VILLAMOSENERGIA-RENDSZER

SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM HTTP://UNI.SZE.HU

AUTOMATIZÁLÁSI TANSZÉK HTTP://AUTOMATIZALAS.SZE.HU

VILLAMOSENERGIA-RENDSZER

Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika

2013/2014 - őszi szemeszter

Villamosenergia-rendszer Villamosenergia-rendszerek Európában



Villamosenergia-rendszer









Villamosenergia-rendszer 50 MW-nál nagyobb erőművek

Gönyű 433MW

Atom Szén Szénhidrogén (olaj, gáz) Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika



Forrás - Bihari P. , Balogh A.: Erőművek, Budapest, 2002 Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika






Forrás - Bihari P. , Balogh A.: Erőművek, Budapest, 2002 Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika


Villamos energia hálózat elvi felépítése

Fogyasztó

~ Termelés

Szállítás


Felhasználás


Villamosenergia-igények

Csúcsterhelések napi maximumai éves szinten Villamosenergia-rendszer napi terhelési diagramja Forrás - Bihari P. , Balogh A.: Erőművek, Budapest, 2002 Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika


Erőművek csoportosítása A VILLAMOSENERGIA- RENDSZERBEN BETÖLTÖTT SZEREPÜK SZERINT

Alaperőművek: a villamosenergia-rendszer alapterhelését viszik, amely egész évben viszonylag egyenletes. Ezek az erőművek a legjobb hatásfokú, a legkisebb önköltséggel termelő erőművek, melyek a karbantartást kivéve egész évben folyamatosan üzemelnek (pl. atomerőmű). Változó terhelésű erőmű (menetrendtartó erőmű): a viszonylag kisebb terhelésváltozások fedezésére szolgál. Kihasználásuk kisebb mint egy alaperőműé, azonban terhelésük tág határok között változtatható (pl. hőerőmű). Csúcserőművek: az alapterhelésen felül jelentkező, nem állandó ún. csúcsterheléseket viszi. A csúcserőművek kihasználása jóval kisebb mint az alaperőműveké, így ezek az erőművek rosszabb hatásfokúak lehetnek. Ezen erőművek indulása viszonylag gyors (pl. vízerőmű). Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika


Hőerőművek Fő technológia folymatok: a tüzelőanyag hőenergiává alakítása, gőzképzés, gőz mechanikai energiává alakítás(gáz-gőzturbina) és ezt villamos energiává alakítani (generátor)

Fő kiegészítő folyamatok: tüzelőanyaggal kapcsolatos (az anyag fogadása, tárolása, a salak(pernye) gyűjtése és elszállítása), és a hűtővíz bevezetése, szűrése Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika


Hőerőművek



Hőerőművek

Forrás – Benko Zs. I., Pitrik J..: Energetika - Energiamenedzsment, 2011 Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika


Hőerőművek MEGKÜLÖNBÖZTETÜNK: GŐZTURBINÁS ÉS GÁZTURBINÁS ERŐMŰVEKET Gőzturbinás: kazánban elégetve (szén,fa,lignit) a gőzt továbbmegy a túlhevítőbe, majd innen a gőzturbinába kerül ez meghajtja a generátort ami előállítja a 3F feszültségrendszert. Három fő berendezése: kazán, gőzturbina, villamos generátor. Turbina üzem: kezeli a kondenzációs a tápházi és a hűtővízrendszer berendezéseit Villamos üzem: generátor hűtőberendezései, nagyfeszültségű kapcsolók, villamos háziüzem is. MEGKÜLÖNBÖZTETÜNK: KONDENZÁCIÓS, ELLENNYOMÁSÚ, ELVÉTELES ERŐMŰVEKET Kondenzációs: a teljes fejlesztett gőzmennyiség villamos energiát termel. Ellennyomású: a turbinából távozó gőz nem a kondenzátorba jut, hanem a teljes hőmennyiséget távfűtésként továbbítja Gőzelvételes: a gőznek csak egy részét vezetik tovább távfűtésnek, a többit a turbinába. Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika


Gőzturbinás hőerőmű – elvi hőséma



Gázturbinás hőerőművek Gázturbinás: nincs kazán, tüzelőanyaga olaj vagy földgáz (viszont újabban már szilárd tüzelőanyagot is használnak (pl.:szénpor) - egyszerű nyitott rendszer - nyitott rendszer kétfokozatú kompresszorral (levegőhűtővel és hőcserélővel) - zárt rendszer - gázturbina és gőzerőmű kombinációja



Vízerőművek A víz helyzeti illetve mozgási energiáját hasznosítják. Az esésmagassághoz a megfelelő vízturbinát alkalmazzák. Energiaforrás: - folyóvíz - természetes tározó - szivattyús tározó - tengervíz Esési magasság: - kis esésű(0-15m) - közepes esésű(15-50m) - nagy esésű(50m felett) Teljesítőképesség: - törpe erőmű(0-100kW) - kis erőmű(100-1000kW) - közepes erőmű(1-10MW) - nagy erőmű(10MW felett) Vízgazdálkodás: - csak villamos energia fejlesztésre - többféle hasznosítási célra (öntözés, hajózás, vízellátás) Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika


Vízerőművek - üzemvízcsatorás MEGKÜLÖNBÖZTETÜNK: ÜZEMVÍZCSATORNÁS-, MEDERBE ÉPÍTETT FOLYAMI-,TÁROZÓS-, SZIVATTYÚS ERŐMŰVEKET

A víz egy mesterséges mederbe kerül, ahol eljut az erőtelephez és innen csatornán vissza a folyóba.



Vízerőművek – mederbe épített folyami MEGKÜLÖNBÖZTETÜNK: ÜZEMVÍZCSATORNÁS-, MEDERBE ÉPÍTETT FOLYAMI-,TÁROZÓS-, SZIVATTYÚS ERŐMŰVEKET

A folyómederben található; vízmélységet megnövelik (duzzasztómű); hajózhatóságát hajózsilippel teszik lehetővé.



Vízerőművek – tározós MEGKÜLÖNBÖZTETÜNK: ÜZEMVÍZCSATORNÁS-, MEDERBE ÉPÍTETT FOLYAMI-,TÁROZÓS-, SZIVATTYÚS ERŐMŰVEKET

A hegyvidéken építhető, (vagy természetes tavak kihasználásával), ún. kiegyenlítőmű befogadja az utánaáramló vizet, és tárolja is az esetben ha a turbinákat lezárják, a víz szintjét mesterségesen duzzasztással emelik.

Forrás – Tóth P., Bulla M., Nagy G.: Energetika, 2011 Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika


Vízerőművek – szivattyús MEGKÜLÖNBÖZTETÜNK: ÜZEMVÍZCSATORNÁS-, MEDERBE ÉPÍTETT FOLYAMI-,TÁROZÓS-, SZIVATTYÚS ERŐMŰVEKET

Egy alsó vízfolyásból az erőmű szivattyúval, csöveken keresztül felnyomják a felső medencébe a vizet,és innen engedik le.



Atomerőművek FISSZIÓS TERMIKUS REAKTOROK

A hőtermelés a kazán helyett a reaktorban megy végbe, az itt keletkezett hőt közvetítő közeg (hűtőközeg) juttatja el a hőcserélőbe (primer kör). A hőcserélőből a gőz a turbinába kerül innen a kondenzátorba jut, ahonnan a csapadék már úgy kerül vissza a hőcserélőbe, mint a hőerőműnél (szekunder kör). Fő részei: hőfejlesztő reaktor, hőátadási rendszer, erőgépcsoport, segédberendezések. Hőerőgép: gőz- vagy gázturbina.



Atomerőművek Könnyűvizes reaktorok: ezekben mind a moderátor, mind a hűtőközeg könnyűvíz. Ebbe a típusba tartoznak a nyomottvizes és a forralóvizes reaktorok. Nehézvizes reaktorok: a moderátor, és a hűtőközeg is nehézvíz. Grafitmoderátoros reaktorok: ezen belül a gázhűtésű reaktorok, és a könnyűvízhűtésű reaktorok.

Nyomottvizes


Forralóvizes


További energiatermelési lehetőségek SZÉLERŐMŰ



További energiatermelési lehetőségek GEOTERMIKUS ENERGIA

BIOMASSZA ERŐMŰ



További energiatermelési lehetőségek NAPERŐMŰ NAPENERGIA



További energiatermelési lehetőségek

FÚZIÓS REAKTOR Mag-egyesülést használja, elméletileg pozitív energiamérleggel fog bírni.



Hálózati szerepkörök, feszültségszintek Névleges vonali feszültség[kV] 750 (433) 400 (231) alaphálózat 220 ( 127) 120 ( 69,3) főelosztóhálózat 35 (20,2) 20 (11,5) 10 (5,77) elosztóhálózat 6 (3,46) 0,4 ( 0,231) Alacsonyfrekvenciás (50Hz) villamos térre a magyarországi egészségügyi határértékek: Foglalkozási Lakossági

Villamos térerősség[V/m] 10.000 5.000



Hálózati szerepkörök, feszültségszintek főelosztóhálózat



A feszültségszint nagyságának jelentősége Az átvivendő teljesítmény :

S = P = UI

(cos ϕ = 1 )

P a létrejött feszültségesés : ∆U = IR = R U ∆U PR ennek százalékos értéke : ε = ⋅100(%) = 2 ⋅100(%) U U A feszültséget kétszeresére növeljük : 2 PR PR ε= ⋅100(%) = ⋅100(%) 2 2 4U 2U Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika


VER alakzatok SUGARAS HÁLÓZAT Egy pontból táplált, többszörösen szétágazó nyitott vezetékrendszer, amelyben az energia a fogyasztókhoz csak egy úton juthat el. Előnye, hogy a hálózat jól áttekinthető, a hibahely könnyen meghatározható, védelme egyszerű. Hátránya, hogy üzemzavar esetén nagy terület maradhat energia nélkül, valamint a legutolsó fogyasztónál nagy a feszültségesés.



VER alakzatok GYŰRŰS HÁLÓZAT Egyetlen táppontból kiinduló és oda visszatérő gerincvezetékből, valamint a hozzá kapcsolódó leágazásokból áll. Előnye, hogy a fogyasztók két irányból kapnak villamos energiát, így meghibásodás esetén a megfelelő szakasz kizárható, és a többi fogyasztó ellátható. Hátránya, hogy a táppont kiesése esetén az összes fogyasztó energia nélkül marad, valamint a hálózat védelme bonyolultabb.



VER alakzatok SUGARAS HÁLÓZAT Lényegében olyan gyűrűs hálózat, amely két vagy több, egymástól független táppontba csatlakozik. A gerincvezeték megszakítókkal több részre osztható, így üzemzavar vagy karbantartás miatt az egyes szakaszok kizárhatók. Bármely táppont kiesése esetén is biztosítható a fogyasztók energiaellátása. Hátránya, hogy az ilyen hálózat már bonyolult védelmet igényel, ezért célszerű, hogy normál üzemállapotban a gerincvezetéket két sugaras hálózatra osztjuk, és csak üzemzavar esetén kapcsoljuk össze. Ezáltal a hálózat egyszerűen védhető. Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika


VER alakzatok KÖRVEZETÉK Olyan zárt vezetékhálózat, amely a táppontból kiindulva az összes fogyasztó érintése után visszatér a táppontba. A körvezeték kialakítható két táppontból indítva is. Az egyes fogyasztói gyűjtősíneket összekötő vezetékszakaszokról további leágazások nincsenek. A körvezetékre csatlakozó fogyasztó üzemszerűen mindig két irányból kap táplálást, ami az energiaellátás minőségét és biztonságát növeli. Hátránya a nagyobb beruházási költség, valamint a táppontok kiesése az összes fogyasztót érinti. Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika


VER alakzatok HURKOLT HÁLÓZAT A vezetékek egymással összekapcsolt, bonyolult, zárt rendszert alkotnak. A vezetékek több csomópontot és fogyasztói táppontot kötnek össze, ezért ez a hálózat a legüzembiztosabb. Mivel a fogyasztókhoz egyidejűleg több úton juthat el az energia, ezért itt a legkisebb a feszültségesés. Hátránya, hogy bonyolult védelmet igényel és a létesítési költsége nagy. Ilyen kialakítású általában az elosztóhálózat, az alaphálózat és a városi középfeszültségű kábelhálózat.



Nagyfeszültségű hálózat elemei Vezetékek: Feladata a villamos erőátvitel. A hálózatok kialakítása történhet szabadvezetékek vagy kábelek alkalmazásával. Szabadvezetékeinken csupasz alumínium sodronyokat használnak, amelyek megfelelnek mind a villamos, mechanikai, vegyi, valamint a gazdasági követelményeknek is. A 400 illetve 750 kV-os hálózatokon a nagyobb energiaátvitel biztosítása érdekében a vezetékeket kötegelik, ilyenkor 3-4 sodrony is lehet egymás mellett. Ezáltal no a vezetékkeresztmetszet, csökken az ellenállás és csökken a vezeték sugárzása is. Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika


Nagyfeszültségű hálózat elemei Szigetelők: Feladata a vezeték tartása és a földtől való elszigetelése. A megfelelő mechanikai illetve villamos tulajdonságok elérése miatt a szigetelőket láncokba fűzik. Ezek tartják a sodronyokat. A szigetelőláncokat ívterelő szerelvényekkel is ellátják, így az átívelés nem a szigetelő felülete mentén következik be. A szigetelő testén az átívelés maradandó roncsolódást okoz, vagy maga a szigetelő törik szét az íveléskor keletkező magas hőmérséklet hatására.



Nagyfeszültségű hálózat elemei Oszlopok: A nagyfeszültségű szabadvezetékes hálózatokon acéloszlopokat használnak a vezetők elhelyezésére. Az acéloszlopoknak több típusa is létezik. A távvezetéken 35 km-enként, illetve nyomvonaltöréseknél feszítőoszlopokat alkalmaznak, amelyek a vezetékek megfelelő feszítését biztosítják.



Nagyfeszültségű hálózat elemei Transzformátorok: A különböző feszültségű hálózatokat transzformátorokkal kapcsolják össze. Az állomások legdrágább és legfontosabb berendezése, ezért több védelemmel is ellátják. A legnagyobb teljesítményű transzformátorokat a nagyfeszültségű állomásokban használják, némelyik több száz MVA teljesítményű is lehet



Nagyfeszültségű hálózat elemei Megszakítók: feladata az üzemi áramok kapcsolása, valamint hálózati hiba esetén a zárlati áramok megszakítása. A védelmi berendezések az egyes hálózatrészeket a megszakítók segítségével kapcsolják le. Szakaszolók: az áram útjának kijelölésére szolgálnak, áramok kapcsolására nem alkalmasak. Túlfeszültséglevezetők: feladata a hálózat védelme a káros túlfeszültségek ellen, amelyek fő oka a villámcsapás. A túlfeszültséglevezető egy szigetelőbe épített feszültségfüggő ellenállás, amely egy meghatározott feszültség elérésénél lecsökkenti az ellenállását. Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika


Nagyfeszültségű hálózat elemei Áramváltók: feladata a hálózaton folyó áramok átalakítása mérhető értékűre. Az áramváltó segítségével mért áramértékeket használják fel védelmi és mérési célokra. Az üzemirányítók ez alapján figyelhetik a hálózat terhelését. Kialakítása szerint egy szigetelőbe épített, rövidrezárt szekunder tekercsű transzformátor. Feszültségváltók: feladata a hálózat feszültségének átalakítása mérhető értékűre. A feszültségváltók által mért értéket használják fel védelmi és mérési célokra. Tulajdonképpen egy szigetelőbe épített egyfázisú transzformátor. Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika

MEGSZAKÍTÓ

SZAKASZOLÓ


VILLAMOSENERGIA-RENDSZER

Recommend Documents