanulmány készült /2-61, A témakörrel kapcsolatos fontosabb dokumentumok jegyzékét 1974-ig az / 1 / közlemény részeként korábban megadtuk. Az elért elméleti és gyakorlati eredményeket az elsőként megvizsgált ELMÜ, DÉMÁSz és DÉDÁSz KDSz-ek rendszertervei összegezik /2,3,6/. Ezek a tanulmányok egyebek között lerögzítik az irányítás hierarchiáját, több változatot tárnak fel az elektronikus rendszer vonatkozásában és első közelitésbenmegfogalmazzákazokatafeladatokat, amelyekaz egyes irányitóközpontokban elhelyezendő, többé-kevésbé intelligens eszközökre hárulnak /telemechanikai főés középközpont, intelligens С AM AC, számitógép/.
5*1
Vizsgálják: - a hagyományos hardware és a számitógép kapcsolatát, - a huzalozott, vagy kismértékben programozott hardware intelligenciájának növelését, - a létfontosságú elemek tartalékképzését, célberendezések helyettesítését számitógéppel. A fenti tanulmányok elemezték a számitógépes és a számitógép nélküli irányító-központi berendezések lehetőségeit. Kitűnt, hogy - A két berendezés-orientáció /nem számitógépes- számitógépes megoldások/ szolgáltatásai közöttnagya különbség a számitógépes megoldás javára, különösen az ember-gép kapcsolatok területén. - A létfontosságú elemek tartalékának .képzése költségigényes, mivel viszonylag nagy egységek megkettőzését jelenti. - Ma a leggazdaságosabbnak az olyan, több lépcsőben kiépíthető üzemirányítási rendszer tűnik, amely telemechanikai főközpont szolgáltatással lép üzembe, és emellé települ egy későbbi időpontban számitógép. Ez utóbbinem a telemechanika főközponttól kapja információit, hanem közvetlenül csatlakozik az adatátviteli vonalakra. Az ilyen csatlákoztatási mód lehetővé teszi, hogy a telemechanika főközpont és a számitógép egymásnak tartalékai lehessenek. A tartalékolás természetesen nem 100 %-os, mert ha akármelyikük üzemen kívül van, a szolgáltatásoknak csak egy r é s z e áll rendelkezésre. Ez a megoldás egy minimális tartalékképzésnek felel meg. - A műszaki fejlesztés eredményei és a hazai készülék-kínálat ma már lehetővé teszi, hogy a feladatok megoldására itthon előállított eszközökből jöhessenek létre rendszerek. Amikro- számitástechnika fejlődése tovább javitja a feladat gazdaságos megoldásának esélyeit, és lehetővé teszi, hogy jó megoldásokat javasoljunk az alsó irányítási szintek számára i s .
165
\'
f,í
t •
§?-••.'
s 1
OVT Szomszédos KDSZ-ek Budapesti KDSZ teherelosztó (BVTSZ)
Körvezérlés
"I
Üzemirányító központ —-
távjelzések
kirendeltség 1
Kezeletlen állomások
•'
и
1
Hálózati fogyasztók
|
—
~~
1. ábra . Nagyvárosi tipusú KDSz /BVTSZ/ üzemirányítási rendszerének elvi felépítése WT
KOSZ teherelosztó
Szomszédos KDSZ-ek
-sí
Kezeletlen állomások
Kezelt állomások
Hálózati fogyasztók
"~1
A témakörben korábban megjelent tanulmányokban a számitógép nélküli és a számitógépes megoldási módok vizsgálati eredményeit ismertettük . A műszaki fejlődés lehetővé tette újabb reális változat felvetését. Ebben a nagyteljesítményű mikroprocesszorok önálló mikrogépként, vagy a telemechanikai főközpontok integrált részeként való alkalmazását vizsgáljuk. Az új számítástechnikai eszközök felhasználásával lehetővé válik, hogy a számitógépes és számitógép nélküli irányítástechnikai rendszerek szolgáltatásai egymáshoz közelebb kerüljenek, еб nem számitógép szerűen kezelendő, de intelligens berendezések jöjjenek létre.
1
hl '•
Ez a körülmény az irányitás középső és alsó szintjein nagy jelentőségű, mivel itt a számitógépkezelő személyzet biztosítása nehézségekbe ütközik. A mikroprocesszoros eszközök a feladatokat az esetek többségében kisebb költséggel oldják ír '•j, mint a számitógépek. A műszaki megoldások bemutatása előtt röviden ismertetjük az elképzelt hierarchikus irányítási rendszer két alaptípusát.
- i
:!'
<
í i c r t;
1 •';•! í.'f
•j?
%
•i
,--
;:
: :
'1 '
2. ábra Vidéki tipusú KDSz /DÉMÁSZ/ Üzemirányítási rendszerének elvi felépítése
166
%
S3.
л•
•'Д.'
i
l
i
i
'-#•-.
I
1. A KDSz-ek elképzelt üzemirányítási rendszere A fogyasztói terület sajátosságai és a kialakult üzemirányítási hagyományok alapján az üzemirányítási hierarchiának a nagyvárosi /1. ábra/ és a vidéki /2. ábra/ alaptípusa alakult ki. A KDSzüzemirányításifeladataimárkorábban kikristályosodtak, az ÍÍIK feladatainak részletes kimunkálása a közeljövőben fejeződik be, 2. Az irányítási feladatok megoldása különböző elektronikus eszközökkel Megvizsgáltuk, hogy - a hagyományos, vagy kismértékben programozott hardware, - a nagykapacitású tárakból és nagyteljesítményű mikroprocesszor elemekből összeállított rendszerek, mikrogépek, - a mini-, midi-, és nagyszámitógépek milyen feladatok elvégzésére képesek. Vizsgálati célból az irányítási feladatokat A-tól J-ig terjedő tíz kategóriába soroltuk. Az 1, táblázat megadja, hogy az egyes feladatcsoportok megoldása milyen eszközöktől remélhető. Az A-J kategóriák lefedésére - ahogyan az 1. táblázatból is látható - több eszközkombináció alkalmas. Ezek közül az ésszerű változatokat kiválasztottuk és összefoglaltuk a 2, táblázatban. Bejelöltük a számitógép meghibásodása esetén végrehajtható feladat-átcsoportosítások lehetőségét is/szükség üzemmód/. A táblázat szemlélteti, hogy egy-egy eszközváltozat feladatmegoldó képessége meddig terjed. A felvázolt lehetőségek közül követendő útnak a U.-V.-X., több lépcsőben megvalósítható változatot tartjuk. 3. Ember-gép kapcsolatok Különleges kutatási feladatot jelent az új eszközbázisú irányítási rendszer és a diszpécser kapcsolatrendszerének kidolgozása. A feladat részétképezi amegjelenitő eszközök kiválasztása. Az irányított rendszer gyorsütemü növekedését legkönnyebben display-orientált megjelenítéssel követhetjük nyomon. Sajnos a display önmagában - elsősorban a. kép viszonylag kis információ-tartalma miatt - nem elegendő. Szükség van a hagyományos és korszerű megjelenítési eszközök társítására. Egy lehetséges társítást mutatunk be a 3. ábrán a DÉDÁSz számára készitett rendszerterv/6/alapján. Ez egy Il.-V.-X. tipusú /lásd előző fejezetet/, legalább két lépcsőben kiépíthető rendszert ábrázol. Először intelligens telemechanika főközpont települ alfanumerikus display- kkel, sémavezérlési lehetőségekkel. Emellé kerül a számitógép színes kvázigrafikus display-kkel. A számitógép mágnesszalag egysége kapcsolatot biztosit az áramszolgáltató vállalat nagyszámitógépével. Д. Következtetések Az eddig elvégzett vizsgálatok megmutatták, hogy a mikroelektronika eredményei /kis méretű és olcsó számítástechnikai eszközök létrehozása/ intelligens és viszonylag olcsó berendezések beállítását teszik lehetővé az üzemirányítás különböző szintjein. A mikroprocesszor vezérlésű telemechanika központok, mikrogépek a feladatok jó részét magas szinten ellátják, de hosszútávonnem helyettesíthetik a számitógépeket. Szolgáltatásaik korlátai az alábbi területeken jelentkeznek: - ember-gép kapcsolatok rugalmassága; - software rendszer módositása a hálózat bővülésének és az igénymódosításoknak megfelelően;
167
a
- i
' Í >I -1 ..I
1. táblázat
XDSz-szintü irányítási feladatok és eszközök
Távozás táviratok fogadása
A. Távadatátviteli feladatok
Távirat helyességének ellenőrzése Távparancsok továbbítása és a végrehajtás ellenőrzése
B. Elsődleges adatfeldolgozás
Hihetőség vizsgálat ah. fh. szerint Összehasonlítás előző értékkel Összegzés és integrálás
C. Megjelenítés és dokumentálás I. intelligenciaszint
r
V-
Mozaik és gráfséma Számkijelzők Regisztrálók Naplók: esemény /aciklikus/ mérési /ciklikus/
D. Parancsadó pult szolgáltatás Lehívó mérés Távparancs E. Adatválogatás és továbbítás
Adatok kiválasztása és átalakítása Táviratok összehasonlítása
F. Másodlagos adatfeldolgozás
tj zemzavari határérték ellenőrzés Allapotfüggő,hat. érték ellenőrzés Átlagok képzése /1 perces-1 órás / Jelzésfeldolgozás Összegzések
Szöveges naplók Lehivó mérések helyettesítése alfanumerikus display-vel G. Megjelenités és dokumentáció Néhány kiválasztható lista lehívása alfanumerikus display-re 11. intelligenciaszint Egyszerű sémák helyettesítése vetitő+képernyő kombinációval esetleg pszeudografikus display-vel
H. "Ember központú" ember-gép kapcsolat feladatok
Távparancsadás real-time pultról vagy display-ről Körvezérlő berendezés központi egységével kapcsolattartás Post-mortem napló vezetése Transzformátorok védelme biformációtár olás Kijelölt fogyasztók figyelése Üzemeltetés és megjelenités színes pszeudografikus display-k segítségével Számitógép üzemmódjának vezérlése billentyűzettel Közvetlen üzemirányítási adatok kápzése és továbbítása
1. Adatbank feladatok
Statisztikus jellegű adatok gyűjtése és feldolgozása Terhelési prognózisok Nagyfogyasztók figyelése és számlázása
J. Egyéb on-line és off-line feladatok
Terheléseloszlás számítása kiragadott üzemállapotokon Feszültségszabályozási számitások Trend számitások Adatbázis kapcsolatnagy iparági számitógépekkel
168
б
ю
ль
.fi
I
5*5 '"''
2. táblázat
Ésszerű eszközváltozatok a KDSz-szintű irányítási feladatok megoldására
о
Telemechanika főközpont Intelligens telemechanika főközpont 'vagy telemechanika fó'központ+mikrogép/ Mini számitógép különleges távadatátviteli perifériával //A
Telemechanika
Mini számitógép
főközpont
/intelligens telemechanika Mini számitógép
íj
' * * * * *
.
*
а
а
г
ш ж i
főközpont
Midi számitógép különleges távadatátviteli perifériával '// Telemechanika
Midi számitógép
főközpont Midi számitógép
flntelligens
telemechanika főközpont
f\
Nagy számilógép Nagy számitógép
Jelmagyarázat; a
у//л Mini számitógép
''Telemechanika főközpont
Intelligens telemechanika Mini számitógép
főközpont
terület a telemechanika kiegészítő feladatait jelenti számitógép nélküli üzemben
169
§
-^—•—•—— •——'^—í
р1.Л|Ш..I I.
QÍWWOW :
' -aos
I
О сл N
с: N
и И
ЗОЩ
gZOldVN
svav
й-
SONVtíVdAVI
S3I/N313rO3hf
г—-
Л (п N
N №
VW3S
tiQXVINM S3 0Z13n»HVZS ANVH3N
Q/WWQW
uvzpivH
OLtíVlNVMIAN
XltílWI
QlVHZOWtfDObd
13ZA13N3ZS S3 DHdVT
0SM31 ВЗШЗЫ 7 OS0d31 IS31ld3l» II
у
^^^^
I - adattárak /adatbankok/ kialakítása; - üzemviteli feladatok megkönnyítése; - üzem előkészítési munkák. Véleményünk szerint a következő ötéves tervben mindenképpen szükséges számitógépek telepítése. A számitógép a közvetlen üzemirányitási feladatok magasabb szintű ellátásán és az üzemvitel megbízhatóságának növelésén kivül lehetővé teszi, hogy a KDSz információs rendszere közvetlenül bekapcsolódjék az MVMT integrált információs rendszerébe. Célszerű, hogy legalább egy KDSz-számitógép telepítésének előkészítése - a többi rendszert jóval megelőzve - minél előbb meginduljon, mivel a számitógép feladatainak sokrétűsége és a befogadó környezet kialakítása szükségessé teszik mintarendszer létrehozását. Kutatásaink soron következő fő célkitűzése - a DÉMÁSz és ELMÜ új irányítási rendszereinek megvalósítása mellett - a speciális, elosztóhálózati display-s megjelenítő rendszer kidolgozása. Vizsgálataink szerint ugyanis amegjelenités mikéntje visszahat a telemechanika rendszerrel szemben támasztott követelményekre.
'
í."
IRODALOM [l] [2]
[3]
[Л|
[5]
[6]
r
[7]
[8]
dr.SZANISZLÓ M . : Számitógépek szerepe a KDSz-ek irányítási rendszerében, VEIK! Közlemények 1975. 192-198.o. Mné DOBLER M. -PAPPGY. -dr. SZAN1SZLÓ M. -ZARÁNDIL.né: A DÉMÁSz Körzeti Teherelosztó telemechanikai és számitógépes alrendszereinek rendszerterve. VE1KI tanulmány, RTF 14/1974. Mné DOBLER M.-dr.SZANISZLÓM.: Az ELMÜ BVTSz Teherelosztó és az Észak-Pesti Üzemigazgatóság telemechanikai rendszerének kialakítása. VE1K1 tanulmány, RTF 8/1976. HADIK Z . : Körzeti Diszpécser Szolgálatok számitógépes üzemirányítása. Számítástechnikai eszközökkel megoldható feladatok. VE1KI tanulmány, 1977. 31.97-055-1/1. HADIK Z.-SZEIDL J.-TARCZA É . : Körzeti Diszpécser Szolgálatok számitógépes ü üzemirányitása. Az irányítás számítástechnikai eszközei és ezek illesztése a távadatgyüjtő és távkezelő rendszerhez. VE1K1 tanulmány, 1977 31.97-055-1/2. dr.BENKŐ K.-HADIK Z.-Mné DOBLER M.-dr.SZANISZLÓM.: ADÉDÁSz üzemirányítási rendszerének korszerűsítése. Telemechanikai és számitógépes alrendszer rendszerterve. 1.kötet. VEIKI kutatási jelentés, 1978. 31.97-056-2. Mné DOBLER M . : A TELEBUS telemechanikai rendszer alkalmazása elosztóhálózatok távellenőrzésére és irányítására. MVMT Közlemények, 1975/3. Mné DOBLER M. - d r . SCHMIDEG I. -dr. SZAN1SZLÓ M.: Villamos elosztóhálózatok telemechanikai úton történő ellenőrzése. IV. Országos Elektronikus Műszer és Méréstechnikai Konferencia. Bp. 1976 március.
171
I
I M
I B e c h t o l d B é l a - K o v á c s Kálmán
;''_•- - . ' 7:_Ч -'".
,
;
-
\ V
A MAGYAR VILLAMOSENERGIA^REJ^1>3ZER^KÖZPONTI S Z A B Á L Y O Z Á S Á N A K • • '• '"-•.- :i '- . ' , . • K I A L A K Í T Á S A - - - / ' ' ; - '.;•"""ч->У;''' •••'"•'
A ráagyar villamosenergia-rendszer érőmüvi teljesítményszabályozás megoldására irányuló 15 éves kutatás-fejlesztésre •- berendezés- é s rendszerfejlesztés -alapozva az intézet 1976-78 időszakban a frekvencia- és csereteljesitmény központi szabályozásának feladatát dolgozta ki. A cikk ismerteti az utóbbi 3 évben a részterületeken elért eredményeket, összefoglalja az erőmüvek központi teljesítményszabályozásával öszszefüggő gyakorlati és elméleti kérdéseket, teljes áttekintést nyújt a megvalósítás fázisában levő terv rendszertechnikájáról.' A fejlesztés további irányát tekintve ismerteti a szabályozás önbeálló jellegű kialakításának lehetőségeit. В.Bechtold - К.Kovács
DEVELOPMENT OF T H E CENTRAL CONTROLL OF THE HUNGARIAN ELECTRIC POWER SYSTEM In the framework of the 15-year-long research and development program aiming to sofve the power control of power plants' of the Hungarian electric power system /equipment and system development/, the institute has worked out in the period 1976-78, the solution for the central control of frequency and exhange power. The results reached in this field in the past 3 years are given in the paper. The practical and theoretical questions concerning the central power control of power plants are summarized and a complete survey of the system engineering of the project being in the state of implementation is given. As to further development, possibilities for the realization of selftuning control are discussed. B.Bechtold - K.Kovács GESTALTTJNG DER ZENTRALEN REGELTJNG DES UNGRISCHEN ELEKTR1SCHEN ENERGIESYSTEMS Aufbauend auf einer 15-jahrigen Forschungs- und Entwicklungstatigkeit zur - Entwicklung von Einrichtungen.und Systemen - Lösung der L eistungsregelung von Kraftwerken ím ungarischen elektrischenEnergiesystembatdas Institut zwischen 1976 und 1978 die Aufgabe der zentralen Regelungder Frequenz-undder Übergabeleistunggelöst. Der Artikelbefasstsich mit den Ergebnissen.diein den letzten'3 Jahren auf diesem Teilgebiet erreicht wurden. Es werden die mit der zentralen Leistungregelung der Kraftwerke zusammenhangenden priktischen und theoreder Verwirklichungbegriffenen Projektes gégében. Mit Hinsicht auf die weitere Richtung der Entwicklung werden die Möglichkeiten ernes "Selftuning11 - Reglers besprochen.
Бэхтольд, Беда - Ковач, Кашюв РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЦЕНТРЙЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЕНГЕРСКОЙ 9ЛБКТР0ЭНЕРГЕИ1ЧЕСШ СИСТЕ1Ш На основе 15-Е лвгавго плана иооладований по раавиаию оборудования а энергосистеиы, првдуоиатривающего решение вопроса регулирования ИОЦНОО1И элеМроианций в предела* венгерской- анергосиотеиы, институтом разработана в пориод 1976-78 гг. задача центрального регулирования чаою!Ы и обиеннызс иощностей. В статье даётоя ощюаннв реэуяыаюв,. доо*ижвннив, за пооледний ^года в^ отдельных частичных облаотях. Обобщаются практичесвие и теоратичеокие вопросы, связанные сдевараяьввк рвгулированиеи нощности электростанций, даётся полный обзор о оивФенной технике находящегося в этапе йсуцеосвленин плана» С точки зрения дальнейшего направления развития даётоя описание возиотаостей создания оиотеш регулирования оаиовооотанавливающегося характера. ,• :
172
I.
A Magyar Villamosmüvek Tröszt 197б-Ъап szállítási szerződést kötött a Japán Hitachi Ltd-vel két nagyteljesítményű H1D1C-8O típusú folyamatirányító számitógép és a hozzá csatlakozó perifériák, valamint program-rendszerek szállítására. A H-80-as harmadik generációs folyamatirányító számitógép feladata lesz az országos energiahálózatból érkező távmérések és távjelzések feldolgozása, azokmegjelenitése a számítógéphez csatolt három, egyenként 4032 karakteres alfanumerikus display egységeken /alállomási sémák, összesítő tablók, eseménynaplók, stb. formában/, E mérés-adatgyüjtőrendszerre épült fel az on-line hálózatszámitás és a szekunder-tercier szabályozás algoritmus. Az előtanulmányok [3] után 1976-ra kidolgoztunk a hazai szekunder-tercier szabályozás megvalósítására egy javaslatot [ l ] . Az [l] -ben lefektetett alapelvek a szabályozó rendszer 1978-as megvalósitásátésamagyar energiarendszer 1980-igvárható fejlődését vették figyelembe. Az [l]-ben meghatározott alapelvek szerint dolgoztuk ki 1977-ben a szabályozási algoritmusokat; a rendszer próbaüzemére várhatóan 1978 őszétől kerül sor. A szabályozás megvalósítását az új erőmüvek /Dunamenti, Tisza I-II./ modern irányítástechnikai eszközei /blokk-számitógépek, blokk-vezérlő automatikák és a központi terheléselosztó automatikák/ valamint a folyamatosan kiépülő D1DO távparancsadó rendszer tették lehetővé. A kidolgozott algoritmus csak a megvalósítás első fázisának tekinthető, az üzemi kapcsolatok alapján a későbbiekben egy önbeálló-szabályozó kísérleti beépítését tervezzük. Az erőmüvek szabályozása Az On-line szekunder-és tercier szabályozásba a hazai erőműpark 12 erőmüvét /lásd 1. ábra 1-12 sorszámig/kívánjuk bevonni, mégpedig olymódon, hogy a DHV l . - l l . és a THV l . - l l . erőmüvek a szekunder szabályozást végzik, a többi erőmű pedig a tercier szabályozásban vesz részt, A szekunder szabályozás alattafrekvencia-csereteljesitmény szabályozás, még a tercier szabályozás alatt a gazdaságos terheléselosztást értjük. Az erőmüvek szabályozásához szükséges parancsjel átvitelére a D1DO azaz a Digitális távparancsaDOrendszer szolgál. A DIDÓ rendszeren keresztül juttatható el az OVT-ből az erőműhöz az aMW érték, amelynek termelését a központi irányítás megszabja. Ez a parancs természetesen egy teljes erőműre vagy erőmű r é s z r e /DHV l . , l l . , THV I . , I I . külön-külön/ vonatkozik. Ezek az erőmüvek vagy erőmű részek több azonos vagy különböző blokkból állhatnak. Az OVT-ből érkező parancsot tehát szét kell osztani az egyes blokkok /termelő egységek/ között. E r r e a c é l r a szolgálnak az ETA, BETA, VTE és ETEL tipusú erőmüvi terheléselosztó automatikák [ l , 2, 3, 4, 5 ] .
I
A terheléselosztó berendezések közös jellemző tulajdonsága, hogy az OVT-ből a DIDO-n vagy telefonon továbbított parancsot, adott követelmények szerint az egyes üzemelő blokkok között szétosztja/a szétosztási elv lehet az azonos terhelés elve, - lineáris elosztás, növekményarányos elosztás, stb./. Az egyes blokkokra meghatározott terhelés tartásáról az úgynevezett blokkszabályozó automatikák gondoskodnak. Az erőmüvek távszabályozási hierarchiáját a 2. ábra szemlélteti. 1. Gazdaságos terhelés-eloszhtás
/tercier-szabályozás/
Az erőmüvek feladata, hogy termelésükkel a fogyasztói igényeket kielégítsék. A teljes energiarendszer számára azonban nem közömbös a termelés költsége, fontos, hogy a termelt energiát lehetőleg minimális költség mellett állítsuk elő. Feladatunk tehát, hogy a hatáskörünkbe tartozó
173
v f. 1 с
' 1 f.
fc-
erőmüvek termelési értékeit úgy határozzuk meg, hogy a termelési költség minimális legyen, a fogyasztói igények kielégítése mellett. Ez egy többváltozós szélsőérték problémához vezet, melynek több megoldási formája is létezik. A megvalósított algoritmusben a Lagrange-féle multiplikátoron alapuló minimum-keresési eljárást választottuk.
78=
TERCIER SZABftLYZASJ EROW
LF.C-SZAH
1 № IE
l
Ц
\ 181818
1
\
18
£
7 i 9 л
ею
гв
HE
jS| 1
Ш
:
18 18 18
l
QHAL PAR.HIBA 0 HIBÁS TAT. SZO HIBA
M
61 62 83 84 85 66 67 68 69 16 11 12 13 14 15 16
1. ábra 1.1. Gazdaságos terheléselosztás algoritmusa A minimum-keresési eljárás eredményeként adódik, hogy az optimális elosztást az egyenlő növekmény költségek szerinti elosztás adja; tehát nem szükséges a teljes költséggörbe ismerete, helyette azok első deriváltja elégséges. A
tényleges elosztás algoritmusául az u . n . közvetlen számításos módszert választottuk.
Ennek lényege: az egyedi növekményköltség-görbékből először egy eredő u.n. rendszer növekményköltség-görbét szerkesztünk/3. ábra/, amelynek a szükséges MW értékkel történő metszése /4. ábra/megadja akeresett növekményköltség értékét. Az egyedi görbékből ezután meghatározhatók az egyes erőmüvek termelési értékei. A gazdaságos terheléselosztás számítása több fázisból áll, az egyes fázisok önálló programokat jelentenek, amelyek különböző kiváltó okok miatt működhetnek. 1.1.1. Első fázis A gazdaságos terheléselosztás első fázisának feladata Off-line jellegű, csupán a lyukkártyákon
174
?.*•
előkészített növekményköltség-görbék adatainak bevitelére szolgál. Az adatbevitel során a
Magyar
Energiarendszer alap-és főelosztó hálózata
/ÍGS7 Egyesitett Energiarendszere
Terhelések, automatikus irányítás nélküli erőmüvek
АСЕ ACE=(2Tj-T0)*K(fS-F)
G
rj
•
)
.
>
•
Munkapont szabályozási elterés figyelése
Szabályozó teljesítmény szétosztása on-tine
ELD (Munkapontok) AP
limit
Blokk szabályozó
T-G
Pl
áP
limit
LFC szabályo- \ \ zásban résztvevő \ \
Erőmövek
GK
I j
__ ГГ_
1 ELD I Erömuvekl
I
2. ábra
175
növekményköltség-görbéket pontpárok formájában /MW-fill/kWh/ kell előkészíteni és kártyákon megadni. Az ellenőrzött adatokból felépített gazdaságos terhelés-elosztási adatbázis tárolása mágneslemezen történik. Ez az adatbázis szolgál a további számitások kiindulópontjául. /, ERŐMŰ
II, ERŐMŰ
EREDŐ
qá i
7
T
т_ j>
—
3. ábra 1.1.2. Második fázis A gazdaságos terheléselosztás második fázisát képező program végzi az előzőkben már emiitett eredő nöVekményköltség-görbe szerkesztését. Az erőmüvek különböző üzemállapotára jellemző növekményköltség-görbéket az első fázis / 1 . 1 . 1 . fejezet/ pontpárok formájában tárolja. Az így megadott pontpárok sem a MW tengelyen, sem pedig a fill/kWh tengelyen nem ekvidisztáns pontok, igy az eredő görbe pontpárjainál a számítás során rendkívül gondosan kell eljárni. Az eredő görbét számító algoritmusnál lényeges szempont volt, hogy a lehető legpontosabban kapjukmeg az energiarendszerre jellemző növekményköltség-görbét. Az algoritmus lényege, hogy
ti
/. EROMU
[m/kWh]
II. ERÓMŐ
EREDŐ
[fill/kWh]
A P
min,
Ъ Ртах,
Pmni
P„
PmQXi
P [MW] * p
'mim
* ffnax2 a szükségei termeles
A.
176
ábra
az eredő görbe minden pontjának növekményköltség- értéke egybeesik valamelyik erőmű egyedi növekményköltség-görbéjének fill/kWh értékével, miközben a többi görbénél a lineáris interpolációval kapott értéket használjuk. Az ELD második fázisa már On-line algoritmus, bizonyos diszpécseri beavatkozásokra automatikusan indul. Ezek a tevékenységek; 1. Az erőmű üzemállapot kódjának megváltoztatása. 2. Az erőműre jellemző költségszorzó módosítása, 3. Az erőmű technológiai minimális vagy maximális terhelhetőségének megváltoztatása. &. Az erőmű szabályozási módjának változtatása. Az 1, eset azt jelenti, hogy az erőműre eddig érvényes növekményköltség-görbe érvényét vesztette, helyette másikat kell használni, a számitások során. Ez természetesen maga után vonja az eredő görbe elavulását i s . A 2, eset ugyan nem ír ja elő a növekményköltség-görbének újra történő cserélését, de ezáltal, hogynyújtja /egynélnagyobb szorzó/ vagy zsugorítja /egynél kisebb szorzó/ a költségtengelyt, az eredő görbe érvénytelenségét idézi elő. A 3. eset MW tengely irányában korlátozza az egyedi görbéket, és emiatt válik szükségessé az eredő görbe újraszerkesztése, A 4, eset jelen ti erőmüveknek a szabályozásba való bevonását, illetve kizárását, ami egyértelműen megkívánja az eredő görbe újraszerkesztését. Az 1-4.. pontban leírt módosítások elvégzésének módjáról a későbbiekben az ember-gép kapcsolat ismertetésénél még szót ejtünk.
I
'•'г 1 '
1.1.3. Harmadik fázis A gazdaságos teherelosztás harmadik fázisa végzi a terhelésnek az erőmüvek közötti növekményarányos elosztását. Az erőmüvek terheléseinek meghatározásához ismerni kell a teljes rendszerterhelés értékét. Ezt az algoritmus az erőmüvek pillanatnyi terheléséből, a kooperációs csereteljesitmények mért és menetrendi értékeinek különbségéből határozhatja meg. Figyelembevéve, hogy az erőmüvek átterhelési sebessége alacsony /5 MW/perc/blokkonként/ a képlet meghatározásakor nem célszerű a pillanatnyi értékekkel számolni, hanem érdemes egy r ö v i idejű/kb. 5-10 perc/becslést - predikciót - végezni a P , kiszámításánál. A rendszerterhelés rövididejű becslésére egy egyszerű polinomiális becslő algoritmust alkalmaztunk a [7] irodalom alapján. 2. Frekvencia-csereteljesitmény szabályozás /szekunder szabályozás/ A gazdaságos terheléselosztás termeljen.
biztosítja, hogy a hazai erőműpark lehetőleg gazdaságosan
A magyar energiarendszer a környező szocialista országok energiarendszereivel szoros kapcsolatban van. A határainkon a nemzetközi távvezetékeken átáramló teljesítményeket szerződések rögzítik. Az erőmüvek gazdaságos üzemeltetése mellett fontos feladata az OVT-nak, hogy a kooperációs csereteljesitmény a szerződésben rögzített értéken maradjon. A csereteljesitménynek az előirt értéken tartását az erőmüvek szabályozásával érhetjük el. Amennyiben ugyanis több az importunk, mint a tervezett, a szerződésben rögzített érték úgy a hazai termelést fokozni, mig a menetrend alatti vételezés /látszólagos export/ esetén a termelés* csökkenteni kell.
177
. !
',*?.':."
.u A szabályozással összefüggő kérdések áttekintése - Energiarendszeren belül a fogyasztói teljesítmény igények véletlenszerű változása hálózati frekvencia ingadozása csökkenthető a termelésnek a hálózati /fogyasztói/ igények szerinti szabályozásával. Ezt a szabályozási feladatot látják el az erőmüvekben levő primer szabályozók és ahol üzemben van,a központi, több erőműre hatással biró szekunder szabályozó. - A fogyasztói terhelések változásai/vagya hálózatba betáplált teljesítménynek üzemzavari okokmiattimegváltozása/előremeghatározhatatlan, véletlenszerű zavaró jelek. A terhelés egy adott megváltozása esetében a keletkező frekvencia eltérés annál kisebb, minél jobban megközelíti a termelés változás amplitúdója és grandiense a terhelés változás megfelelő értékeit. A hálózatba betáplált teljesítmény ilyen értelmű megváltoztatása csak jóminőségü szabályozórendszeren keresztül lehetséges.
i
••"
- Nemzetközi kooperációs kapcsolatok eredményeképpen a terhelés változásoknak a frekvenciára gyakorolt hatása - az autonóm rendszerhez képest - nagymértékben csökken. A kooperációban résztvevő rendszerek ugyanis a fogyasztói ingadozásokat részben az export-import
I ::
teljesítmények ingadozásával fedezhetik olymódon, hogy a vételezés - statisztikai értelemben mégis a szerződésben rögzített értéken történik. A hazai frekvencia-csereteljesitmény
í'b
szabályozó kialakítása
A hazai szekunder szabályozás kialakítása során a következő szempontokat vettük figyelembe: 1. A szabályozásba csak hőerőmüvekvonhatók be, mivel a magyar villamosenergia rendszerben nincsen számottevő vízerőmű kapacitás. 2. Az erőmüvek csak mint komplex egységek szabályozhatók,az előirt összteljesítmény blokkonkénti szétosztását a helyi terheléselosztó automaták végzik. A digitális elvű terheléselosztó automatáknál a program futási ideje 1 sec, vagy ennél kisebb. 3. Parancsátvitelre a DIDÓ rendszer szolgál, melyen csak MW parancsok vihetők át, melyek • ;í v
felfrissülési ideje erőmüvenként min. 1,2 sec. 4. Biztosítani kell, hogy a szabályozást lehetőleg maximális blokkszámmal végezzük. Ezt a feltételt az erőmüvi terheléselosztó automatáknak is teljesíteniük kell. 5. a szabályozásból eredő blokkmozgások száma lehetőleg minimális legyen. A gazdaságos terheléselosztás és a frekvencia csereteljesitmény szabályozás algoritmusainak kapcsolatánál ügyelni kell a r r a , hogy az érkező parancsok ellentmondásba ne kerüljenek /pl. a gazdaságos terheléselosztás egy erőmüvet felfelé, mig a frekvencia-csereteljesitmény
szabályozó lefelé mpzgat/.
6. A szabályozott erőmüvek szabályozási tartományainak kimerülésekor a közvetlen DIDÓ kapcsolattal nem rendelkező erőmüvek is bevonhatók legyenek a szabályozásba olymódon, hogy azok a parancsot az OVT diszpécserétől telefonon kapják, de a parancs értékét a szabályozó ha-
•' i f:.;
tározza meg és közli a diszpécserrel. 2 . 1 . A frekvencia-csereteljesitmény
f'í
szabályzó algoritmusa
A szabályozó algoritmusa az ismert hálózati jelleggörbe elv alapján épült fel. Az АСЕ területi hibajelet а д Р csereteljesitmény eltéréséből és a ^f hálózati frekvencia eltérés értékéből képezzük. /4. ábra jelöléseinek megfelelően/: АСЕ = / I Т. - T o / + K/FQ - F/ ahol
IX T. - T / = ^ P a tényleges /mért/ import az import menetrendi /tervezett/ értéke
178
/1/ /2/
1
tfa
:• fi.
/F Q - F t / = Д f
/3/
F F
= a névleges hálózati frekvencia • a névleges /mért/hálózati frekvencia. Mint azt a 2.2, fejezeti, pontjában már emiitettük, a szabályozásba csak hőerőművek vonhatók be, ami azt is eredményezi, hogy a szabályozónak figyelemmel kellé kisérnie a tényleges terhelések, és a gazdaságos terheléselosztás által meghatározott optimálisnak tekintett pontok közötti eltérések alakulását. Ennek figyelembevételére vezessük be az n
n
AR = АСЕ -
Ti
bi i
t •
mennyiséget, ahol J 3
n
az i-ik erőmű tényleges fejlesztett teljesítménye
Ti bi
Az i-ik erőmű optimálisnak tekintett teljesítménye /ezt határozza meg az ELD algoritmus/;
G fei csak a szabályozható blokkokra vonatkozik,
1:
= a kombinált szekunder tercier szabályozásba bevont erőmüvek száma. A 2 , 2 . fejezet 2. pontja szerint az erőmű csak mint komplex egység szabályozható. Ez más
/
\
•
szóval azt jelenti, hogy az OVT-ből küldött parancsnak két komponensből kell állnia: a/ az erőmű szabályozható blokkjaira előirt teljesítmény értéke, Ъ/ а nem szabályozható blokkok termelt teljesítménye. /A fentiek részletes indoklása az
[ l ] tanulmány VTE és ETEL terheléselosztó automatákról
szóló fejezeteiben található./ A /2/képlet nem adja meg helyesen a hibajelet, mivel Gj. csak a szabályozható blokkokra vonatkozó gazdaságos érték, de az erőműben lehet egy vagy több üzemelő, de technológiai okok miatt nem szabályozható blokk. így a /2/ képletet módositani kell T"t
ci n
/G
Í
ISI
. T
AR = АСЕ - У /Р_. - Gm./ £— Ti
/6/
= az egyes erőmüvek szabályozható teljesítménye G u i = az erőmű nem szabályozható teljesítménye. А /Д/ egyenletet átrendezve megkapjuk a szabályozó alapegyenletét:
ahol G
n
AR = АСЕ
/G . b
u
- G T ./
.
/7/
A /7/ egyenlet a A P pillanatértékét veszi figyelembe. Az igy felépített szabályozó nem teszi lehetővé a kooperációból fakadó előnyök kihasználását, ezért д Р helyett annak integrálját szokták figyelembe venni /következő szabályozó/. IACE = Ci AR = IACE +
/8/
dt
G
ui "
G
Ti/
/9/
Az igy meghatározott AR /Area Requiverement - területi igény/kerül a szabályozott erőmüvek közölt szétosztásra. A szétosztás az erőmüvek termeléseinek arányában történik.
179
' . • ; •
t, \
m .3 •1
• ':
Ehhez először a részvételi együtthatókat kell meghatározni G
1.
Ti n
G
ni
/10/
Z
1=1 ahol 1. = a részvételi együttható G T i = az erőmű tényleges teljesítménye az erőmű nem szabályozható teljesítménye á ,. És végül a DIDO adón továbbított parancs értéke: Si
I.
ahol G | G-. .
bi
A R
ki
/И/
új parancsjel a gazdaságos elosztásból eredő úgynevezett munkaponti érték а nem szabályozható termelés.
A szekunder szabályozás hatásvázlatát az 5. ábrán követhetjük végig. 2.2. A frekvenci-cseteteljesitmény algoritmussal
,: I
szabályozó kapcsolata a távméréseket feldolgozó
A szabályozónak /programnak/lényeges bemenő adatai a telemechanikai csatornákon érkező távmérések és távjelzések. Ezek: - Erőmüvi összteljesítmény mérések - Erőmüvenként a nem szabályozható teljesítmények mérése - Kooperációs pontok az export-import MW és energiaértékek illetve tévszámlálások - Erőmüvek üzemelő blokkjainak száma - Erőmüvek nem szabályozható blokkjainak száma. A felsorolás első három tagja távméréseket, mig az utolsó kettő távjelzéseket jelent. A telemechanikai csatornák, adatátviteli és mérő-illetve átalakító berendezések meghibásodásaatávmértadathibájáhozvezet. Ezek egy része a mérések feldolgozása során kiszűrhető, és így a mérés státusza "hibás" lesz. A szabályozó a "hibás" státuszú adatokat nem fogadja el, hibás, megbízhatatlan adatokra on-line szabályozás ugyanis nem építhető fel. Amíg a távmérés státusza "jó" -ranemvált, a szabályozó szünetelteti a működést, majd a "jó" státusz megjelenése után a szabályozó folytatja a működését. A leállás utáni újraindítás zökkenőmentessé tétele érdekében az újraindításkor au IACE-et képező Pl szabályozó integrátorának kezdőértékétújra kell állítani. A kezdőérték beállításának alapelve, hogy a szabályozó újraindításakor a kimenő parancs megegyezzen az erőmüvek aktuálistermelésével. 3. A szekunder és a tercier szabályozó közötti kapcsolat felépítése A 2 . 2 . fejezet5. pontjában már meghatároztuk a két szabályozó közötti kapcsolat fő jellegét. A blokk illetve erőmüvi mozgások minimalizálása rendkívül lényeges lehet az erőmüvi termelési költségek szempontjából. A gazdaságos terheléselosztás a statikus növekményköltségeken alapul, és nem veszi figyelembe a blokk mozgásából származó többletköltségeket.
180
ííí-v
I
• # .
A két szabályozó közötti kapcsolat jó megszervezése ill. a szekunder és tercier szabályozások egyetlen komplex szabályozóba tömörítése egyik fő törekvésünk volt a tervezés során. A két szabályozó közötti információcsere lehetőséget ad a r r a , hogy a szabályozók pontosan ismerjék egymás belső állapotait. így elkerülhető például az, hogy a gazdaságos terheléselosztás egy erőmű felé leterhelő, mig a szekunderszabályozás felterhelő parancsot küldjön, A két szabályozó közötti kapcsolat főbb vezérlői: 1, A gazdaságos terheléselosztó algoritmus blokkolja a szekunder szabályozót, majd az új gazdaságos értékek meghatározása után működését ismét engedélyezi. 2. A szekunderszabályozó ismeri az összes erőműre meghatározott optimálisnak tekinthető termelési értéket, és esetenként indíthatja a gazdaságos terheléselosztási számításokat. 3. A szekunder szabályozó minden egyes gazdaságos terhelés elosztási ciklus után felülbírálja saját kimenőjelét, hogy a /19,24/ formulákkal meghatározott P. parancsjelben G ^ esetleges változása taiatt ugrás ne legyen. 4, A szabályozók kialakítása, kapcsolata a diszpécserrel
?
A szabályozót a KIDIC-80 folyamatirányító számitógépben valósítottuk meg. Az algoritmus /a szekunder szabályozás algoritmusa/ hibajel adaptív algoritmus, a hibajel kiszabályozásához szükséges minimális szabályozási időre optimál/ugrásszerű zavarójel esetében/, ami stacioner üzemben egy kb. 10 sec-os becslőszürő segítségével az export-import teljesítmény mért értékének átlagát igyekszik a menetrendi értéken tartani. A szabályozó a kezelő diszpécserrel az 1. ábrán látható display képpel tart kapcsolatot. Ezen a képen adhatókmeg az egyes erőmüvek növekményköltség-görbéinek adatai, szabályozási módok, stb. Ugyancsak itt láthatók olyan fontos üzenetek, mint a D1DO adók, adatátviteli csatornák meghibásodása, stb. IRODALOM [1] [2] [3} [4] £5J
LŐJ [7] 1.8]
182
BECHTOLD B.-KOVÁCS K.: A magyar villamosenergiarendszer központi teljesítmény szabályozó rendszerének kialakítása 1-Й. VE1KI tanulmány 1976. KOVÁCS X.-LÉDER J . : A magyar villamosenergia rendszer frekvencia-csereteljesitmény szabályozó rendszerének kérdései VEIKI tanulmány 1974 BME EÁI Villamosmüvek Tanszéke: A hazai kooperációs szabályozási rendszer követelményeinek kialakítása I-II. BME tanulmány 1973-1974. BME EÁI Villamosmüvek Tanszéke: A hazai kooperációs szabályozási rendszer követelményeinek kialakítása 11-2; Ш-3 BME tanulmány 1975. Dunamenti Hőerőmű Központi terheléselosztó berendezésének EMG 666 kalkulátor bázisú real-time mérés adatgyűjtő és szabályozó rendszere XII. Ipari elektronikus mérés és szabályozás szimpózium 1975.p. 197-206. THOMAS,E.B.-NANNtNG,C.: Area automatic generation control bymulti-pass dynamic programing IEEE Transactions on PAS Vol PAS-96-No,5. 1977.p. 1460-1469 LUENBERGER,D.G.: A simple polinomial estimator IEEE Transaction on Automatic Control Vol AC 12 No 2. p 211-212 HAPPjH.H.: Optimal power dispatch - comprehensive survey IEEE Transactions on PAS Vol. PAS-96 No.3.p.841-850
A-v
Kovács József - dr.Weingaxt Ferenc
ч
?;i v :
SUGARAS KÖZÉPFESZÜLTSÉGŰ HÁLÓZATOK KOMPLEX VÉDELME ÉS AUTOMATIKAJA
Az elektronikus Integrált áramkörös védelmek és hálózati automatikák kutatás-fejlesztésének területén elérkeztünk ahhoz a határponthoz, ahol a különböző feladatokat ellátó egyedi készülékekből álló család legfontosabb tagjai már megvalósultak, és minden feltétel adott a komplex berendezések fejlesztéséhez. Ezek közül elsőként a középfeszültségű hálózatokon alkalmazható berendezést fejlesztettük ki, amely alkalmas az összes védelmi és automatika funkciók" ellátására, egyrészt a sugaras kábelhálózatokon /ET1VA-10/, másrészt a sugaras szabadvezetéki hálózatokon /ETIVA-20/. J.Kovács - dr.F.Weingart COMPLEX PROTECTION AND AUTOMATICS OF RADIAL MEDIUM VOLTAGE NETWORKS In the field *-л ?h and development of protections and automatics based on integrated circuits we heverd. =.. ue point where the most important units of a family developed for different tasks have been realized and everything is given for the development of complex equipments. The first unit to be developed was a unit applicable on medium voltage networks, being able to perform the functions of all protective and automatic devices in radial cable networks /ET1VA-107 as well as in radial overhead networks /ETIVA-20/. , r J.Kovács. - dr.F.Weingart KÓMPLEXERSCHUTZUND KOMPLEXE AUTOMATIK VON M1TTELSPANNUNGSNETZEN PAD1ALER STRUKTUR •AufdemGebietder Forschung und Entwicklung der mit mtegrterten Schaltkreisen aufgebauten Schutzetnrichtungen und Netzautomatiken haben wir den Punkt erreicht, wo die wichtigsten Glieder: der verschiedenen Aufgaben lösendenEinzeleinrichtun,gen schon realisiert sind und allé Vorbedingungen zur Entwicklung der komplexen Einnchtungen gegeben sind. Als erste haben wir die in Mittelspannungsnetzenverwendbare Emrichtung entwickelt» die samtliche Schutz-undAutomatikfunktionenversehenkann, sowohlmradialenKabelnetzen /ET1VA-10/ als auch m radialen Freileitungsnetzen /ETIVA-20/. Ковач, йожвф - д-р Ввйнгарт, «врвнц КОНПЕНСНАЯ ЗАЩИТА И АВТСШАТИКА РАДИАЛИШХ СЕТЕЙ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ В области исследования технического развития защит с электронным интегральрташ шихроохеиами я автоматик для сетей в настоящее вреня дошли до той предельной точви, где саиые оуцеотвёняне элеивнты ошвввгаа, о о сюящего из индивидуальных устройств, ввполня&цих различные задачи, уже реализованы и все условия дана для разработки комплексного устройства. ' Из упомянутых впервые развито устройство для пршенания в сетях ореднем напряжения, которое пригодно для выполнении всех защитных функций и задач автоматики как в радиальных кабельных сетях (ЭТИВА-Ю), так и в радиальных оэтях воздушных линий {ЭТИВА-20).
183
'f
,~г -
í • p .
!
Ш
A komplex készülékek az elektronikus védelmek kedvező tulajdonságain túlmenően az üzemeltetőkrészére további járulékos előnyöket biztosítanak. Ezek közül elsőként említhető a lényegesen kisebb helyigény. Ez nem csak az elektronikus - elektromechanikus relék közti - különbségekből adódik, hanem abból is, hogy egy nagy relétáblát elfoglaló különféle egyedi készülékekszolgáltatásaitmostviszonylagkisméretü doboz teljesiti. Ebből következnek a további előnyök i s , nevezetesen az egyszerű kezelhetőség, az üzemzavari események és működések világos áttekinthetősége és kiértékelhetősége. , Az ET1VA-10 típusjelű berendezést 10 kV-os hosszanföldelt kábelhálózati leágazások kiszolgálására fejlesztettük ki, a készülék felépítéséhez az 1. ábrán feltüntetett primer diszpozíciók szolgáltatták az alapot. A 10 kV-os ikerkábel-leágazás /a. ábra/ egy közös megszakítóval /M/közös áramváltón /Á.v.k./ és fojtótekercsen / F / keresztül csatlakozik a 10 kV-os gyüjtősinre, A megszakító /M/ két független kioldó tekerccsel rendelkezik. Л közös szakaszhoz két kábelág egy-egy terhelésszakaszolóval /T/ kapcsolható, amely zárlati áramotnem szakithatmeg. Az ikerágak közül csak az egyikben van áramváltó /Á.V.á./ beépítve a zárlatos ág kiválasztása céljából, A b . ábrán a közös fojtótekercsre külön-külön megszakítóval és áramváltóval csatlakozó több, maximum négy, egyedi leágazásos diszpozíciót tüntettük fel. - Az ET1VA-20 típusjelű berendezés 20 kV-os kompenzált hálózatok szabadvezetéki leágazásainak védelmi és automatika feladatkörét látja el. - Mindkét ET1VA tipus négy fő részből áll: 1. Alapvédelem 2. Tartalékvédelem 3. Visszakapcsoló automatika /ETIVA-10-nél a hibás kábelág kiválasztó egységgel, ETIVA-20-nál zárlatfajtától függő programozással/ 4. Üzemkészség ellenőrző Az ET1VA-10 blokkvázlata a 2. ábrán, az ETlVA-20-é pedig a 3. ábrán látható.
if- f
\
á\
I a.) 1. ábra
Hasonló kapcsolás /I > / szolgál a zérussorrendü áramok érzékelésére a földzárlatok hárítása céljából. Mindkét érzékelő közös időmüvet / t j / vezérel. Az ETIVA-20-nál az alapvédelem még egy második, nagy árambeállitású gyorskioldó fokozatot is tartalmaz /I ^> /. Az áramérzékelők és az időmü aranyérintkezős nyomógombok segítségével programozható a kívánt megszólalási értékekre, így a fokozott megbízhatósági igényekneknem megfelelő potenciométerek kiküszöbölhetők. A beállított értékeket meghaladó zárlati illetve zérussorrendü áramok fellépése ese-
'
-
Az alapvédelem ETIVA-10-nél kétfázisú, zérussorrendü áramérzékeléssel kiegészített túláram-idővédelem, amely a főági közös áramváltó relémagjára csatlakozik. A galvanikus leválasztást és szintcsökkentést biztosi tó közbenső áramváltóról maximum kiválasztós egyenirányitás' után 120/lOkV kapott, a zárlati árammal arányos feszültséget a zárlatérzékelő egység/l > / értékeli. 10kV-os gyújtósin :
s
1 1
• iV- -"
tén világító diódás maradó látjelzők mutatják a zárlati eseményeket. Az alapvédelem megszólásakor a készülék a megszakitó első kioldó tekercsére /Ki l/ ad kikapcsoló parancsot.
fe\^
A tartalékvédelem az alapvédelemhez hasonló túláram-idővédelem azzal az eltéréssel, hogy a főágiáramváltó müszermagjára csatlakozik és az ETlVA-10 esetén még kétlépcsős időmüvei is / u é s W rendelkezik. A t, időmü késleltetési értéke a tartalékvédelmi feladat követelményeinek megfelelően álUtható be és a megszakító második kioldó tekercsére /Ki 2/ ad kik&pcsoló parancsot. A t 3 időzítéssel a 10 kV-os gyüjtősint tápláló transzformátor kapcsolható ki a leágazási megszakitó beragadásakor. Tartalékvédelmi kioldás esetén, mivel az egyértelműen az alapvédelmi zárlat hárítás elmaradását jelenti, a visszakapcsoló automatika reteszelő parancsot kap, igy a kikapcsolás végleges.
Í
V:
У
••i
I'
A visszakapcsoló automatika a középfeszültségű hálózatok komplex berendezéseinek fontos eleme, amelynek a védeni kívánt hálózati rész jellegétől függően különböző követelményeket kell teljesítenie, A középfeszültségű kábelleágazásoknak a jelenlegi gyakorlat szerint az 1. ábrán feltüntetett két alaptípusa van: az ikerkábeles kiépítésű kettős kábelcsatlakozás, és a középfeszültségű gyüjtősinre közös fojtótekercsen keresztül csatlakozó több /maximum Д/ leágazást tartalmazó kábelcsatlakozás. A szabadvezetéki leágazások primer diszpozíciójukban egységesek, viszont a kábelleágazásoktól jelentős mértékben eltérnek. Egyrészt a hálózat csillagpontjának más tipusű kezelése, másrészt a vezeték szigetelése és a vezetékparaméterekben mutatkozó alapvető különbségekmiatt. A fentiek a visszakapcsoló automatika háromféle változatának kifejlesztését tették szükségessé. Az ikerkábeles leágazásokra háromlépcsős visszakapcsoló automatika hibás kábelág kiválasztó egységgel kiegészítve, a közös fojtótekercses kábelleágazásokra kétlépcsős visszakapcsoló automatika, a szabadvezetéki leágazásokhoz kétlépcsős, a fázis- és földzárlatokra külön-külön programozható visszakapcsoló automatika készült. Az egyes automatikákat az alábbiakban ismertetjük. Háromlépcsős visszakapcsoló automatika hibás kábelág kiválasztó egységgel Az automatika teljes programja a 4. ábra alapján követhető.
:'• I
k
BE
-ff-
KI tz<5s í • •"
r
LV
kk
I\
(tsz)
4. ábra
i'
:
előkésleltetési idő; értéke 150-300 msec, két fokozatban álUtható t : az alapvédelem időmüvén beállítható szelektív időkésleltetés /t, / sz X : a gyors visszakapcsolás holtideje; 0,4-1,95 sec-ig álUtható GV a lassú visszakapcsolási holtidő; 10-87,5 sec-ig álUtható hibás kábelág leválasztása HKL: DEF: definitív kioldás
-sí 14
187
I: I
в.. A visszakapcsolási programok közül tetszőlegesen választhatók ki a hálózaton alkalmazott megszakítóknak és a kívánatos üzemvitelnekmegfelelők, emellett választani lehet a definitív kioldás időzítésének szelektív vagy pillanatkioldás jellege között is. Ez utóbbi választás feltételhez kötött. Ha a beállított programban nincs egy korábbi szelektív időzitésü kioldás /a második lassú visszakapcsolás bénitvavan/, akkor adefinitiv kioldás mindenképpen szelektív lesz. A müködtetőnyugtázó-kapcsolóval történő/kézi/ zárlatra kapcsolás esetén, az automatika feltétel nélküli, szelektív időzitésü definitív kioldást ad. Amennyiben tartalékvédelmi kioldás hárította a zárlatot, az automatikus visszakapcsolás reteszelődik, igy ez a kioldás is definitívnek minősül. A meghibásodott kábelág terhelés-szakaszolójának kikapcsolása a .második lassú visszakapcsolási holtidőben, árammentes állapotban történik. A fenti feltételeknek eleget tevő visszakapcsoló és hibás kábelág kiválasztó automatika blokksémája az 5. ábrán látható.
alapvédelem
ИМ,
alapvédelem Ki szel.
Kioldó egység
" \
• megszakító Ki 1
Bekapcsoló egység
MNT Be
• megszakító Be
GVA Emlékező áramkör
Hibqs ká-t belág A/ió/. automatika
" 7 teljesitmény_ szakaszoló Ki
LVA tartalékvéd Ki program
Retesz Számláló és progr. választó
kábelág védelem 5. ábra Visszakapcsoló automatika egyedi és közös fojtótekercsre csatlakozó kábt-ifeágazásokhoz Az automatika lényegében az előbb ismertetett készülékek egyszerüsitett változata. A hibás kábelág kiválasztó egység ezesetben nyilvánvalóan feleslegessé válik. A kétlépcsős visszakapcsolást pedig olymódon állítjuk elő, hogy a két lassú visszakapcsolási ciklus közül valamelyiket bénítjuk. A bénítandó ciklus kiválasztása annak megfelelően történik, hogy a szelektív kioldást melyikvisszakapcsolásutánkivánjukvégrehajtani.
A második lassú visszakapcsoló fokozat bé-
nitásával automatikusan a definitív kioldás lesz szelektív. Amennyiben a lassú visszakapcsolás
188
Í
t
előtt kívánatos a szelektív időzitésü kioldás, úgy az első lassú visszakapcsolás bénitandó a háromlépcsős visszakapcsoló automatikában. Ez utóbbi esetben mód van pillanatmüködésü vagy szelektív definitív kioldást választani. A két változat között üzemviteli megfontolások alapján lehet dönteni. Kétlépcsős visszakapcsoló automatika szabadvezetékekhez Mivel a középfeszültségű szabadvezetéki hálózataink általában kompenzáltak, az egyfázisú földzárlatok és a fáziszárlatok háritási módjukban alapvetően különböznek egymástól. A háritás módja mellett különbség van a sikertelen visszakapcsolások utáni beavatkozások formájában is /pl, földzárlatos üzem tartása/. A fázis- és földzárlatok esetén a visszakapcsoló automatika elvárt működése különböző lehet. Ennek megfelelően alakítottuk ki az ETIVA-20 típusban alkalmazott visszakapcsoló automatikai. Az egyszerű kezelhetőségmiatt a fáziszárlati és a földzárlati program külön állítható, azonban az előbbinek prioritása van. A földzárlati hibahely behatárolása miatt a kézi bekapcsolás esetén bekövetkező zárlatok után is eltérő módon kell az automatikának beavatkoznia fázis- és földzárlatkor. Fentiek figyelembevételével a teljes program fáziszárlat esetén a következő:
BE
"1 i
KI
-if-
b
ív
6. ábra aholt ek" sz'
DEF:
előkésletetett kioldás; /állítható 25-175 msec-ig/ időzítés nélküli /pillanat/ kioldás az alapvédelem szelektív időkésleltetése /ez értelemszerűen vagy l,-^-* fokozat indítja az automatikai ez az idő t « 0 / , ' gyorsvisszakapcsolási holtidő; állítható 0,4--1,95 sec-ig lassú visszakapcsolási holtidő; állítható 10-87,5 sec-ig definitív kioldás
vagy ha az
Földzárlat esetén az automatika működése megegyezik a 6. ábrán feltüntetettel azzal a különbséggel, hogy sikertelen lassú visszakapcsolás esetén az azt követő esemény nem minden esetben definitív kioldás, hanem - amennyiben földzárlatos üzemet kívánunk tartani - "Földzárlat" hibajelzés és a földzárlati áramnövelS ellenállást kapcsoló automatika tiltása. Az egyes kioldások jellege programkapcsolókkal állítható be, azonban bármilyen beár.'tást programozunk, az automatika működése során legalább egy szelektív kioldást beiktat. Amennyiben a programozásbannam szerepel szelektív kioldás, úgy ez automatikusan az utolsó /definitív/ kioldás lesz. Kézi bekapcsolás esetén amennyiben a bekapcsolástól számított 5 mp-en /emlékezési idő/ belül zárlat következik be, fáziszárlat esetén szelektív időzitésü definitív kioldás, földzárlatnál szelektív időzítéssel FÁVÁ tiltás + "Földzárlat" hibajelzés következik be.
189
Mind a gyors, mind a lassú visszakapcsolási ciklus bénitható mindkét zárlatfajta esetén. A fáziszárlatos Üzemmódnak - mint korábban már említettük - prioritása van, A visszakapcsoló automatika blokkvázlata a 7. ábrán látható.
itízi
alapvédelem Ki
i
<áziszártat'szel,J!%g!*x wm r földzáríat pill. ffl$!
Kioldó egység
1
'
_
Wzórlat szel. ^ 1
•
и icyыипни I\I
FÁVÁ tiltás* ,rold<'anathlxjet, ^ - mepszakító Be
MNT Be Emlékező áramkör
Bekapcsoló egység Számláló pr. földiád és progr, választó
i
Ш
GVA J
GVA —• •• (FN zárlat)
(taziszartat)
LVA (láziszórlat)
Retesz
Г
—• LVA 1—> (FN zárlat) i
7. ábra Az üzemkészség ellenőrző egység /ÜKE/ folyamatosan figyeli az ET1VA berendezésekhez csatlakozó külső szekunder vezetékhálózat épségét. A komplex berendezések várhatóan nagy üzembiztonsága mellett a téves működések illetve a működés elmaradások nagyrészét a külső szekunder hálózaton fellépő hibák okozzák, ezért azok azonnali jelzése üzemviteli szempontból nagyon fontos feladat. Az üzemkészség ellenőrző egység három fő funkciót lát el: - Az ETlVA-10-nél az M1+, M2+, J+ és a belső 15 V-os feszültségeket, az ETlVA-20-nál az M+, TM+, J+, K+ valamint a belső 15 V-os feszültségeket ellenőrzi. - Vizsgálja a megszakítót működtető áramkörök épségét a Kil, Ki2 és Be tekercsekig bezárólag. Ez úgy történik, hogy ellenőrző feszültséget ad ki az állomási egyenfeszültség minusz kapcsára és azt vizsgálja, hogyez a feszültség a működtetést végző belső read relék érintkezőihez visszaérkezik-e? - Az alap- és tartalékvédelmet tápláló áramváltókörök ellenőrzése céljából a készülék összehasonlítja a relémagról valamint mérőmagról bejövő áramok nagyságát. Az ellenőrzés már O.lx^ ár amok felett hatásos. A két áram közötti különbség észlelése után kb. 5 s-os késleltetéssel jelenik meg a hibajelzés. Így a zárlati áramtartományban a relémag-müszermag között fellépő áramkülönbségek nem adhatnak felesleges riasztást. Az ÜKE egység bármelyik fenti hiba esetére a külső hibajelző működtetéséhez nyugvó áramú kontaktust ad, melyet célszerű váltakozó feszültségről táplálni. így bármelyik egyenfeszültség eltűnésekor i s működőképes marad a rendszer. Az ETIVA készülékben levő látjelzők alapján a hiba fajtája pontosan meghatározható.
190
?•'•
1t Í.Í--
Az üzemkészség ellenőrző egységgel - amely az automatikához csatlakozó be- és kimenő köröket ellenőrzi - tulajdonképpen szerves egységet alkot a belső ellenőrző egység, amely lehetővé teszi a készülékek ellenőrzését és próbáját mind élesen, mind a kimenő parancsok bénitott állapotában. Az ellenőrző egység kialakításánál fontos szempont volt az, hogy a készülékpróbák ideje alatt sem maradhat a védendő objektum védelem nélkül. Ezért a tartalékvédelmi rendszer még kimenő parancsok bénított állapotában történő vizsgálatánál is üzemkész marad, A belső ellenőrző rendszer olyan egyszerű nyomógombos próbát tesz lehetővé, amelynek elvégzésével valamennyi védelmi- és automatika áramkör ellenőrizhető, Az egység vázlata a 8. ábrán van feltüntetve. A 8 /a ábrán a védelmi érzékelő elemekre ható .prőbaáramkört, a 8 /b ábrán azt a kiegészítő áramköri egységet láthatjuk, amely a vakpróba végrehajtását teszi lehetővé, illetve a próba befejezésekor valamennyi billenőáramkört alapállapotba állítja vissza.
Ellenőrző 1 nyomó- l - | gomb
kezdeti feltétel tiltás
1
— GND
GND 8. ábra
A8/aábrán feltüntetett 1 és 2 jelű késleltethető NAND kapuk 1-0, ill. 0-1 átmenetekor adódó különböző késleltetési ideje biztosítja azt, hogy a kioldás tiltása biztonsággal korábban jelenjen meg és tovább tartson mint az érzékelő elemek bemenetére kerülő ellenőrző jel. A 8/b ábra szerint kialakított áramkör egyrészt alkalmas a tápfeszültség bekapcsolásakor szükséges kiindulási állapot beállítására /a bekapcsolás után a 2 inverter kimenetén-logikai 0 szint jelenik meg/ másrészt a vakpróba nyomógomb benyomásakor az L jelű világító dióda figyelmeztet arra, hogy a készülék alapvédelmi kioldása bénított. Üzemi tapasztalatok Az ET1VA-10 prototípusát 1976 májusában szereltük fel üzemi tartampróbára a Budapesti Elektromos Müvek Kaszásdűlői 120/10kV-os állomásán egy ikerkábeles leágazásba. Tekintettel arra, hogy a felszerelést egy nagyon alapos laboratóriumi kisérletsorozat előzte meg, a prototípus az üzembehelyezés pillanatától kezdve éles üzemben dolgozott. A kábel nyomvonalának környékén folyó különféle építési és földmunkáknak következtében a több mint egy éves tartampróba alatt nagyon sok működést tudtunk regisztrálni. Ezek a külön e célra beépített zavaríró berendezés segítségével jól kiértékelhetők voltak.
191
ч
I Összesen.93 esetben indult a védelem. Három esetben történt GVA ciklussal hárított zárlat. Három újabb esetben GVA+LVA1 ciklussal történt a háritás. Hat esetben GVA+LVA1+LVA2 és ágkiszakaszolással állt helyre az üzem. Teljes ciklussal definitív kioldás öt esetben jött létre. Kézi működtetéssel végzett zárlatra kapcsolás és azt követő definitív kioldás hat esetben fordult elő, A működések négy kivételtől eltekintve teljesen hibátlanok voltak. Ez utóbbi négy - üzemviteli szempontból kifogásolható - működést előre nem látható speciális primer zárlati jelenségek okozták. Ezeknek a hatását is kiküszöböltük azonban a prototípussal szerzett tapasztalatok alapján készültnullszériánál,melybőlmár több készülék üzemel hosszabb ideje az ELMÜ hálózatán igen jó eredménnyel. Meg kell emlékezni arról, hogy a készülék kifejlesztésének periódusában és főleg az üzemi tartampróbák során az ELMÜ védelmes szakemberei részéről nagyon sok értékes segítséget kaptunk és joggal mondhatjuk, hogy az ET1VA család létrehozása szép példája a kutató és üzemeltető szoros és folyamatos közreműködésének.
j.
192
SZÁMÍTÁSTECHNIKA A fejezet cikkeinek szerzői
DR.BÓKY BÉLA a műszaki tudományok kandidátusa tudományos főosztályvezető
BÖSZÖRMÉNYI LÁSZLÓ tudományos munkatárs
BR.HORNIÁK. GÁBOR \, a műszaki tudományok kandidátusa tudományos osztályvezető
195
ű
Dr.Bókay Béla STATIKUS STABILITÁS ELLENŐRZÉSE A KISLENGÉSEK MÓDSZERÉVEL A hálózatszámitási programok kiegészítéseként, csatlakozva a már meglevő szimulációs modellhez, a kislengések esetére linearizált rendszer vizsgálatára számitógépes programot dolgoztunk ki. A program gépenként nyolc állapotváltozó figyelembevételét teszi lehetővé, és mód van a generátor feszültségszabályzók, illetve turbinaszabályzók leképzésére i s . Meghatározva az állapotmátrix sajátértékeit, kritikus helyzetben lehetővé teszi a program a rendszer stabilitásának ellenőrzését.
Dr.B.Bókay CONTROL OF STATIC STABILITY BY THE METHOD OF SMALL OSCILLATIONS In addition to the network computation programs a computer program connected with the existing simulation model has been elaborated to Investigate the linearized system for the case of small oscillations. The program enables 8 state variables to be considered for each aggregate and it i s possible to represent the generator voltage regulators and turbine regulators as well. By determining the eigenvalues of the state matrix the program makes it possible to control the stability of the system in a critical situation.
Dr.B.Bókay KONTROLLE DER STAT1SCHEN STAB1L1TAT MIT DER METHODE KLEINER WINKELSCHWINGUNGEN Es wurde fiir die kleinen Winkelschwlngungen zur Untersuchung des linearisierten Systems einRechnerprogrammentwickelt. Dieses Programmgehörtzudem vorhandenen Simulationsmodell als eine Erganzungdes Netzrechnerprogrammes. Das Programm ermöglicht die Berttcksichtigung 8 Zustandsvariables auf jeder Maschine, sowie auch die Abbildung der Spannungsregler des Generators und der Turbinenregler. In der kritischen Stellung gewahrleistet das Program die Kontrolié der System stabilitatmittels der Bestimmung der eigenen Werte des Zustandsmatrix.
д-р Бокаи, Бела ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛЬНОСТИ С ПОНОИЫ) МЕТОДА МАЛЫХ В качеотве дополнения к программам расчёта оетей, присоединять к существующей уже ошуляциошгой модели, н а ш разработана програшш для ЭВМ, олужадая для иооледования линейных оиотеи при малых колебаниях. Програыиа по каждой машгае позволяет учёт 8-и переменных ооотояний, а также отображение регуляторов напряжения генератора и регуляторов турбины. Определив собственные значения матрицы ооотояния, в критичной положенин можно контролировать программу и устойчивость ояотеш.
194
t!
A VEIKI R-ЛО típusú számitógépének üzembehelyezésével egyidőben, 197 A fovaszán kezdődött az OMFB megbízásából és támogatásával az a többéves kutatási - fejlesztési munka, amelynek célja egy ESZR elemekre alapozott távadatátviteli hálózat kialakítása volt. A Nehézipari Minisztérium információs rendszerének /NIM1NFO/ részét képező NIMFORM távlekérdező rendszert a Nehézipari Minisztérium megbízásából hoztuk létre. A VIDEOTON Fejlesztési Intézettel /VIF1/ közösen kialakított R-10 alapú adatátviteli vezérlő egységből /VT-55OOO/, postai átviteli vonalakból és VIDEOTON terminálokból álló távadatátviteli hálózat kísérleti üzemét 1976 szeptemberében indítottuk be. Az R-40 számitógép és a VT-55000 hardware szintű illesztését biztosító CCA /csatornacsatorna-adapter/ egységét a V1FI készítette; a VT-55000 software a két intézet közös fejlesztési munkájának eredménye. A terminálokon keresztül az R-40 számitógépen futó NIMFORM távlekérdező rendszer és az IBM OS CRJE távprogramozási rendszerének szolgáltatásai vehetők igénybe. Kiindulási feltételek
р
J
A fejlesztési munkamegkezdésekor már rendelkezésre álltak a távadatátviteli megoldáshoz szükséges ESZR hardware elemek, azonban ezek a nagy ESZR géptípusok esetében még nem integrálódtak egységes rendszerbe. Az ESZR számitógépek OS rendszere még nem állt rendelkezésre , A meglevő igényeket és a várható dinamikus fejlődést figyelembe véve olyan megoldást kellett választani, amely - lehetővé teszi az alkalmazásokat a távadatátviteli elemeket tartalmazó ESZR operációs rendszerek megjelenése előtt; - a hardware módosítása nélkül viszonylag tág határok között alkalmassá tehető tetszőleges nagygép oldali igények kielégítésére és ezzel - a továbbiakban könnyen átállítható az ESZR operációs rendszerek által támasztott speciális igényeknek megfelelően i s ; - leegyszerűsíti a későbbiekben megjelenő újabb termináltípusok beillesztését a rendszerbe és - az újabb termináltípusok beillesztése esetén nem teszi feltétlenül szükségessé az operációs rendszer, illetve az addigra installált alkalmazási programok módosítását. A fenti körülmények lényegében "rugalmas" csatoló elem alkalmazásával elégíthetők ki. A rendszerben a rugalmas csatoló elem szerepét a programozott kVT-55000, illetve az abban futó emulátor programok töltik be. A VT-55000 software állítja elő /emulálja/ a központi ESZR számitógép oldaláról igényelt vonal és termináltípust, miközben paramétereiknek megfelelően kezeli a rendszerhez csatlakozó fizikai átviteli vonalakat és terminálokat. A minimálisan szükséges illesztő logikán kivül az emulátor program a központi gép tehermentesítésére tetszőleges járulékos logikát is tartalmazhat, amivel bonyolultabb vonalvezérlési, hibafelderitési és -lekezelési funkciókat láthat el. A rendszer elemei A távadatátviteli rendszer /1. ábra/ hálózati részét a VT-55000 távadatátviteli vezérlő CL A aszinkron vonali csatoló egységei, VIDEOTON modemek, bérelt postai vonalak és a terminálokalkotják. A terminálok VT-340 tipusú képernyők és VTS-56100 tipusú mikroprocesszoros képernyős terminálok. Az átvitel sebessége 1200 baud. A hálózat ún. pont-pont és multipont típusú összeköttetéseket tartalmaz.
195
Az átviteli/vonali/algoritmussal és lekérdezhető állapotjelzéssel rendelkező VTS-56100 terminálok alkalmazásának szükségessége a fejlesztés során merült fel. A terminál mikroprogramját az С R-40 p С átadott specifikáció alapján a VIDEOTON А készítette. A VTS-56100 terminál teljes т kiépítésben képernyőből, billentyűzetből, felhasználók postai vonalak GÉPTEREM valamint komponensként címezhető lyukszalag állomásból és mátrixnyomtatóból áll /2, ábra/. 1. ábra A VT-55000multiplexer a CCA csaA távadatátviteli hálózat toló egységen keresztül kapcsolódik az R-40 multiplex csatornájára és ott 32 címet tartalmazó címtartományt szolgál ki. A VT-55OOO software az EMSV szupervizor programból és emulátor program/ok/ból áll /3. ábra/. központi számítógép
VT-55000
modemek
VT- 340 es VTS-56100 terminálok
Az EMSV programot a V1F1 készítette, a vezérlő és illesztő logikát realizáló emulátor program VE1KI fejlesztés. billentyűzet Az emulátor program csatornacimenként előállítja a központi gép által feltételezett vonal és készülék interface logikát: fogadja és feldolgozza a csatorna felől érkező szekvenciákat, előállítja a csatorna által igényelt szekvenciákat. A központi gép a fizikai hálózatot kezelő emulátor program által előállított logikai hálózatot látja maga előtt. Adott fizikai hálózat mellett az emulátor illyukszabg lesztő logikáját a központi gép operációs rendszere, input illetve az általa támogatott vonal- és készüléktípusok határozzák meg. Az OSZV közreműködésével helyeztük üzembe 2. ábra az IBM DOS, később pedig OS operációs rendA terminál és komponensei szerét. Mindkét rendszer tartalmazta a bérelhető programtermékek alkalmazásához szükséges alap-software modulokat. képernyő
i;
A je'enleg emulált hálózat a központi gép felől egy olyan hálózattal ekvivalens, amely az IBM 2702 adatátviteli vezérlő egységen keresztül egységesen, közvetlen pont-pont összeköttetésekkel csatlakoztatott27Д1 tipusú terminálokat tartalmaz. Az emulált hálózat módosítás nélkül lehetővé teszi bérelhető programtermékek alkalmazását. Az OS operációs rendszer felügyelete alatt, jelentős mennyiségű egyidejű háttér /batch/ feladat mellett üzemel a NIM FORM távlekérdező és CRJE távprogramozási rendszer /4. ábra/. Mindkét távadatátviteli alkalmazás a BTAM távadatátviteli elérési módszerrel kezeli a hálózat VT-340 és VTS-56100 tipusú képernyős termináljait. A két rendszer párhuzamosan üzemel, azonban az OS sajátosságaiból kifolyólag egy adott terminálról mindig csak az egyik rendszer szolgáltatásai vehetők igénybe, A NIM FORM és CRJE rendszerek kialakítása olyan, hogy az lehetővé teszi, hogy a felhasználó kezdeményezése alapján a központi gép operátora üzem közben átrendelje a terminálokat a két rendszer között.
196
II л I
, .LTS --'ль; -s- "n.~
Л lekérdező rendszer AN1MFORM lekérdező rendszer BTAM alapú terminálkezelő rtisze állandó on-line kapcsolatban van a lekérdező üzemben működő terminálokkal és előre összeállított, a lekérdező rendszer adattárában tömöritett formában tárolt teljes képernyőnyi táblák lekérdezését teszi lehetővé. A lekérdezés dialógus
üzemben folyik. A
táblák a terminálról beküldött válaszokkal egy alapértelmezés szerinti sorrendben sorra le-
Emulátor
hívhatók, végiglapozhatok. A képernyőre kivetí-
t
tett táblák tartalmazzák a lekérdezési szekven-
EMSV
cia elágaztatásihoz, illetve a keresési utak lerövidítéséhez megadható, alternatív válaszokat. Néhány rögzített jelentésű válaszkód variálásá-
Emulátor
val előre vagy visszafelé lehet lapozni, vissza lehet térni korábbi elágaztatási helyekre, illetve kilehetnyomtatnia terminálhoz csatlakozó mát-
3. ábra
rixnyomtatón az utolsónak kivetített táblázatot.
A VT-55OOO távadatátviteli vezérlő egység elemei
A rögzített jelentésű és az alternatív válaszkódok tetszőleges variálásával az alapértelmezés szerinti szekvenciától független, rövid keresési utak alakithatók ki.
lekérdező rendszer távprogramozási rendszer
í
A lekérdező rendszer adattárának feltöltése és
В T A M
rendszeres aktualizálása batch üzemben futó prog-
.8
I
ramok segítségével történik. Az aktualizáló programok
és a N1MFORM által kiszolgált NIM1NFO al-
rendszerek között az adatok forgalmazása forrás-szintű
tábladefiníciós
speciális
nyelven történik. Az
aktualizálás alatt a lekérdező rendszer nem üzemel. A lekérdezőrendszer rezidens részének operatív tárolóigénye kicsi. A rendszer csak a lekérdezés során terjeszkedik ki az un. "roll-out" funkció segítségével az aktivitástól függő mértékben. A le-
Л. ábra Az R-40 üzeme az OS operációs rendszer alatt
kérdezési ciklus után a lefoglalt operatív tárterületet felszabadítja és a "roll-in" funkció segítségével visszaadja az ideiglenesen felfüggesztett
batch jo-
boknak. А ШМ FORM lekérdező rendszer 1976 szeptembere óta üzemel. A felhasználói igényeknek és az üzemviteli lehetőségeknek megfelelően a naponta aktualizált energetikai, közgazdasági, eró'müvi, illetve hálózati adatok lekérdezését teszi lehetővé. A rendszer kezelése
egyszerű,
a működtetéséhez szükséged tudnivalókat maga a rendszer közli és ezek percek alatt elsajátíthatók . A programozói rendszer A programozóiüzemben a dialógus üzemű távolsági jobbevitelt biztosító CRJE rendszer szolgáltatásaivehetőkigénybe. A CRJE rendszer az OS rendszerszintű szolgáltatásait teszi köz-
197
э 1,
vétlenül hozzáférhetővé a terminál felhasználója számára, illetve kibővíti ezeket a szolgáltatásokat a dialógus üzemű javítási, könyvtárazási, könyvtár karbantartási, jobvezérlési stb. funkciókkal. A felhasználó a programozói üzemben - adatállományokat hozhat létre, vagy módosíthat a központi számitógépnél elhelyezett adathordozókan ; - a terminálról jobokat vihet be és azokat közvetlenül, vagy valamelyik könyvtárból, feldolgozásra besorolhatja a batch jobok közé; - a besorolt jobok mindenkori állapotát figyelemmel kisérheti és szükség esetén a jobokat vagy azok outputjait törölheti; - a feldolgozás eredményétrészben, vagy teljes egészében lekérdezheti, vagy a központi számitógép helyi perifériális egységeire irányithatja. A terminál kezelője állandó kétirányú kapcsolatban áll a központi gép kezelőjével és a rendszer összes többi felhasználójával. A rendszer működése során három alap üzemmódot különböztetünk meg. Az üzemmódok közötti váltást a felhasználó kezdeményezi. Az ún. vezérlési üzemmódban a bejelentkezési és leköszönési müveleteken kivül a felhasználó könyvtár karbantartási, jobvezérlési, információkérési, illetve output lekérdezési müveleteket kezdeményezhet. Lehetőség van előre megirt és könyvtárban tárolt terminál eljárások indítására. A vezérlési módban a szerkesztési paranccsal lehet ke zdeményezni új adatállományok létrehozását, vagy már létező és valamelyik könyvtárban tárolt adatállomány bekérését szerkesztés céljából. A szerkesztési parancs új adatállomány esetén az ún. beviteli módba, már létező adatállomány esetén pedig az ún. szerkesztési módba viszi át a rendszert. A beviteli üzemmódban történik a programok, adatok, jobvezérlő utasítások, terminál-eljárások stb. bevitele. PL/1 és FORTRAN programok esetében a durva szintaktikai hibákat a rendszer a bevitellel egyidejűleg jelzi és lehetőséget ad a hibák azonnali javítására. A szerkesztési üzemmódban már létező adatállományokon végezhetünk szerkesztési müveleteket. Lehetőségvan sorok módosítására, javítására, törlésére, illetve beszúrására. A szerkesztéshez bekért adatállományt lehet részlegesen vagy teljes egészében listáztatni, a PL/1 és FORTRAN programokat szintaktikailag ellenőriztetni és javítani. A szerkesztett adatállományt a felhasználó a saját könyvtárába letárolhatja. A szerkesztési módban is használhatók a jobvezérlési müveletek. A szerkesztés alatt álló adatállományokat a rendszer a hiba miatti leállások után /újraindításkor/ automatikusan lementi a felhasználó könyvtárába. Rendszerkiesések esetén a legnagyobb információveszteség így többnyire csak egy gépelt sorra /max. 80 karakter/ korlátozódik. A felhasználó az adatállományait az illetéktelen felhasználás ellen védheti. A rendszer kísérleti üzemét 1977 májusában indítottuk be és jelenleg két nappali műszakban áll a felhasználók rendelkezésére. A rendszer használata egyszerű, kezelését gyakorlott programozók néhány óra alatt elsajátíthatják. A rendszer további elemei A távlekérdező és távprogramozási rendszerek mind az alkalmazás, mind pedig az üzemeltetés oldaláról szorosan kapcsolódnak az R-40 batch üzeméhez. A rendszerek karbantartása, a biztonsági lementések és szükség esetén a lementett állapotok visszaállítása batch üzemű programok segítségével történik.
198
ti
к:,
A lekérdező rendszerhez kapcsolódó információs batch alrendszerek speciális outputjait, valamint a karbantartási adatokat felhasználva, batch programok segítségével történik a lekérdező rendszer adatbázisának rendszeres aktualizálása, az egyes felhasználók feljogosítása a rendszer használatára, a lekérdezési védelmi szintek beállítása, stb. A távadatátviteli rendszer ideiglenes kiesése esetén a lekérdező rendszer adatbázisában tárolt táblák a helyi perifériális egységekre is kihozhatok. Kialakítottuk a távprogramozási rendszer batch környezetből való használatához szükséges elemeket i s . Ezzel lehetővé vált a forrás szövegek /program-szövegek, adatok, jobok/ mozgatása a CRJE könyvtárak és szekvenciális vagy könyvtári szervezésű OS adatállományok között; a CRJE könyvtárak tartalomjegyzékének, valamint a könyvtárakban tárolt szövegeknek a listázása a távprogramozási üzemben megszokott formában; a CRJE könyvtárakban tárolt jobok indítása batch környezetből stb. Speciális output eszközökkel tettük lehetővé a batch környezetből vagy terminálról elindított OS jobok outputjainak beírását a CRJE könyvtárakba /további tetszőleges felhasználás céljából/, A fenti eszközök a távadatátviteli rendszer ideiglenes kiesése esetén lehetővé teszik a távprogramozási üzemben folyó munkák zavartalan folytatását, de hatékonyan kombinálhatók is a távprogramozási üzemmel, Atávlekérdezö és távprogramozási rendszerek felhasználó-orientáltak: az adott rendszer használatára feljogosított felhasználó az adott rendszerben üzemeltethető bármelyik terminálnál bejelentkezhet és megkezdheti a munkát. A saját adatainkivül egyéb adatokhoz csak abban az esetben férhet hozzá, ha arra az adat tulajdonosa őt feljogosította. A bejelentkezés, valamint az adatokhoz való hozzáférés jogosultságát a rendszer különkülön ellenőrzi.
A jelen cikk a Böszörményi L., Horniák G . : "Az ESZRR-40 számitógépnél megvalósított távadatátviteli rendszer összefoglaló ismertetése" cimü kutatási jelentés /52-94-009-2, VE1K1, Budapest, 1977. május/ felhasználó-orientált fejezeteinek felhasználásával, illetve kiegészítésével készült. A jelentés ezen kivül tartalmazza a VT-55OOO software részletesebb specifikációját, valamint a kapcsolódó tanulmányok és jelentések listáját.
*
j
199
Böszörményi László - dr.Horniák Gábor A VE1K1 R-40 SZÁMÍTÓGÉPNÉL MEGVALÓSÍTOTT TÁVADATATVITELI RENDSZER A cikkben ismertetjük a VEIK1 és a VIDEOTON Fejlesztési Intézet kooperációjában kifejlesztett távadatátviteli rendszert, amely az intézetünkben üzemel, A rendszer központi gépe egy R-40 típusú számitógép, amelyhez csatlakozik egy R-10 típusú számitógépből kialakított front-end, a bérelt telefonvonalakon VTS-56100 és VT 340 típusú végállomások helyezkednek el. Az R-40-en két alkalmazói program futtatható, aVElKIsaját fejlesztésű lekérdező, illetve az IBM CRJE távoli "job"-beviteli rendszere. L. Böszörményi - dr.G.Horniak DATA TRANSMISSION SYSTEM IMPLEMENTED AT THE R-40 COMPUTER OF VERI The paper deals with the data transmission system developed in cooperation by VE1KI and VIDEOTON Development Department and operating in our institute. The central computer of the system is an R-40 computer, to which a front-end based on an R-10 computer is connected; peripheries type VTS-56100 and VT 340 are connected to the rented telephone lines. Twouser programs can be run on the R-40: a reqniry program of VEIKI's own development, and a remote job input system of IBM CRJE. L.Böszörményi - dr.G.Horniák DATENÜBERTRAGUNGSSYSTEM AM RECHNER R-40 DES INSTITUTS VEIKI lm Artikel wird das Dateniibertrangungssystem beschrieben, das in Kooperation des Instituts VEIKImitdemEntwicklungsinstitutvon VIDEOTON entwickeltworden ist und in unserem Institut betrieben wird. Der Zentralrechner des Systems istein Rechner von Тур R-40, an den ein aus einemRechner Тур R-10 gestalteter Front-End-Rechner angeschlossen ist; an die gemieteten Telefonleitungen sind Peripherien vom Тур VTS-56100 und VT 340 angeschlossen. AmR-4QkönnenzweiAnwenderprogrsmmelaufen: ein vom Institut VEIKI entwickeltes Abfrageprogram und einen Jobferneingabesystem CRJE von IBM.
Бёоёрнени, Лаоло - д-р Хорниак, Габор СИСТЕМА ТЕЛЕПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ, ОСУЩЕСТВЛЕННАЯ У ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ПАНИНЫ ИНСТИТУТА В8ШСИ ТИПА Р-40 В статье даётся описание оиотемы телепередачи данных, разработанной институтом ВЭИКИ в сотрудничестве о Институтов Технического Развития фирмы ВИДЭОТОН, эксплуатируемой в настоящее время в нашем институте. Центральной папиной оиотемы является вычислительная машина .Р-40, к которой присоединяется "FRONT-END 1 1 , оовданный ив вычислительной мавины типа Р-10. На арендованных телефонных линиях установлены абонентские станции типа BTC-56I00 и ВТ340. На машине Р-40 могут быть пропущены две потребительские программы, система опроса, разработанная институток ВЭИКИ, и система дистанционного ввода гаданий -CRJE" фирмы IBM.
200
I.
A VElKI-ben évek óta használt úgynevezett statikus modell a hálózat feszültség-, áram- és teljesítmény eloszlását számítja úgy, hogy figyelembe veszi a fogyasztók tetszőleges feszültség és frekvencia függését [ l ] , A számítást sorozatban végezve meghatározható a
klasszi-
kus értelemben vett statikus stabilitás, illetve az adott vezetékeken átvihető teljesítmény értéke. Az ismertetett stabilitásszámitó módszer, illetve algoritmus egy-egy, az előbbi program alapján számított üzemállapotról állapítja meg pontosan, hogy az stabilis-e, vagy sem. Stabilis az üzemállapot akkor, ha az állapotmátrix valamennyi sajátértéke negatív valós szám, vagy negatív valós résszel rendelkező komplex szám. Ha a vizsgált üzemállapot stabilis, úgy egy újabb üzemállapot meghatározása történik a teljesitményeloszlást számító programmal, ennek eredményei alapján újabb állapotmátrix határozható meg, melynek ismét kiszámításra kerülnek a sajátértékei. A számítás bemenő adatai: - a teljesitményeloszlás számító programnak is bemenő adatát képező ágadmittanciák - a teljesitményeloszlásszámitó program eredményéből valamennyi fogyasztói pont feszültségének abszolútértéke, a fogyasztó hatásos és meddő teljesítménye - a teljesitményeloszlás számító program eredményéből valamennyi betáplálási pont feszültsége komponensenként,afeszültség abszolútértéke, a betalált hatásos és meddő teljesítmény - a vizsgálatba bevont gépegységek reaktancia- és időállandó adatai - a turbina-generátor egységek tehetetlenségi időállandói - a generátor feszültségszabályozók
erősitési tényezői és időállandói
- a turbinaszabályozók erősitési tényezői és időállandói A számítás menete függ a leképzés módjától. Ezt egyrészt a megkívánt pontossá, másrészt a szükséges adatok rendelkezésre állása szabja meg. A szinkrongenerátorok leképzésénél az állapotváltozók maximális száma 6, annak megfelelően, hogy a forgórészen a gerjesztő tekercsen kivül további egy d irányú és q irányú csillapitótekercselés helyettesitheti a tömör vastestet. Állapotváltozók: &§
a gépek forgórészének
szögváltozása
дои
а gépek forgórészének
szögsebességváltozása
a gerjesztőtekercs fluxuskapcsolódásának változása egy d irányú csillapitótekercs fluxuskapcsolódásának változása két q irányú csillapitótekercs fluxuskapcsolódásának változása gerjesztőfeszültség AP t
változása
a turbina teljesítményváltozása
A generátorok feszültségszabályozói leképzésénél további négy állapotváltozó, turbinaszabályozókleképzésénéltovábbi két állapotváltozó figyelembevétele lehetséges. Ez gépenként 14. áll apotváltozó. Természetesen ezen állapotváltozók közül bármelyik állandónak tételezhető fel, igyaz algoritmus, illetve a számitógépes program nagymértékben egyszerűsíthető. A teljesitményeloszlás számító programból adódó fogyasztói teljesítmények felhasználásával épül fel a csomóponti admittancia mátrix úgy, hogy a számított fogyasztói admittancia hozzáadódik az ágadmittanciából felépitett csomóponti admittancia mátrix főátlójához. Mivel a teljesitményeloszlást számító program figyelembe veszi a fogyasztó feszültségfüggését, az egymást követő lépések során azt mégegyszer nem kell figyelembe venni, hanem minden lépésnél a feszültség-és teljesítményadatokból közvetlenül számitható a fogyasztói admittancia. így a számítás végeredményben változó fogyasztói impedancia feltételezésével történik.
201
?••' • '•
•••- щ-
Az igy felépített csomóponti admittancia mátrixot a számítás gyorsítása érdekében a betápláló erőmüvek nagyfeszültségű gyüjtosinjeire redukáljuk. Mivel ez is minden egyes lépésnél újra megtörténik, a redukált mátrix figyelembe veszi a redukált fogyasztók jelleggörbéjét. A
l?~"
redukció szokásos passzív hálózati redukció, A szabályzók nélküli rendszer viselkedését az alábbi három mátrixegyenlet irja le: /1/ p AW = M'
/3/
L
Az /1/-/3/egyenletminden egyes gépviselkedését a saját d-q koordinátarendszerében irja le és tartalmazza a AUg változót is. A gépek kapocsfeszültsége azonban nem állapotváltozó, az az állapotváltozók függvényében kif ejezhető, igy a rendszert leiró egyenletek még kiegészülnek a következővel: • То Ун Ioírss-Í?o ^so + То Ун Jö tsR A ÜÍR
te/
ahol
/5/
- T O L S S - &;'; Kétszeres méretű valós, módosított redukált csomóponti admittancia mátrix. A generátorok-feszültségszabályzó leképzéséhez a gerjesztőfeszültség
változáson kivül fel-
használható további négy állapotváltozó lehetővé tesz az általánosan szokásosnál bonyolultabb szabályzó leképzést két visszacsatoló ággal. A turbina szabályzó leképzéséhez a turbina mechanikai teljesítményének változásán kivül felhasználható további két állapotváltozó a gőzturbina
•r
szabályzók leképzéséhez általánosan szokásos, rendszerszintű számításokhoz szokásos leképzést teszi lehetővé.
Ж
A generátor f.íszültségszabályzó közbülső állapotváltozóit i V vektorba, a turbinaszabályzóét
AW vektorba összevonva
ду
AV
/6/ .AUg.
/7/ APt A generátorokfeszültségszabályozójánakötállapotváltozósleképzése,
a turbina szabályzók
három állapotváltozás leképzése annyi adatot kivan meg, melyek rendelkezésre állása kérdéses. Így - bár a számítás algoritmusa lehetővé teszi mindezek figyelembevételét
- a gyakorlati szá-
mításoknál se к esetben az egy állapotváltozó s modell kap szerepet: pAU
202
б 8
g
AUg
/8/
Pt=-
/9/
Az /1/-/9/ egyenleteka gépek és szabályzók viselkedését az( egyes gépek saját d-q koordinátarendszer ében irják le. Az általában szokásos eljárástól eltérve - amikor a gépek saját d-q koordinátarendszerében felirt mennyiségek lesznek transzformálva a hálózati D-Q koordinátarendszerbe - a hálózati csomóponti egyenlet lett transzformálva a gépek saját d-q koordinátarendszerébe. Ezáltal valamennyi kiinduló adat, mely a nyugalmi állapotot irja le, "közvetlenül felhasználható. Az Yű mátrix inverzének kiszámitására egy IBM által kidolgozott programot használunk, mely a Gauss-Jordan módszert alkalmazza. 40x40 méretű mátrix invertálása az R-40 számitógépen 15 s , A rendszer stabilitására az /1/-/9/ egyenletek által meghatározott A állapotmátrix sajátr értékei adnak felvilágosítást. Amennyiben valamenn3 i sajátérték negativ valós szám, vagy negativ valós taggal rendelkező komplex szám, úgy a rendszer stabilis, és egy újabb terheléseloszlás számítással újra kezdődhet az előbbiekben ismertetett számítás-sorozat. Ez mindaddig folytatódhat, míg egy pozitív valós szám, vagy pozitív valós taggal rendelkező komplex szám nem jelenik meg a sajátrétékek között, ami a rendsaer instabilitását jelzi. Az állapotmátrix sajátértékeinek meghatározására az IBM által kidolgczott programot használunk. Ez először Gauss-féle eliminációval felső Hessenberg alakra transzformálja az állapotmátrixot, majd QR transzformációval határozza meg ezen transzformált mátrix sajátértékeit [4] A program futási ideje 100x100 méretű mátrixnál 3 perc, 200x200 méretnél kb. 20 perc, 300x300 méretnél 40-50 perc.
JELÖLÉSEK M -O-o IR
SRR
Jso
%o
a turbina-generáxor egységek tehetetlenségi állandóinak mátrixa a szinkron szögsebesség mátrixa a szc -"sebesség változások mátrixa a for^órészköri ellenállások mátrixa a Q és q tengelyek közötti transzformáló mátrix а ДО szögváltozásokat is tartalmazó transzformáló mátrix kétszeres méretű, valós elemű csomóponti admittancia mátrix a generátor induktivitások inverz mátrixának minorjai a kapocsfeszültségek d-q összetevői változásának mátrixa a kapocsfeszültségek d-q összetevőinek mátrixa a Q és q tengelyek közötti szögek változásának oszlopvektora a szögsebesség változások oszlopvektora az állórész áramok d-q összetevőinek oszlopvektora a kapocsfeszültségek d-q összetevőinek oszlopvektora a kapocsfeszültségek d-q összetevői változásának oszlopvektora a gerjesztőfeszültségek változásának oszlopvektora az állórész fluxuskapcsolódások d-q összetevőinek oszlopvektora a forgórész fluxuskapcsolódások változásának oszlopvektora a turbina teljesítmények változásának oszlopvektora
203
-. •* IRODALOM [l]
SZILÁGYI L.: Villamos energiarendszerek állandósult üzemállapotának modellje Elektrotechnika, 1976. 176-184, 267-278, 456-462 [2] RALSTON,A.: Bevezetés a numerikus analizisbe Műszaki Könyvkiadó, 1969, Budapest [3] WILKINSON,J.H.: The Algebraic Eigenvalue Problem Clarendon Press, 1965 Oxford --;-; [4] FRANCIS,G.J..F.: The QR Transformation The Computer Journal vol.4.No.3.Oct,1961, voir4.No.4.Jan. 1962 [5] HUM PAGE, W.Ü.: Multi-machine system modelling Symposium on Power System Dynamics, 1973. Manchester [6] DANDENO, P. L. s Generator modelling. Large system studies and specialised rotor models Symposium on Power System Dynamics, 1973.. Manchester [7] BÓKAY B.-RÁCZ L.: Nagyfeszültségű hálózatok számitási módszerei Tankönyvkiadó, 1971. Budapest [8] RÁCZ L.-REGULY Z . : Rendszerelmélet és operációkutatás alkalmazása villamos ener- giarendszerekben -.-_ - .-_— - - .Tankönyvkiadó, 1976. Budapest [9] BÓKAY В . : Az alapadatok pontosságának kérdése villamosenergia rendszerek számitásainál Kandó Kálmán VMF Tudományos Közlemények 1977. Budapest
204
'i
