EKSPLOATACJA ELEKTROWNI

kierunek Elektrotechnika, specjalno** Elektroenergetyka

Wyk*ady 3-4. Podstawowe elementy konstrukcji urz*dze* g**wnych blok*w energetycz-nych (przypomnienie)

1. Przypomnienie najwa*niejszych element*w z zakresu podstaw wytwarzania energii (cd.)

1.1. Podstawowe elementy konstrukcji urz*dze* g**wnych blok*w energetycznych

1.1.1 Kocio* parowy

Podstawow* klasyfikacj* kot**w parowych jest klasyfikacja ze wzgl*du na rodzaj obiegu wody. Wyr**nia si* w niej kot*y:

1. z naturalnym obiegiem (cyrkulacj*) wody w kotle;

2. z wymuszonym obiegiem (cyrkulacj*) wody w kotle (kot*y La Monta);

3. przep*ywowe (bez obiegu wody w kotle - Bensona).

Na rys.1 przedstawiono schematycznie niekt*re z wymienionych powy*ej rodzaje obieg*w w kot*ach.

Rys.1. Schematy obieg*w wody stosowane w kot*ach parowych: a) kocio* walczakowy o obiegu naturalnym; c) kocio* walczakowy o obiegu wspomaganym; e) kocio* przep*ywowy (Bensona); h) kocio* z kombinowanym obiegiem (uk*ad Sulzera): 1 - pompa wody zasilaj*cej, 2 - podgrzewacz wody, 3 - walczak, 4 - rury opadowe, 5 - rury wznosz*ce (ekranowe), 5' - tzw. strefa przej*ciowa, 6 - przegrzewacz pary, 8 - pompy wspomagaj*ce, 9 - pompa przewa*owa, 11 - wodooddzielacz, 15 - mieszalnik (wybrane schematy z: rys.1.5 str. 24 z: Cwynar L.: Rozruch kot**w parowych. WNT, Warszawa 1989).

Uwaga: nale*y przestudiowa* powy*szy rysunek 1 lub pe*ny rysunek 1.5 str. 24 z Cwynar L.: Rozruch kot**w parowych. WNT, Warszawa 1989.

Ze wzgl*du na rodzaj paleniska kot*y dziel* si* na:

1. kot*y rusztowe;

2. kot*y py*owe;

3. kot*y fluidalne.

Poni*ej zostan* charakteryzowane elementy konstrukcji podstawowych typ*w kot**w pracuj*cych w blokach energetycznych.

Kocio* py*owy z naturalnym obiegiem (cyrkulacj*) wody (typ a na rys.1)

Kocio* tego typu pracuje w krajowych blokach energetycznych 200 (**cznie ponad 50 blok*w). Jego konstrukcja zostanie scharakteryzowana na przyk*adzie kot*a OP-650k z blok*w El.Rybnik.

Uwaga: nale*y przestudiowa* rys.1 - Rozk*ad temperatur wody, pary, powietrza i spalin w kotle, z: Instrukcja Eksploatacji Kot*a OP-650k. Elektrownia Rybnik. Tom 1 Opisy techniczne. Rybnik, 1975 (mo*na te* skorzysta* z literatury podanej na wst*pie wyk*ad*w: [3, 4, 12, 14, 15].

Kocio* OP-650k jest kot*em z przegrzewem mi*dzystopniowym. Wydajno** kot*a wynosi 650 t/h (pary). Ci*nienie obliczeniowe kot*a wynosi 16,3 MPa. Ci*nienie pary *wie*ej na wylocie z kot*a wynosi 13,9 MPa. Ci*nienie pary wt*rnie przegrzanej na wylocie z kot*a wynosi 2,6 MPa. Temperatura pary *wie*ej na wylocie z kot*a wynosi 540 °C. Temperatura pary wt*rnie przegrzanej na wylocie z kot*a wynosi r*wnie* 540 °C.

Kocio* omawianego typu, o gabarytach oko*o 50m*50m*50m, ma charakterystyczny kszta*t odwr*conej litery U.

Na trakt spalinowy kot*a sk*adaj* si*: komora paleniskowa (o obj*to*ci 5280 m³ i przekroju poprzecznym 173 m²), przewa*, komora grodziowa, II ci*g (konwekcyjny) kot*a sk*adaj*cy si* z 2 kana**w: g**wnego i obej*ciowego, obrotowe podgrzewacze powietrza Ljungstr*ema, elektrofiltry, 3 wentylatory spalin (ci*gu) promieniowe (2 wentylatory skrajne typu BAB 106, *rodkowy typu BAB 120 ) oraz komin.

Na drog* przep*ywu wody i pary w kotle sk*adaj* si* powierzchnie ogrzewalne, kolejno: podgrzewacz wody, parownik, przegrzewacz pary *wie*ej i przegrzewacz pary wt*rnie przegrzanej (mi*dzystopniowej). Obieg wody przedstawia si* nast*puj*co. Woda zasilaj*ca o temperaturze 242 °C dop*ywa do podgrzewacza wody w II ci*gu kot*a (na podgrzewacz wody sk*adaj* si* 3 p*czki konwekcyjne) i podgrzewa si* tu do temperatury 297 °C, a wi*c prawie do temperatury nasycenia (wynosz*cej 342 °C), a nast*pnie dop*ywa do walczaka (wymiary walczaka ∅ 1880 mm, d*ugo** 19,2 m).

Z walczaka woda sp*ywa w d** kot*a nieogrzewanymi centralnymi rurami opadowymi (6 rur ∅ 460 mm) do dolnych kom*r ekranowych, a nast*pnie p*ynie w g*r* kot*a rurami ekranowymi parownika. Rury ekranowe o wymiarach ∅ 57*6 mm, w liczbie 940 rur w podzia*ce 60 mm, s* wy*o*one na wszystkich powierzchniach komory paleniskowej i tworz* szczelne *ciany membranowe. Mieszanina parowo-wodna z rur ekranowych zbierana jest w g*rnych komorach zbiorczych ekranowych, a nast*pnie wraca do walczaka, gdzie nast*puje rozdzia* fazy wody i pary. Woda wraca do parownika rurami ekranowymi; statystyczna cz*steczka pary cyrkuluje ok. 9 razy w parowniku, zanim odparuje. Cyrkulacja wody i pary ma charakter naturalny i wynika z r**nicy obj*to*ci w*a*ciwej (odwrotno*ci* obj*to*ci w*a*ciwej jest masa w*a*ciwa) wody w rurach opadowych (mniejsza) i mieszaniny parowo-wodnej w rurach ekranowych (wi*ksza). St*d omawiany typ kot*a nazywa si* kot*em z naturalnym obiegiem (cyrkulacj*) wody.

Para oddzielona w walczaku, po osuszeniu na specjalnych separatorach blaszanych wewn*trz walczaka, p*ynie do przegrzewacza pary *wie*ej. Przegrzewacz pary *wie*ej wykonany jest w postaci 5 niezale*nych stopni. Ka*dy stopie* jest powierzchni* ogrzewaln* inaczej rozmieszczon* i o innej konstrukcji. Pomiedzy poszczeg*lnymi stopniami zainstalowane s* wtryskowe sch*adzacze pary (s*u**ce do regulacji temperatury przegrzania pary).

Na I st. przegrzewacza pary *wie*ej sk*adaj* si*: rury rozmieszczone na stropie i tylnej *cianie II ci*gu, rury ekranowe boczne II ci*gu, rury ekranowe przednie II ci*gu oraz rury *cianki dzia*owej pomi*dzy komor* grodziow*, a II ci*giem kot*a.

Na II st. przegrzewacza pary *wie*ej sk*adaj* si* rury rozmieszczone na przedniej *cianie i stropie komory paleniskowej oraz stropie przewa*u.

II st. przegrzewacza pary *wie*ej jest przegrzewaczem grodziowym. Sk*ada si* on z 20 grodzi rozmieszczonych w podzia*ce 840 mm. Na ka*d* gr*d* sk*ada si* po 19 w**ownic ∅ 32*3,5 mm rozmieszczonych w podzia*ce 35 mm (przegrzewacz grodziowy sk*ada si* z w**ownic tworz*cych grodzie rozmieszczone w du*ej podzia*ce ze wzgl*du na niebezpiecze*stwo zaklejania mi*kkim - w wysokiej temperaturze - popio*em). Przegrzewacz usytuowany jest pod stropem komory paleniskowej w strefie przewa*u.

Na IV st. przegrzewacza pary *wie*ej sk*ada si* p*czek konwekcyjny umieszczony w II ci*gu kot*a.

V st. przegrzewacza pary *wie*ej, podobnie jak III-ci jest przegrzewaczem grodziowym. Sk*ada si* on z 45 grodzi rozmieszczonych w podzia*ce 420 mm. Na ka*d* gr*d* sk*ada si* po 10 w**ownic ∅ 32*6 mm rozmieszczonych w podzia*ce 35 mm. Przegrzewacz usytuowany jest w komorze grodziowej pomi*dzy komor* paleniskow*, a II ci*giem kot*a.

Para za V stopniem przegrzewacza pary *wie*ej kierowana jest do cz**ci WP turbiny, sk*d po rozpr**eniu wraca do kot*a do przegrzewacza pary mi*dzystopniowej.

Przegrzewacz pary mi*dzystopniowej wykonany jest w postaci 2 niezale*nych stopni. Ka*dy stopie* jest powierzchni* ogrzewaln* inaczej rozmieszczon* i o innej konstrukcji. Pomiedzy poszczeg*lnymi stopniami zainstalowane s* wtryskowe sch*adzacze pary (s*u**ce do regulacji temperatury przegrzania pary).

Na I st. przegrzewacza pary mi*dzystopniowej sk*adaj* si* 4 p*czki konwekcyjne umieszczone w II ci*gu kot*a.

Na II st. przegrzewacza pary mi*dzystopniowej sk*ada si* p*czek konwekcyjny r*wnie* umieszczony w II ci*gu kot*a.

Na obieg powietrza w kotle sk*adaj* si*: 3 wentylatory powietrza (podmuchu) osiowe (typu WOR 1700/1000), 2 parowe podgrzewacze powietrza oraz 3 obrotowe podgrzewacze powietrza Ljungstr*ema. Z tej liczby 2 skrajne wentylatory powietrza i 2 skrajne obrotowe podgrzewacze powietrza Ljungstr*ema dostarczaj* powietrze wt*rne do procesu spalania. Powietrze to jest doprowadzane wprost do skrzy* palnikowych w komorze paleniskowej. *rodkowy, natomiast, wentylator powietrza i *rodkowy obrotowy podgrzewacz powietrza Ljungstr*ema dostarczaj* powietrze pierwotne. Powietrze to (gor*ce) jest zasysane przez wentylatory m*ynowe i t*oczone do m*yn*w, gdzie wydmuchuj*c zmielony w*giel tworzy mieszank* py*o-powietrzn*, doprowadzan* z kolei do palnik*w. Na ssanie wentylator*w m*ynowych podawane jest r*wnie* powietrze zimne; istnieje mo*liwo** zmiany strumienia powietrza gor*cego i zimnego klapami, i w ten spos*b regulacji temperatury mieszanki py*o-powietrznej.

Urz*dzeniami instalacji doprowadzenia i przygotowania paliwa s*: zasobniki przykot*owe w*gla oraz 6 takich samych zespo**w m*ynowych. Na ka*dy zesp** m*ynowy sk*adaj* si*: podajnik w*gla, m*yn (MKM 33, kulowo-misowy, o wydajno*ci 33 t/h w*gla), wentylator m*ynowy (promieniowy, typu WPM 95/2), wentylator (dmuchawa) powietrza uszczelniaj*cego oraz py*oprzewody.

Palniki py*owe kot*a, w liczbie 24 palnik*w, s* zabudowane na *cianie frontowej kot*a w 4 rz*dach po 6 palnik*w. Ka*dy z m*yn*w zasila 4 palniki (m*yny 2, 3, 5 i 6 zasilaj* palniki jednego okre*lonego poziomu oraz m*yny 1 i 4 - palniki dwu okre*lonych poziom*w); ma to na celu zapewnienie niezawodno*ci i r*wnomierno*ci pracy instalacji paleniskowej.

Om*wiono powy*ej jedynie najwa*niejsze urz*dzenia kot*a. Pe*ny opis instalacji kot*owej obj**by ponadto: konstrukcj* zawieszenia kot*a, obmurze kot*a, armatur* i osprz*t kot*a (w tym szczeg*lnie wodowskazy i zawory bezpiecze*stwa), podesty, osprz*t walczaka, konstrukcj* palnik*w py*owych, olejowych i gazowych, instalacj* rozpa*kow*, instalacj* odwodnie*, instalacj* odpowietrze*, instalacj* odmulania, instalacj* odsalania, instalacj* sch*adzaczy wtryskowych, instalacj* korekcji jako*ci wody kot*owej, instalacj* poboru pr*bek wody i pary, rozmieszczenie punkt*w pomiarowych dylatacji cieplnych kot*a, rozmieszczenie punkt*w pomiarowych ci*nienia czynnika, rozmieszczenie punkt*w pomiarowych temperatur metalu i czynnika, instalacj* zdmuchiwaczy sadzy, instalacj* odprowadzania *u*la i popio*u, zabezpieczenia technologiczne kot*a, blokady technologiczne kot*a, uk*ad sterowania sekwencyjnego urz*dze* kot*a, uk*ady AKPiA (aparatura kontrolno-pomiarowa i automatyka) kot*a oraz rozwi*zania konstrukcyjne urz*dze* pomocniczych kot*a (m*yny, wentylatory, podajniki w*gla).

Nale*a*oby zaznajomi* si* te* z charakterystykami i parametrami instalacji kot*owej: charakterystyk* paliwa podstawowego i rozpa*kowego (mazutu), parametrami jako*ci wody kot*owej, warunkami stabilno*ci cyrkulacji wody w kotle oraz charakterystykami urz*dze* pomocniczych kot*a.

Studia w zakresie instalacji kot*owej powinny obejmowa* r*wnie* problemy: typowych uszkodze* i awarii instalacji oraz warunki bezpiecznego rozruchu i odstawiania kot*a (nie powoduj*ce ograniczenia trwa*o*ci element*w instalacji).

Niekt*re z powy*szych zagadnie* b*d* jeszcze om*wione w toku wyk*ad*w; pozosta*e powinny by* przedmiotem studi*w w*asnych na podstawie literatury.

Kocio* py*owy z wymuszonym obiegiem (cyrkulacj*) wody (La Monta)

Kot*y tego typu (AP-1650, ze wspomaganym obiegiem wody (typ c na rys.1)) pracuj* w krajowych blokach energetycznych 500 MW.

Konstrukcja kot**w tego typu jest bardzo podobna do kot**w z naturaln* cyrkulacj* wody, a st*d nie b*d* one dok*adnie opisywane. Jedyna r**nica polega na tym, *e pomi*dzy centralnymi rurami opadowymi, a dolnymi komorami ekranowymi zainstalowane s* pompy obiegowe nap*dzane silnikami elektrycznymi. Pompy te maj* zadanie wspomagania lub wymuszania cyrkulacji wody.

Kot*y tego typu stosuje si* na parametry podkrytyczne i nadkrytyczne (chodzi szczeg*lnie o ci*nienie). Dla przypomnienia: w punkcie krytycznym dla pary wodnej i wody (22,115 MPa; 647,27 K) zanika r**nica pomi*dzy obj*to*ci* w*a*ciw* wody i pary; zatem zanika tak*e zjawisko naturalnej cyrkulacji wody w kotle. W wymienionych na wst*pie kot*ach AP-1650 ci*nienie pary *wie*ej na wylocie z kot*a wynosi 17,4 MPa, a st*d kot*y te wymagaj* ju* wspomagania obiegu wody.

Kocio* py*owy przep*ywowy (Bensona)

Konstrukcja tych kot**w r**ni si* istotnie od kot**w z naturalnym obiegiem wody.

W klasycznym kotle Bensona (typ e na rys.1) brak jest walczaka; odpowiednio w *adnym stanie ruchowym nie istnieje w takim kotle zamkni*ty obieg czynnika (wody lub pary). Takich klasycznych kot**w Bensona aktualnie si* ju* jednak nie buduje; wsp**czesne kot*y przep*ywowe zachowuj* pewne cechy i rozwi*zania kot**w walczakowych. Kot*y takie zainstalowane s* w krajowych blokach energetycznych 360 MW (BP-1150 na w*giel kamienny w El.Opole oraz BB-1150 na w*giel brunatny w El.Be*chat*w (typ h na rys.1)).

Uwaga: nale*y przestudiowa* rys.1.2 str. 17 w ksi**ce jw. (Cwynar L.: Rozruch kot**w parowych. WNT, Warszawa 1989).

Przekr*j kot*a BP-1150 jest pokazany na rys. jw. Jest to kocio* jednoci*gowy, o konstrukcji wie*owej. W kotle takim brak jest walczaka, jednak*e funkcj* walczaka spe*nia po cz**ci wodooddzielacz (separator). Zainstalowane s* te* pompy obiegowe wspomagaj*ce cyrkulacj*. Wodooddzielacz stabilizuje ko*cowy punkt odparowania wody, co jest korzystne dla trwa*o*ci element*w kot*a.

Kocio* BP-1150 jest kot*em z przegrzewem mi*dzystopniowym. Wydajno** kot*a wynosi 1150 t/h (pary). Ci*nienie pary *wie*ej na wylocie z kot*a wynosi 18,7 MPa. Ci*nienie pary wt*rnie przegrzanej na wylocie z kot*a wynosi 4,36 MPa. Temperatura pary *wie*ej na wylocie z kot*a wynosi 540 °C. Temperatura pary wt*rnie przegrzanej na wylocie z kot*a wynosi r*wnie* 540 °C.

Woda zasilaj*ca dop*ywa do kot*a do podgrzewacza wody usytuowanego w g*rnej cz**ci kot*a. Po podgrzaniu woda sp*ywa do mieszalnika (por. rys. 1.2 jw.), gdzie miesza si* z wod* obiegow* dop*ywaj*c* z separatora (wodooddzielacza) i razem t*oczona jest pomp* obiegow* do parownika. Parownik wykonany jest w postaci szczelnych *cian membranowych, podobnie jak w kotle OP-650k. Mieszanina parowo-wodna przep*ywa do separatora (wodooddzielacza) gdzie nast*puje rozdzia* fazy pary od wody. Woda sp*ywa do mieszalnika, za* para przep*ywa do przegrzewacza pary *wie*ej.

Przegrzewacz pary *wie*ej wykonany jest w postaci 4 niezale*nych stopni. Ka*dy stopie* jest powierzchni* ogrzewaln* inaczej rozmieszczon* i o innej konstrukcji. Pomi*dzy poszczeg*lnymi stopniami zainstalowane s* wtryskowe sch*adzacze pary (s*u**ce do regulacji temperatury przegrzania pary).

Na I st. przegrzewacza pary *wie*ej sk*adaj* si*: rury wieszakowe oraz p*czek konwekcyjny umieszczony w g*rnej cz**ci kot*a pod podgrzewaczem wody.

II st. przegrzewacza pary *wie*ej jest przegrzewaczem na*ciennym, a III st. - przegrzewaczem grodziowym.

Na IV st. przegrzewacza pary *wie*ej sk*ada si* p*czek konwekcyjny umieszczony po*rodku ci*gu kot*a.

Para za IV stopniem przegrzewacza pary *wie*ej kierowana jest do cz**ci WP turbiny, sk*d po rozpr**eniu wraca do kot*a do przegrzewacza pary mi*dzystopniowej.

Przegrzewacz pary mi*dzystopniowej wykonany jest w postaci 2 niezale*nych stopni. Ka*dy stopie* jest powierzchni* ogrzewaln* inaczej rozmieszczon* i o innej konstrukcji. Pomiedzy poszczeg*lnymi stopniami zainstalowane s* wtryskowe sch*adzacze pary (s*u**ce do regulacji temperatury przegrzania pary).

Na I i II st. przegrzewacza pary mi*dzystopniowej sk*adaj* si* p*czki konwekcyjne umieszczone po*rodku ci*gu kot*a, naprzemian ze stopniami przegrzewacza pary *wie*ej.

Obieg powietrza w kotle rozwi*zany jest podobnie jak w kotle OP-650k. Instalacja m*ynowa r*wnie* rozwi*zana jest podobnie jak w kotle OP-650k, z tym, *e liczba zespo**w m*ynowych wynosi 5, a zastosowanym typem m*yna jest m*yn misowo-rolkowy.

Kocio* fluidalny z cyrkulacyjnym z*o*em

Kocio* fluidalny jest to nowe rozwi*zanie w technice kot*owej, znane zaledwie od ok.20 lat. W Polsce dzia*aj* ju* 2 bloki energetyczne ciep*ownicze z kot*ami fluidalnymi: w EC *era* II z kot*em OFz-450 i w EC Bielsko II z kot*em OFz-230. Aktualnie przebudowuje si* kot*y w El.Tur*w z kot**w py*owych na fluidalne.

Ju* obecnie mo*liwa jest budowa pewnych ruchowo kot**w fluidalnych o wydajno*ci do 700 t/h. Przewiduj*c, *e technika kot**w fluidalnych b*dzie si* rozwija*, po*wi*cimy nieco czasu na jej dok*adniejsze om*wienie, na przyk*adzie kot*a OFz-230 w EC Bielsko II.

W kotle fluidalnym w dnie komory paleniskowej zabudowane s* dyszki, przez kt*re wt*acza si* powietrze pod ci*nieniem. Powietrze to unosi cz*stki paliwa doprowadzone do komory paleniskowej, w taki spos*b, *e cz*stki te w strumieniu powietrza zaczynaj* zachowywa* si* jak ciecz. Osi*gni*cie takiego stanu nazywa si* fluidyzacj* z*o*a, i zale*ne jest g**wnie od tzw. pr*dko*ci fluidyzacji.

Pr*dko** fluidyzacji jest to pr*dko** jak* mia*by czynnik fluidyzacyjny w pustym kanale, w kt*rym znajduje si* materia* z*o*a, w stanie fluidyzacji.

Pr*dko** fluidyzacji wynosi: dla z***a stacjonarnego o sta*ej wysoko*ci 1-2,5 m/s, dla z*o*a stacjonarnego rozszerzonego 2,5-5 m/s oraz dla z*o*a cyrkuluj*cego 5-8 m/s.

Kot*y fluidalne maj* szereg zalet w stosunku do kot**w py*owych:

1. mo*liwe jest spalanie wysokozapopielonych paliw bez konieczno*ci podtrzymywania p*omienia palnikami rozpa*kowymi;

2. mo*liwe jest spalanie mieszaniny paliw o r**nych w*a*ciwo*ciach lub kolejno r**nych paliw bez potrzeby zmian konstrukcyjnych kot*a;

3. dopuszczalna granulacja cz*stek w*gla wynosi do 7 mm max.; optymalna ok. 0,7 mm. Odpada konieczno** przemia*u, a nawet kruszenia w*gla. W*giel doprowadzony z kopalni, o odpowiedniej granulacji, mo*e by* wprost kierowany do kot*a;

4. nast*puje znaczna redukcja SO₂ w spalinach dzi*ki doprowadzaniu zwi*zk*w wi***cych siark* (sorbent*w - g**wnie kamienia wapiennego) wprost do z*o*a wraz z w*glem;

5. nast*puje redukcja emisji NO_x z uwagi na nisk* stosunkowo temperatur* spalania w komorze paleniskowej - 850 °C;

6. kot*y fluidalne cechuj* si* wi*kszym wsp**czynnikiem przenikania ciep*a ze z*o*a do zanurzonych w nim powierzchni ogrzewalnych - st*d powierzchnie te mog* by* mniejsze;

7. sprawno** kot*a fluidalnego, szczeg*lnie z cyrkulacyjnym z*o*em (jak kocio* OFz-230 w EC Bielsko II), jest wy*sza ze wzgl*du na mniejsze straty nieca*kowitego spalania;

8. kot*y fluidalne cechuj* si* suchym odprowadzaniem *u*la i popio*u z komory paleniskowej; odpady te mog* by* wt*rnie wykorzystane;

9. kot*y fluidalne cechuj* si* niewielkim zabrudzeniem powierzchni ogrzewalnych dzi*ki niskiej temperaturze spalania - poni*ej temperatury mi*kni*cia popio*u;

10. minimum techniczne kot*a jest ni*sze ni* kot*a klasycznego i wynosi 30-40%, bez konieczno*ci w**czania palnik*w mazutowych podtrzymuj*cych.

Kot*y fluidalne maj* te* pewne wady w stosunku do klasycznych:

1. d*u*szy rozruch kot*a ze stanu zimnego, a tak*e d*u*sze studzenie kot*a po odstawieniu do remontu, ze wzgl*du na grubsz* wymur*wk* oraz dodatkowe urz*dzenia (cyklony, sch*adzacz popio*u);

2. konieczno** stosowania du*ego ci*nienia powietrza z uwagi na utrzymanie z*o*a fluidalnego;

3. nieco wi*ksze zu*ycie mocy na potrzeby w*asne kot*a;

4. w przypadku spalania w*gla o niskiej zawarto*ci popio*u wymagane jest doprowadzanie do komory paleniskowej odpowiedniej ilo*ci materia*u inertnego (piasek, zmielony popi**) w celu utrzymania sta*ej cyrkulacji z*o*a (dotyczy kot*a fluidalnego z cyrkulacyjnym z*o*em, jak kocio* OFz-230 w EC Bielsko II).

Zalety kot**w fluidalnych przewy*szaj* jednak wady; szczeg*lnie wa*ne s* tu wzgl*dy ekologiczne.

Opracowano ju* szereg typ*w kot**w fluidalnych, pokazanych na poni*szym rysunku. Chodzi tu o podzia* kot**w wed*ug drugiej klasyfikacji - rodzaju paleniska. Niezale*nie od tego istnieje podzia* kot**w fluidalnych ze wzgl*du na typ obiegu wody; mog* by* zatem kot*y fluidalne walczakowe z naturalnym obiegiem wody oraz kot*y fluidalne przep*ywowe, z mi*dzystopniowym przegrzewem pary lub bez takiego przegrzewu.

Uwaga: nale*y przestudiowa* rys.1 str. 20 w: Kocio* z cyrkulacyjnym z*o*em fluidalnym OFz-230 dla Elektrociep*owni II Bielsko-Bia*a. Fabryka Kot**w Rafako SA, Racib*rz 1997.

Kocio* OFz-230 w EC Bielsko-Bia*a II jest kot*em fluidalnym z cyrkulacyjnym z*o*em, walczakowym, z naturalnym obiegiem wody, bez przegrzewu mi*dzystopniowego. Wydajno** kot*a wynosi 64 kg/s (pary). Ci*nienie pary *wie*ej na wylocie z kot*a wynosi 13,8 MPa. Temperatura pary *wie*ej na wylocie z kot*a wynosi 540 °C. Temperatura spalin na wylocie z kot*a wynosi 127 °C. Sprawno** kot*a wynosi 91,5%.

Paliwem jest mieszanka mia*u w*gla kamiennego z podsuszonym mu*em, o warto*ci opa*owej 17000 kJ/kg, o zawarto*ci popio*u 30%, wilgoci 17% i siarki 1%. Temperatura z*o*a wynosi 849 °C.

Gwarantowana jest emisja zanieczyszcze* z kot*a do atmosfery poni*ej: 300 mg/Nm³ SO₂; 250 mg/Nm³ NO_x oraz 250 mg/Nm³ CO.

Fluidalny kocio* cyrkulacyjny dzia*a w spos*b nast*puj*cy.

Uwaga: nale*y przestudiowa* rys.2 str. 21 w: Kocio* z cyrkulacyjnym z*o*em fluidalnym OFz-230 dla Elektrociep*owni II Bielsko-Bia*a. Fabryka Kot**w Rafako SA, Racib*rz 1997.

Z*o*e wype*nia ca** komor* paleniskow*. W zwi*zku z du** pr*dko*ci* fluidyzacji (5-8 m/s) znaczna cz*** materia*u z*o*a wylatuje ze strumieniem spalin na zewn*trz komory paleniskowej. Na wylocie z komory zainstalowane s* cyklony separacyjne, w kt*rych nast*puje oddzielenie wi*kszych cz*stek materia*u (o *rednicy > 60-100 μm) od spalin przep*ywaj*cych do II ci*gu kot*a. Oddzielone cz*stki s* odprowadzane z cyklon*w rurami zsypowymi przez zamkni*cie syfonowe z powrotem do komory paleniskowej. W ten spos*b materia* z*o*a cyrkuluje na drodze komora paleniskowa - cyklony - syfon - komora paleniskowa z krotno*ci* r*wn* 50-150 kg popio*u/kg paliwa (przy normalnej pracy kot*a zawarto** paliwa w z*o*u wynosi 1-2%). Zamkni*cie syfonowe jest konieczne ze wzgl*du na nadci*nienie panuj*ce w komorze paleniskowej. Pomi*dzy syfonem a komor* paleniskow* do rury zsypowej dodawane jest paliwo, sorbent i ewentualnie w razie potrzeby materia* inertny.

Kocio* ma budow* dwuci*gow*. Woda zasilaj*ca podawana jest do podgrzewacza wody umieszczonego w II ci*gu kot*a, a nast*pnie do walczaka i parownika, podobnie jak w kotle klasycznym py*owym.

Przegrzewacz pary *wie*ej wykonany jest w postaci 3 niezale*nych stopni. Ka*dy stopie* jest powierzchni* ogrzewaln* inaczej rozmieszczon* i o innej konstrukcji. Pomi*dzy poszczeg*lnymi stopniami zainstalowane s* wtryskowe sch*adzacze pary (s*u**ce do regulacji temperatury przegrzania pary).

Na I st. przegrzewacza pary *wie*ej sk*adaj* si*: *ciany membranowe II ci*gu, rury wieszakowe oraz p*czek konwekcyjny umieszczony w II ci*gu kot*a powy*ej podgrzewacza wody.

II st. przegrzewacza pary *wie*ej jest przegrzewaczem grodziowym, z*o*onym z 4 grodzi zbudowanych ze *cian membranowych. Grodzie s* zanurzone wprost w z*o*u, obustronnie ogrzewane.

Na III st. przegrzewacza pary *wie*ej sk*ada si* p*czek konwekcyjny umieszczony powy*ej przegrzewacza I stopnia.

Para za III stopniem przegrzewacza pary *wie*ej kierowana jest do turbiny. Turbina jest jednocz**ciowa, upustowo-kondensacyjna.

1.1.2. Turbina parowa

Podstawow* klasyfikacj* turbin jest podzia* ze wzgl*du na wykorzystanie fizykalnej zasady akcji - reakcji, lub inaczej, z termodynamicznego punktu widzenia, ze wzgl*du na umiejscowienie przemiany rozpr**ania pary, na turbiny:

1. akcyjne;

2. reakcyjne.

Turbiny energetyczne kondensacyjne du*ej mocy, 200 MW i wi*cej, sk*adaj* si* zwykle z trzech cz**ci: wysokopr**nej (WP), *redniopr**nej (SP) i niskopr**nej (NP) (jednak w szczeg*lnym przypadku podzia* na cz**ci mo*e by* inny). Ka*da z takich cz**ci posiada w*asny korpus (kad*ub), niekiedy podw*jny (zewn*trzny i wewn*trzny), wa* i wirnik. Wa*y poszczeg*lnych cz**ci turbiny s* po**czone sprz*g*ami i u*o*yskowane w *o*yskach *lizgowych, z kt*rych jedno jest *o*yskiem oporowo - no*nym, a pozosta*e - *o*yskami no*nymi.

Wewn*trz korpus*w poszczeg*lnych cz**ci turbiny zawarty jest uk*ad przep*ywowy turbiny. Sk*ada si* na niego, w poszczeg*lnych cz**ciach turbiny, od kilku (NP) do kilkunastu (WP, SP) stopni turbiny. Stopniem turbiny nazywamy par* wie*c*w: nieruchomy wieniec przyrz*d*w ekspansyjnych: najcz**ciej kierownic lub niekiedy dysz, oraz ruchomy wieniec *opatek wirnikowych. Wieniec kierownic wykonany jest konstrukcyjnie w postaci tarczy kierowniczej mocowanej do korpusu turbiny, natomiast wieniec dysz wykonany jest w postaci tzw. skrzynki dyszowej. Wieniec *opatek, w turbinie akcyjnej, osadzony jest w tarczy wirnikowej nasadzonej na wa*. W turbinie reakcyjnej wieniec *opatek osadzony jest wprost na wirniku, wykonanym jako tzw. wirnik b*bnowy.

Pierwszy stopie* cz**ci WP oraz SP turbiny nosi nazw* stopnia regulacyjnego. Jest to stopie* zawsze akcyjny, stosowany zar*wno w turbinie akcyjnej jak i reakcyjnej. Stopie* ten zasilany jest par* na cz**ci obwodu; ka*da cz*** poprzez zaw*r regulacyjny. Funkcj* stopnia regulacyjnego jest regulacja mocy turbiny ilo*ciowo - jako*ciowa, a tak*e wykorzystanie du*ego pocz*tkowego spadku entalpii.

R**nica pomi*dzy turbin* akcyjn* i reakcyjn* z termodynamicznego punktu widzenia polega na tym, *e:

Rozpr**anie pary w turbinie akcyjnej nast*puje (teoretycznie) tylko w nieruchomych przyrz*dach rozpr**nych (kierownicach lub dyszach), natomiast nie nast*puje pomi*dzy *opatkami wirnikowymi.

Rozpr**anie pary w turbinie reakcyjnej odbywa si* natomiast zar*wno w nieruchomych przyrz*dach rozpr**nych (kierownicach lub dyszach) jak r*wnie* pomi*dzy *opatkami wirnikowymi.

R**nice powy*sze wynikaj* z ukszta*towania kana**w mi*dzy*opatkowych wirnika: w turbinie akcyjnej pole przekroju kana*u mi*dzy*opatkowego jest sta*e, natomiast w turbinie reakcyjnej - zmienne, przypominaj*ce przekr*j dyszy.

Przep*yw pary w pojedynczym stopniu turbiny przyj*to przedstawia* graficznie przy pomocy tzw. tr*jk*t*w pr*dko*ci. Na rysunku 2 przedstawiono tr*jk*t pr*dko*ci dla stopnia turbiny akcyjnej.

Rys. 2. Tr*jk*t pr*dko*ci dla stopnia turbiny akcyjnej: c - wektor pr*dko*ci bezwzgl*dnej pary (tj. odniesiony do nieruchomych cz**ci turbiny); w - wektor pr*dko*ci wzgl*dnej pary (tj. odniesiony wzgl*dem ruchomych cz**ci turbiny - *opatek wirnika); u - wektor pr*dko*ci obwodowej wirnika turbiny; 1 - pr*dko*ci na wlocie do *opatek wirnika; 2 - pr*dko*ci na wylocie z *opatek wirnika.

Moc cieplna wydzielana przez par*, a zamieniaj*ca si* w turbinie na moc mechaniczn* na wale, powstaje w stopniu turbiny z r**nicy energii kinetycznej strumienia pary na wlocie i wylocie z *opatek. Energia kinetyczna z kolei jest proporcjonalna do pr*dko*ci bezwzgl*dnej pary c. St*d dla pracy turbiny konieczne jest spe*nienie si* ostatniej nier*wno*ci jak na rysunku.

Tr*jk*t pr*dko*ci dla stopnia turbiny reakcyjnej przedstawiono na rysunku 3.

Rys. 3. Tr*jk*t pr*dko*ci dla stopnia turbiny reakcyjnej (oznaczenia jak na rysunku 2).

W krajowych blokach energetycznych 200 MW pracuj* turbiny akcyjne 13 K 215 produkcji Zamech Elbl*g. Przekr*j takiej turbiny pokazany jest poni*ej na rysunku.

Uwaga: nale*y przestudiowa* rys.10.28 str. 228 w Nikiel T.: Turbiny parowe. WNT,

Warszawa 1980.

W krajowych blokach energetycznych 360 MW pracuj* turbiny reakcyjne 18 K 360 produkcji Zamech Elbl*g. Przekr*j takiej turbiny pokazany jest poni*ej na rysunku.

Uwaga: nale*y przestudiowa* rys.10.29 str. 229 w Nikiel T.: Turbiny parowe. WNT, Warszawa 1980.

Om*wiono powy*ej jedynie najwa*niejsze urz*dzenia turbiny. Pe*ny opis instalacji turbinowej obj**by ponadto: instalacj* oleju turbinowego ze zbiornikiem i pompami oleju, olejowy uk*ad regulacji turbiny, instalacj* oleju smarnego, instalacj* oleju odci**aj*cego, instalacj* oleju uszczelniaj*cego, armatur* turbiny, uk*ad pr**niowy i kondensacj*, uk*ad regeneracji wysokopr**nej, uk*ad regeneracji niskopr**nej, uk*ad odwodnie* turbiny, uk*ad odpowietrze* turbiny, uszczelnienia labiryntowe, obracark* wa*u, koz*y *o*yskowe i *o*yska turbiny, fundament turbozespo*u, wska*niki wyd*u*e*, uk*ad rozruchowy turbiny - stacje redukcyjno - sch*adzaj*ce, zabezpieczenia turbiny, uk*ady AKPiA (aparatura kontrolno-pomiarowa i automatyka) turbiny oraz rozwi*zania konstrukcyjne urz*dze* pomocniczych turbiny (pompy, wymienniki regeneracyjne).

Studia w zakresie instalacji turbinowej powinny obejmowa* r*wnie* problemy: typowych uszkodze* i awarii instalacji oraz warunki bezpiecznego rozruchu i odstawiania turbiny (nie powoduj*ce ograniczenia trwa*o*ci element*w instalacji).

Niekt*re z powy*szych zagadnie* b*d* jeszcze om*wione w toku wyk*ad*w; pozosta*e powinny by* przedmiotem studi*w w*asnych na podstawie literatury.

1.1.3. Generator i inne wa*niejsze urz*dzenia elektryczne bloku

Uk*ad wyprowadzenia mocy

Przyk*adowe typowe rozwi*zania uk*adu wyprowadzenia mocy z elektrowni przedstawia schemat na rysunku poni*ej.

Uwaga: nale*y przestudiowa* rys.7.1 str. 162 z [12].

Podobny uk*ad (kilka rozdzielnic g**wnych o r**nych poziomach napi**) jest charakterystyczny dla elektrowni rozbudowywanych o kolejne etapy.

Moc trzech blok*w 200 MW jest wyprowadzana w spos*b klasyczny: brak wy**cznika generatora; blok odcina si* wy**cznikiem za transformatorem blokowym w polu rozdzielnicy g**wnej 110 lub 220 kV, jak r*wnie* za obydwoma uzwojeniami transformatora zaczepowego w polach obu sekcji rozdzielnicy 6 kV potrzeb w*asnych blokowych.

Rozdzielnica g**wna 110 kV posiada 3 systemy szyn zbiorczych, a rozdzielnica 220 kV 2 systemy szyn zbiorczych z szyn* obej*ciow*. Prze**czanie blok*w lub linii odp*ywowych pomi*dzy systemami szyn odbywa si* pod obci**eniem z wykorzystaniem wy**cznika sprz*g*owego (przed zamkni*ciem wy**cznika sprz*g*owego dokonuje si* synchronizacji system*w szyn).

Generatory w dwu blokach 500 MW posiadaj* roz**czniki; wyprowadzenie mocy do rozdzielnicy g**wnej 400 kV dokonuje si* w tzw. uk*adzie p**torawy**cznikowym, dro*szym lecz o wi*kszej niezawodno*ci. Pr*d wyprowadzany jest z zacisk*w generatora do zacisk*w transformatora blokowego ekranowanymi szynoprzewodami w formie rur aluminiowych, odr*bnie w ka*dej fazie. Dalej, przewody toru wyprowadzenia mocy jak i same rozdzielnice g**wne s* w wykonaniu napowietrznym.

Rozdzielnice g**wne s* sprz*gni*te autotransformatorami, z kt*rych pierwszy pokazany na schemacie jest wykorzystany tak*e do zasilania rozdzielnicy potrzeb w*asnych og*lnych I etapu.

Uk*ad zasilania potrzeb w*asnych

W przyk*adowej elektrowni, o uk*adzie elektrycznym przedstawionym na rysunku, z uzwoje* po stronie 6 kV transformator*w zaczepowych zasilane s* dwie sekcje rozdzielnic RB poszczeg*lnych blok*w. W razie zaniku napi*cia na rozdzielnicy RB dzia*a automatyka SZR,w**czaj*ca zasilanie rezerwowe z rozdzielnicy RR2 rozruchowo-rezerwowej i potrzeb og*lnych za po*rednictwem rozdzielnicy RR1, poprzez most szynowy rezerwowego zasilania.

Rys. 4. Schemat rozdzielnicy 6 kV potrzeb w*asnych blokowych bloku 200 MW; KA, KB, MA, MB - rozdzielnice 0,4 kV odpowiednio kot*owni A i B oraz maszynowni A i B; MW - silnik nap*du m*yna w*glowego o numerze NN, WM - wentylatora m*ynowego, WS - wentylatora spalin, WP - wentylatora powietrza, WR - wentylatora recyrkulacji spalin, PZ - pompy wody zasilaj*cej, PK - pompy kondensatu oraz PC - pompy wody ch*odz*cej; ZR - zasilanie rezerwowe.

Zwi*kszona, w stosunku do linii kablowych, reaktancja szynoprzewod*w przyczynia si* korzystnie do ograniczenia mocy zwarciowych.

Silniki 6 kV potrzeb w*asnych s* rozdzielone na obie sekcje rozdzielnic RB w taki spos*b, by w razie trwa*ego zaniku napi*cia na jednej sekcji dany blok m*g* utrzyma* si* przy pracy z po*ow* mocy. Do obu sekcji ka*dej rozdzielnicy RB przy**czone s* te* transformatory 6/0,4 kV zasilaj*ce odpowiednio dwie sekcje rozdzielnicy 0,4 kV potrzeb w*asnych danego bloku. Rozdzielnice 0,4 kV obj*te s* r*wnie* automatyk* SZR, w**czaj*c* rezerwowe zasilanie z rozdzielnicy rozruchowo-rezerwowej RR 0,4 kV (automatyka SZR zostanie charakteryzowana w dalszym toku wyk*adu).

Charakterystyka wa*nych urz*dze* elektrycznych bloku

Generator

Generator pracuj*cy w bloku elektrowni cieplnej konwencjonalnej jest maszyn* elektryczn* - pr*dnic* synchroniczn* 3-fazow* z utajonymi biegunami. Liczba par biegun*w wynosi p=1, st*d pr*dko** synchroniczna generatora n wynosi 50 1/s zgodnie z zale*no*ci*

(1)

gdzie: n - pr*dko** obrotowa synchroniczna, 1/s; f - cz*stotliwo**, Hz; p - liczba par biegun*w.

Wirnik generatora, wykonany jako odkuwka stalowa, mie*ci uzwojenie wzbudzenia. Stojan mie*ci pakiety *elaza czynnego oraz 3-fazowe uzwojenie twornika.

Parametry generatora

Generator charakteryzuj* poni*sze wa*niejsze parametry (w nawiasach podano przyk*adowo znamionowe lub pomierzone warto*ci dla turbogeneratora TWW-200-2 pracuj*cego w blokach krajowych 200 MW):

• Moc pozorna S, MV⋅A (235,3)

• Moc czynna P, MW (200)

• Wsp**czynnik mocy, cos ϕ (0,85)

• Napi*cie mi*dzyprzewodowe stojana U (warto** skuteczna), kV (15,75)

• Po**czenie faz stojana (gwiazda)

• Pr*d stojana I (warto** skuteczna), A (8625)

• Sprawno** generatora η_g , % (98,7)

• Napi*cie wzbudzenia U_f , V (315)

• Pr*d wzbudzenia I_f , A (2660)

• Moment zamachowy GD² , N⋅m² (79,96⋅10³)

• Reaktancja synchroniczna X_d , w jednostkach wzgl*dnych (1,86)

• Reaktancja przej*ciowa X_d', jw. (0,254)

• Reaktancja podprzej*ciowa X_d”, jw. (0,213)

• Reaktancja dla sk*adowej przeciwnej X₂, jw. (0,232)

Reaktancje powy*sze s* liczone w jednostkach wzgl*dnych w stosunku do impedancji znamionowej Z_N , okre*lonej wzorem

(2)

gdzie: Z_N - impedancja znamionowa, Ω; U_N - znamionowe napi*cie mi*dzyprzewodowe stojana, V; I_N - pr*d stojana znamionowy, A.

Turbogenerator TWW-200-2 jest ch*odzony: uzwojenia stojana - wod*, uzwojenia wirnika oraz *elazo czynne stojana - wodorem. Pr*d wzbudzenia jest wytwarzany przez wzbudnic* g**wn* WGT-2700-500, b*d*c* pr*dnic* synchroniczn* induktorow* 3-fazow*. Wzbudnica g**wna wytwarza pr*d przemienny o cz*stotliwo*ci 500 Hz, prostowany w uk*adzie 3-fazowego mostka Graetza, a nast*pnie regulowany przez regulator napi*cia RNGT-82 poprzez wzmacniacz transduktorowy. Uzwojenia zar*wno twornika jak i wzbudzenia wzbudnicy g**wnej s* rozmieszczone w stojanie wzbudnicy. Pr*d wzbudzenia wzbudnicy g**wnej jest wytwarzany przez pozwzbudnic*, b*d*c* r*wnie* pr*dnic* synchroniczn* induktorow* samowzbudn* pr*du przemiennego 400 Hz. Pr*d ten jest prostowany w uk*adzie jak dla wzbudnicy g**wnej i regulowany przez regulator napi*cia.

Model generatora

Model maszyny synchronicznej przedstawiono na rysunku 5. W modelu zastosowano transformacj* Parka z uk*adu osi tr*jfazowych wiruj*cych (wzgl*dem magne*nicy) u, v, w do uk*adu osi nieruchomych d, q, 0. O* d pod*u*na jest zgodna z osi* biegun*w magnetycznych wirnika, za* o* poprzeczna q jest do niej prostopad*a (dla p=1). W modelu f reprezentuje uzwojenie wzbudzenia, d i q uzwojenia twornika w osi d i q, za* D i Q obwody zwarte (t*umi*ce) w osi d i q. W modelu wprowadzono te* poj*cie osi synchronicznej s pokrywaj*cej si* w stanie ustalonym, przy pracy synchronicznej, z osi* d. W modelu okre*la si* indukcyjno*ci uzwoje* oraz odpowiadaj*ce im reaktancje, wymienione powy*ej. Na podstawie modelu okre*la si* schemat zast*pczy nienasyconego turbogeneratora i odpowiadaj*cy mu wykres wskazowy pr*d*w i napi**, dla obci**enia turbogeneratora moc* czynn* oraz biern* indukcyjn*, pokazane na rysunku 5a.

Symbole na rysunku oznaczaj*: U_if - napi*cie (si*a elektromotoryczna) indukowane w stojanie od pr*du (strumienia magnetycznego) wzbudzenia; X_d - reaktancja synchroniczna w osi d (r*wna reaktancji synchronicznej w osi q dla turbogeneratora z utajonymi biegunami);

Rys.5 Model pr*dnicy synchronicznej.

Rys.5a. Uproszczony schemat zast*pczy nienasyconego turbogeneratora z utajonymi biegunami oraz wykres wskazowy pr*d*w i napi** przy obci**eniu indukcyjnym.

U - napi*cie na zaciskach stojana; I - pr*d stojana; Z - impedancja obci**enia; ϑ - k*t obci**enia (mocy); φ - k*t fazowy mi*dzy napi*ciem i pr*dem stojana.

W modelu pomija si* rezystancj* uzwoje* jako znacznie mniejsz* od reaktancji.

Charakterystyki generatora

Generator opisuje si* nast*puj*cymi charakterystykami:

• Charakterystyka biegu ja*owego (charakterystyka magnesowania) U_if =f(I_f) przy I=0 oraz n=const (rysunek 6);

• Charakterystyka zewn*trzna pr*dnicy U=f(I) przy n=const, I_f=const, cosφ=const;

• Charakterystyka regulacyjna I_f=f(I) przy U=U_N, n=const, cosφ=const;

• Charakterystyka zwarcia symetrycznego ustalonego I_z=f(I_f) przy U=0, gdzie: I_z - pr*d zwarcia symetrycznego ustalonego.

Pr*d zwarcia symetrycznego ustalonego I_z okre*la si* zale*no*ci*

(3)

Charakterystyka zwarcia jest przedstawiona na rysunku 6.

Symbole na rysunku 6 oznaczaj*: I_f0N - pr*d wzbudzenia przy biegu ja*owym, taki przy kt*rym napi*cie stojana r*wna si* napi*ciu znamionowemu U=U_N; I_fzN - pr*d wzbudzenia przy zwarciu symetrycznym ustalonym, taki przy kt*rym pr*d zwarcia stojana r*wna si* pr*dowi

Rys.6. Charakterystyka zwarcia symetrycznego ustalonego I_z=f(I_f) (r*wnie* charakterystyka magnesowania U_if=f(I_f)) turbogeneratora z biegunami utajonymi).

znamionowemu I_z=I_N; I_z0 - pr*d zwarcia symetrycznego ustalonego, przy pr*dzie wzbudzenia I_f0N.

Korzystaj*c z powy*szych wielko*ci definiuje si* wska*nik zwany stosunkiem zwarcia K_z za pomoc* wzoru

(4)

Im wi*kszy stosunek zwarcia tym reaktancja synchroniczna mniejsza i praca pr*dnicy jest bardziej stabilna. Bardzo du*e turbogeneratory maj* ma** warto** stosunku zwarcia jednak kompensowane to jest szybko*ci* nowoczesnych regulator*w napi*cia.

• Charakterystyka obci**enia U=f(I_f) przy n=const, I=const, cosφ=const;

• Charakterystyki k*towe: momentu elektromagnetycznego M_e=f(ϑ) oraz mocy elektromagnetycznej P_e=f(ϑ) przy U=const, U_if =const.

Moc czynn* P, r*wn* zarazem mocy elektromagnetycznej P_e, i biern* Q oddawan* przez generator, przy pomini*ciu rezystancji uzwoje* twornika wyra*a si* poni*szymi wzorami

(5)

gdzie: U - warto** skuteczna napi*cia mi*dzyprzewodowego na zaciskach generatora; U_if - warto** skuteczna napi*cia mi*dzyprzewodowego stojana indukowanego od pr*du wzbudzenia; ϑ - k*t obci**enia (mocy) pomi*dzy wskazami napi** U i U_if.

Wz*r (5) przedstawia zale*no** mocy czynnej generatora od k*ta ϑ. W zwi*zku z t* zale*no*ci*, k*t ϑ jest nazywany k*tem mocy. K*t ten ma te* decyduj*ce znaczenie dla stabilno*ci pracy generatora.

Charakterystyk* k*tow* P_e=f(ϑ) przedstawiono na rysunku 7.

Punkt 1 na rysunku 7 przedstawia pocz*tkowy punkt pracy stabilnej turbogeneratora odpowiadaj*cy mocy elektromagnetycznej P_e r*wnej mocy turbiny P_t1 przy pr*dzie wzbudzenia I_f1. Je*li moc turbiny wzro*nie do P_t2 , to po kilku oscylacjach wok** punktu 2, ustala si* on jako nowy punkt pracy stabilnej turbogeneratora. Aby utrzyma* jednak uprzedni wsp**czynnik mocy cosφ, nale*y zwi*kszy* moc biern* generatora poprzez wzrost pr*du wzbudzenia do I_f2 , czyli przej** na wy*sz* charakterystyk* k*tow* do nowego punktu 3 pracy stabilnej generatora. Funkcj* t* spe*nia regulator napi*cia generatora.

Rys.7. Charakterystyka k*towa P_e=f(ϑ) turbogeneratora.

Je*li, przy pracy w punkcie 3 nast*pi*oby zwarcie w sieci na linii odp*ywowej z rozdzielnicy g**wnej elektrowni, to, na skutek spadku napi*cia na zaciskach generatora, przechodzi on na doln* charakterystyk* P_e=f(ϑ) narysowan* na rysunku 7 przerywan* lini*. W*wczas moc turbiny P_t2 by*aby wi*ksza ni* moc elektromagnetyczna P_e i generator wypad*by z synchronizmu. Przeciwdzia*a temu forsowanie wzbudzenia, czyli szybkie zwi*kszenie pr*du wzbudzenia przez regulator napi*cia (w turbogeneratorze GWW-200-2A do 4040 A przez czas 20s). W przypadku natomiast zwarcia w obr*bie bloku generator musi by* szybko wy**czony i odwzbudzony. Dzia*a w*wczas tzw. automat AGP gaszenia pola w generatorze.

Zdolno** generatora do utrzymania si* w synchroni*mie jest okre*lana moc* synchronizuj*c* P_s

(6)

Ze wzoru (6) wynika, *e moc synchronizuj*ca osi*ga maksimum dla ϑ=0° i maleje do 0 przy ϑ=90°. Jest to zatem zakres pracy stabilnej generatora. Przy ϑ=0° jednak*e generator nie wydaje mocy czynnej. St*d konstruktorzy przyjmuj* znamionowy przedzia* k*ta mocy od 25° do 40°.

• Charakterystyka ko*owa - wykres obci**alno*ci turbogeneratora.

Wykres obci**alno*ci analizuje si* dla pracy turbogeneratora na system sztywny U_z=const poprzez reaktancj* sieci X_s, jak na rysunku 8.

Rys.8 Uproszczony schemat zast*pczy nienasyconego turbogeneratora z utajonymi biegunami pracuj*cego na system sztywny poprzez reaktancj* sieci, oraz wykres wskazowy pr*du i napi**.

Oznaczenia na rysunku 8 odpowiadaj* oznaczeniom z rysunku 5a, a dodatkowo: X_s - reaktancja sieci; U_z - sztywne napi*cie systemu elektroenergetycznego; β - k*t pomi*dzy wskazami U oraz U_z; α - k*t pomi*dzy wskazami U_z oraz U_if. Wykres obci**alno*ci turbogeneratora dla warunk*w pracy opisanych schematem na rysunku 8, przedstawiono poni*ej na rysunku 9.

Rys.9. Wykres obci**alno*ci turbogeneratora.

Turbogenerator mo*e pracowa* z moc* czynn* i biern* ograniczon* do pola wyznaczonego punktami NAFGHEN. Poszczeg*lne ograniczenia wynikaj* z nast*puj*cych zale*no*ci:

a.) NA - ograniczenie ze wzgl*du na maksymalny pr*d wzbudzenia I_f . Wz*r na moc pozorn* turbogeneratora przedstawia si* nast*puj*co

(7)

R*wnanie (7) jest r*wnaniem okr*gu w uk*adzie osi P, jQ jak na rysunku 9, kt*rego *rodek C jest przesuni*ty o odcinek , a promie* wynosi *uk NA jest wycinkiem tego okr*gu.

b.) AF - ograniczenie ze wzgl*du na obci**alno** pr*dem twornika I. Wz*r na moc pozorn* generatora w funkcji pr*du I przedstawia si* nast*puj*co

(8)

R*wnanie (8) jest r*wnaniem okr*gu o *rodku le**cym w pocz*tku uk*adu wsp**rz*dnych O, a jego promie* wynosi . *uk AF jest wycinkiem tego okr*gu.

c.) FG - ograniczenie ze wzgl*du na maksymaln* moc turbiny P_tmax.

d.) GH - ograniczenie ze wzgl*du na nagrzewanie si* skrajnych element*w (pakiet*w *elaza czynnego) stojana (krzywa okre*lana eksperymentalnie).

e.) HE - ograniczenie ze wzgl*du na stabilno** pracy turbogeneratora. Wz*r na moc pozorn* generatora w funkcji k*ta β, przy przyj*ciu warto*ci k*ta α=π/2 tj. na granicy stabilno*ci generatora (por. obja*nienia do wzoru (6)) przedstawia si* nast*puj*co

(9)

Pierwszy wz*r przedstawia r*wnanie okr*gu o promieniu r_s okre*lonym trzecim wzorem, i o *rodku K przesuni*tym w g*r* od *rodka uk*adu wsp**rz*dnych O o odcinek okre*lony drugim wzorem jw.

f.) EN - ograniczenie ze wzgl*du na minimaln* moc turbiny P_tmin.

Transformator blokowy i zaczepowy

Transformator blokowy i zaczepowy s* to maszyny elektryczne pr*du przemiennego 3-fazowe; blokowy jest transformatorem dwuuzwojeniowym bez regulacji napi*cia, a zaczepowy - zwykle tr*juzwojeniowym z prze**cznikiem zaczep*w pod obci**eniem.

Zasadniczymi elementami czynnymi transformatora s* uzwojenia: g*rnego i dolnego napi*cia oraz rdze*. Transformatory posiadaj* wymuszone ch*odzenie, zwykle olejowo-powietrzne.

Parametry transformator*w

Transformatory charakteryzuj* poni*sze wa*niejsze parametry (w nawiasach podano przyk*adowo warto*ci znamionowe dla transformatora blokowego typu TW 240000/220 prod. Elta i zaczepowego typu TDR-25000/15x prod. Elta tr*juzwojeniowego z bloku 200 MW w El.Rybnik):

• Moc osi*galna S, MV⋅A (blokowy 263; zaczepowy 25/12,5/12,5)

• Napi*cie mi*dzyprzewodowe U (warto** skuteczna), kV (blokowy 250/15,75; zaczepowy 15,75/6,3/6,3)

• Pr*d I (warto** skuteczna) , A (blokowy 607,4/9641; zaczepowy 916/1145,6/1145,6)

• Grupa po**cze* (blokowy Yd11; zaczepowy Yy0)

• Napi*cie zwarcia U_z, % (blokowy 15,6; zaczepowy GN/DN 6,63, DN1/DN2 12,43)

• Zakres regulacji napi*cia, kV (zaczepowy 15,75±8,7)

• Straty w miedzi ΔP_Cu , kW

• Straty w *elazie ΔP_Fe , kW

Schemat zast*pczy transformatora

Schemat zast*pczy transformatora, nazywany schematem typu T, i odpowiadaj*cy mu wykres wskazowy pr*d*w i napi** przedstawiono na rysunku 10. Symbole na rysunku 10 oznaczaj*: U₁ - napi*cie pierwotne; I₁ - pr*d po stronie pierwotnej; U'₂ - napi*cie po stronie wt*rnej, sprowadzone na stron* pierwotn*; I'₂ - pr*d po stronie wt*rnej, sprowadzony na stron* pierwotn*; I₀ - pr*d w ga**zi poprzecznej; I_0w - sk*adowa czynna pr*du I₀; I_0w - sk*adowa bierna pr*du I₀ (pr*d magnesuj*cy); R₁ - rezystancja uzwojenia pierwotnego; X_l1 - reaktancja rozproszenia uzwojenia pierwotnego; R'₂ - rezystancja uzwojenia wt*rnego, sprowadzona na stron* pierwotn*; X'_l2 - reaktancja rozproszenia uzwojenia wt*rnego, sprowadzona na stron* pierwotn*; R_Fe - rezystancja w ga**zi poprzecznej, odpowiadaj*ca stratom w rdzeniu; X_f - reaktancja w ga**zi poprzecznej, odpowiadaj*ca pr*dowi magnesuj*cemu.

Rys.10. Schemat zast*pczy T transformatora i odpowiadaj*cy mu wykres wskazowy pr*d*w i napi** przy obci**eniu transformatora odbiornikiem o charakterze indukcyjnym.

Wielko*ci opisuj*ce stron* wt*rn* sprowadza si* na stron* pierwotn* wg poni*szych wzor*w (dla wielko*ci typu impedancja podano przyk*adowy jeden wz*r):

(10)

gdzie: z₁, z₂ - liczba zwoj*w uzwojenia, odpowiednio pierwotnego i wt*rnego.

W praktycznych obliczeniach z zakresu pracy elektrowni w systemie elektroenergetycznym, operuje si* bardziej uproszczonych schematem zast*pczym transformatora z pojedyncz* rezystancj* R_T i reaktancj* X_T w ga**zi pod*u*nej oraz z susceptancj* B_T i konduktancj* G_T w ga**zi poprzecznej. W obliczeniach zwarciowych i przy obliczaniu warunk*w samorozruchu silnik*w, operuje si* najprostszym schematem zast*pczym, w kt*rym transformator jest reprezentowany przez pojedyncz* reaktancj* X_T okre*lan* wzorem

(11)

gdzie: X_T - reaktancja transformatora, Ω; U_z - napi*cie zwarcia transformatora, % w stosunku do napi*cia mi*dzyprzewodowego po stronie pierwotnej; U_N - napi*cie znamionowe mi*dzyprzewodowe po stronie pierwotnej, kV; S_TN - znamionowa moc pozorna transformatora, MV⋅A.

Charakterystyki transformatora

Transformator opisuje si* nast*puj*cymi charakterystykami:

• Charakterystyka stanu ja*owego I₀, P₀, cosϕ₀=f(U), przy I₂=0.

Analiza stanu ja*owego obejmuje przebiegi przej*ciowe przy za**czaniu transformatora pod napi*cie. Wyst*puje w*wczas udar pr*du magnesowania i przepi*cia **czeniowe, szczeg*lnie du*e w najniekorzystniejszym przypadku, je*li w chwili podania napi*cia jego k*t fazowy jest r*wny 0.

• Charakterystyka zwarcia I_z, P_z, cosϕ_z=f(U), przy U₂=0.

Z charakterystyki zwarcia transformatora wyznacza si* napi*cie zwarcia (por.wz*r (11)), jako napi*cie przy kt*rym I_z=I_N. Du*a warto** napi*cia zwarcia jest korzystna ze wzgl*du na ograniczenie mocy zwarciowych, szczeg*lnie w odniesieniu do transformatora zaczepowego - na rozdzielnicy 6 kV potrzeb w*asnych blokowych, natomiast niekorzystna ze wzgl*du na warunki samorozruchu silnik*w. W praktyce przyjmuje si* warto** napi*cia zwarcia dla transformatora blokowego na poziomie 10-16%, a dla zaczepowego 6-8%.

Silniki du*ej mocy

Silniki du*ej mocy, s*u**ce do nap*du podstawowych urz*dze* potrzeb w*asnych takich jak pompy wody zasilaj*cej, m*yny w*glowe i wentylatory kot*owe, s* to maszyny elektryczne indukcyjne, klatkowe, g**boko**obkowe lub dwuklatkowe (m*yny), 3-fazowe na napi*cie 6 kV.

Elementami czynnymi silnika jest 3-fazowe uzwojenie stojana, uzwojenie wirnika (klatka zwarta) oraz rdze* stojana i wirnika.

Parametry silnik*w

Silniki charakteryzuj* poni*sze wa*niejsze parametry (w nawiasach podano przyk*adowo warto*ci znamionowe dla silnika pompy wody zasilaj*cej z bloku 200 MW w El.Rybnik):

• Moc czynna P_s , kW (3150)

• Napi*cie mi*dzyprzewodowe U (warto** skuteczna), kV (6)

• Pr*d I (warto** skuteczna) , A (353)

• Wsp**czynnik mocy cosϕ (0,91)

• Pr*dko** obrotowa n_s, 1/min (2980)

• Sprawno** η_s

• Moment mechaniczny M_s

Schemat zast*pczy silnika

Schemat zast*pczy silnika przedstawiono na rysunku 11. Symbole na rysunku 11 oznaczaj*: U_s - napi*cie stojana; U_i - napi*cie wewn*trzne; I_s - pr*d stojana; I'_r - pr*d wirnika sprowadzony do stojana; I₀ - pr*d w ga**zi poprzecznej; I_Fe - sk*adowa czynna pr*du I₀; I_m - sk*adowa bierna pr*du I₀ (pr*d magnesuj*cy); R_s - rezystancja uzwojenia stojana; X_s - reaktancja rozproszenia uzwojenia stojana; R'_r - rezystancja uzwojenia wirnika, sprowadzona do stojana; X'_r - reaktancja rozproszenia uzwojenia wirnika, sprowadzona do stojana; R_Fe - rezystancja w ga**zi poprzecznej, odpowiadaj*ca stratom w rdzeniu; X_m - reaktancja w ga**zi poprzecznej, odpowiadaj*ca pr*dowi magnesuj*cemu; s - po*lizg.

Rys.11. Schemat zast*pczy silnika indukcyjnego.

Po*lizg s okre*la si* poni*szym wzorem:

(12)

gdzie: n - pr*dko** rzeczywista wirnika; n₁ - pr*dko** synchroniczna wirnika; f - cz*stotliwo** pr*du stojana, Hz; p - liczba par biegun*w uzwojenia stojana.

Wielko*ci opisuj*ce wirnik sprowadza si* do stojana wg poni*szych wzor*w (dla wielko*ci typu impedancja podano przyk*adowy jeden wz*r):

(13)

gdzie: n_sr - przek*adnia uzwojeniowa silnika; N_s, N_r - liczba szeregowych zwoj*w uzwojenia, odpowiednio stojana i wirnika; k_ws, k_wr - wsp**czynnik uzwojenia, odpowiednio stojana i wirnika.

Charakterystyki silnika indukcyjnego

Silnik opisuje si* nast*puj*cymi charakterystykami:

• Charakterystyka stanu ja*owego I₀, P₀, cosϕ₀=f(U), przy n₀≅n₁ .

• Charakterystyka zwarcia I_z, P_z, cosϕ_z=f(U), przy n_z=0.

• Charakterystyka momentu elektromagnetycznego silnika (r*wnego w przybli*eniu momentowi mechanicznemu na wale) M_e=f(s) przy U_s=U_N.

Charakterystyk* momentu przedstawiono na rysunku 12.

Rys.12. Charakterystyka momentu elektromagnetycznego silnika indukcyjnego M_e=f(s) (naniesiono wykres momentu obci**enia urz*dzenia nap*dzanego typu pompa lub wentylator)

Warto** maksymalna momentu elektromagnetycznego M_e nazywa si* momentem krytycznym M_ek i osi*gana jest przy po*lizgu krytycznym s_k:

(14)

gdzie: m₁ - liczba faz stojana (3); reszta oznacze* jak na rysunku 12 i we wzorze (13).

SZR

Jak wspomniano wcze*niej, na rozdzielnicy potrzeb w*asnych 6 i 0,4 kV dzia*a automatyka SZR, w**czaj*ca zasilanie rezerwowe z rozdzielnicy rozruchowo-rezerwowej w razie zaniku napi*cia na zasilaniu podstawowym. Podczas kr*tkiego okresu braku zasilania nast*puje synchroniczny wybieg grupowy silnik*w, charakteryzuj*cy si* pojawieniem zanikaj*cego napi*cia szcz*tkowego. Po odbudowie napi*cia zasilania nast*puje samorozruch silnik*w. Przebieg napi*cia szcz*tkowego w czasie przedstawia rysunek 13. Wskaz napi*cia szcz*tkowego U_sz, na skutek zmniejszania si* pr*dko*ci obrotowej silnik*w i co za tym idzie zmniejszania si* cz*stotliwo*ci pr*du szcz*tkowego, sp**nia si* coraz bardziej za wskazem napi*cia zasilaj*cego U. Uwzgl*dniaj*c fakt, *e napi*cie na zaciskach silnika nie powinno przekroczy* ok.1,3÷1,4 U_N (krzywa U_smax na rysunku 13), w**czenie napi*cia rezerwowego przez automatyk* SZR mo*e nast*pi* albo przed osi*gni*ciem przez wskaz napi*cia szcz*tkowego po*o*enia oznaczonego U_sz1 (tj. do oko*o 0,24 s - jest to tzw. SZR szybki), albo po osi*gni*ciu przez ten wskaz po*o*enia oznaczonego U_sz2 (tj. po oko*o 0,5 s - jest to tzw. SZR wolny). SZR szybki wymaga szybkich, a wi*c drogich wy**cznik*w. W Polsce stosuje si* SZR wolny. Prowadzi si* badania nad uk*adem tzw. SZR szybkiego t*umionego.

Rys.13. Przebieg napi*cia szcz*tkowego U_sz(t) w czasie, przy wybiegu grupowym silnik*w, podczas cyklu SZR.

Regulacja nap*d*w potrzeb w*asnych

Regulacja nap*du ma na celu dostosowanie parametr*w nap*du do charakterystyki opor*w uk*adu, przy czym najsprawniejszym sposobem tej regulacji jest zmiana pr*dko*ci obrotowej urz*dzenia nap*dzanego. W blokach 200 MW, przyk*adowo, pr*dko** obrotow* pomp wody zasilaj*cej reguluje si* po*lizgiem w sprz*gle hydrokinetycznym. Bardziej ekonomicznym sposobem jest jednak regulacja pr*dko*ci obrotowej silnika nap*dzaj*cego.

Ze wzoru (12) wynika mo*liwo** regulacji pr*dko*ci obrotowej silnika indukcyjnego poprzez zmian* po*lizgu s, cz*stotliwo*ci napi*cia zasilaj*cego f oraz liczby par biegun*w p.

Zmian* po*lizgu mo*na uzyska* przez zmian* warto*ci napi*cia stojana, przez wprowadzenie rezystancji do obwodu wirnika oraz przez zasilanie stojana napi*ciem asymetrycznym. Klasyczne metody oparte o zmian* po*lizgu s* jednak nieekonomiczne. Bardziej ekonomiczn* metod*, r*wnowa*n* z wprowadzeniem rezystancji w obw*d wirnika jest obci**enie obwodu wirnika odbiornikiem w uk*adzie kaskadowym z wykorzystaniem przekszta*tnik*w energoelektronicznych. W technice nap*dowej stosowanymi typami przekszta*tnik*w s*: prostownik, przemiennik cz*stotliwo*ci, sterownik pr*du przemiennego, przerywacz pr*du sta*ego, falownik napi*cia oraz falownik pr*du. Na rysunku 14 przedstawiono ideowy schemat kaskady tyrystorowej nap*du. W uk*adzie tym nast*puje odbi*r mocy po*lizgu i zwrotne przekazanie jej do sieci zasilaj*cej poprzez transformator dopasowuj*cy (wariant a). Istnieje te* oszcz*dniejsze rozwi*zanie polegaj*ce na wyprowadzeniu mocy po*lizgu do rozdzielnicy 0,4 kV (wariant b, linie przerywane). Zastosowany w uk*adzie kaskady silnik asynchroniczny musi by* typu pier*cieniowego.

W najnowocze*niejszych uk*adach nap*dowych dominuje metoda regulacji pr*dko*ci obrotowej silnika przez zmian* cz*stotliwo*ci napi*cia zasilaj*cego z wykorzystaniem przekszta*tnik*w tyrystorowych. Na rysunku 15 przedstawiono schemat ideowy nap*du typu ETWA. Uk*ad umo*liwia prac* silnika w cyklu SZR.

W najnowszych rozwi*zaniach, do nap*du wentylator*w oraz pomp w elektrowniach stosowany jest przekszta*tnik cz*stotliwo*ci typu Monoverter D. Schemat ideowy przekszta*tnika przedstawiono na rysunku 16. Silnik asynchroniczny jest tu w wykonaniu specjalnym: klatkowy z podw*jnym 3-fazowym uzwojeniem stojana o po**czonych punktach zerowych i o niesymetrycznie rozstawionych osiach obu gwiazd uzwoje* wzgl*dem siebie (rysunek 17). Oba uzwojenia s* zasilane z dwu r*wnoleg*ych uk*ad*w przekszta*tnikowych. Zapewnia to mniejsz* pulsacj* wiruj*cego pola magnetycznego silnika. Uk*ad umo*liwia zmian* kierunku obrot*w a tak*e hamowanie, przy kt*rym silnik oddaje moc do sieci. Typem falownika zastosowanego w uk*adzie jest falownik pr*du o komutacji wewn*trznej z diodami odcinaj*cymi.

Pr*d fazowy na wyj*ciu z falownika pr*du mo*na przedstawi* w postaci szeregu:

(15)

gdzie: I_d - pr*d na wyj*ciu z prostownika; k - wska*nik harmonicznej. Odkszta*cony charakter pr*du powoduje niekorzystne zjawiska w silniku: drgania, napi*cie na kad*ubach silnik*w izolowanych lub pr*d doziemny w uziemionych, pr*dy *o*yskowe itp.

Modernizacja nap*d*w potrzeb w*asnych polegaj*ca na wymianie dotychczasowego tradycyjnego uk*adu na uk*ad przekszta*tnikowy powinna by* poparta analiz* techniczno-ekonomiczn* uwzgl*dniaj*c* wszystkie korzystne i niekorzystne aspekty takiego przedsi*wzi*-

Rys.14. Kaskada tyrystorowa nap*du (M - silnik indukcyjny 3-fazowy pier*cieniowy; R - rezystancja rozruchowa; P - prostownik; F - falownik tyrystorowy; D - d*awik; T - transformator dopasowuj*cy).

Rys. 15. Schemat ideowy nap*du z wykorzystaniem przekszta*tnika typu ETWA; M - silnik asynchroniczny; P - prostownik sterowany; F - falownik pr*du; Q1-3 - wy**czniki; LC - d*awik wej*ciowy; LD1-2 - d*awiki wyg*adzaj*ce; SSP - system sterowania prostownika; SSF - system sterowania falownika; SZA - system zabezpiecze* i automatyki; SAR - system automatycznej regulacji; SPI - system przetwarzania informacji; SZE - system zasilania elektrycznego).

Rys.16. Schemat ideowy przekszta*tnika typu Monoverter D (NSR - strona prostownika; MSR - strona silnika; F - falownik pr*du; P - prostownik sterowany; D1-4 - d*awiki wyg*adzaj*ce; TO1-4 - tyrystory ochronne; M - silnik asynchroniczny).

Rys. 17. Schemat rozmieszczenia uzwoje* stojana silnika zasilanego z przekszta*tnika typu Monoverter D (A, B, C - ko*ce uzwojenia I; U, V, W - ko*ce uzwojenia II).

cia: wzrost sprawno*ci urz*dzenia nap*dzanego i wi*ksz* jego elastyczno** ruchow*, wzrost sprawno*ci silnika, eliminacj* strat wynikaj*cych z dotychczasowego uk*adu regulacji (np. w sprz*gle hydrokinetycznym), koszt wymiany silnika na silnik pier*cieniowy (dotyczy kaskady tyrystorowej) lub na silnik o wykonaniu specjalnym z transformatorem prostownikowym (dotyczy przekszta*tnika typu Monoverter), koszt elektronicznej aparatury przekszta*tnikowej, koszt innych dodatkowych urz*dze* elektrycznych, pogorszenie niezawodno*ci zespo*u w zwi*zku z zawodno*ci* aparatury elektronicznej, wi*ksz* awaryjno** silnika pier*cieniowego w stosunku do klatkowego (jednak og*lnie wi*ksz* trwa*o** silnika na skutek *agodniejszych warunk*w rozruchowych) i wreszcie koszt rob*t modernizacyjnych. Nale*y wzi** pod uwag*, *e korzy** ze stosowania regulacji pr*dko*ci obrotowej nap*du ujawnia si* przy cz*stych cz**ciowych obci**eniach bloku (dla elektrowni pracuj*cej u podstawy uporz*dkowanego wykresu obci**e* oraz o dobrze dobranych nap*dach do opor*w instalacji korzy** z uk*adu przekszta*tnikowego mo*e by* niewielka).

Obwody wt*rne. Zabezpieczenia elektryczne bloku i urz*dze* elektrycznych

Obwody wt*rne elektrowni obejmuj* uk*ady: sterowania, pomiar*w, zabezpiecze*, sygnalizacji, odwzorowania stanu po**cze*, rejestracji zdarze*, regulacji, i **czno*ci.

Zabezpieczenia elektryczne bloku i urz*dze* elektrycznych dziel* si* na grupy oznaczone symbolami 0, I, II, III i IV. Najwa*niejszymi zabezpieczeniami s* zabezpieczenia grupy IV, dzia*aj*ce przy trwa*ych uszkodzeniach urz*dze* elektrycznych bloku. S* to zabezpieczenia: r**nicowo-pr*dowe bloku, r**nicowo-pr*dowe generatora, r**nicowo-pr*dowe transformatora zaczepowego oraz ziemnozwarciowe stojana generatora.

Zabezpieczenie r**nicowo-pr*dowe bloku mierzy algebraiczn* sum* pr*d*w w ka*dej fazie oddzielnie: generatora od strony punktu zerowego, bloku na dop*ywie do rozdzielnicy g**wnej elektrowni oraz odp*yw*w z dwu uzwoje* 6 kV transformatora zaczepowego na zasilaniu obu sekcji rozdzielnicy potrzeb w*asnych 6 kV. Ta suma pr*d*w, w ka*dej fazie, w warunkach normalnych powinna by* r*wna 0. Zabezpieczenie dzia*a przy: zwarciach mi*dzyfazowych w obr*bie urz*dze* elektrycznych bloku oraz przy zwarciach z ziemi* uzwoje* GN transformatora blokowego. Zabezpieczenie por*wnuje w uk*adzie mostkowym, odr*bnie w ka*dej fazie, warto*ci 3 pr*d*w wyprostowanych: pr*du w obwodzie r**nicowym, pr*du w obwodach stabilizacji i pr*du magnesowania. W ten spos*b zabezpieczenie odstraja si* od udaru pr*du magnesowania transformator*w, zw*aszcza blokowego.

Zabezpieczenia w elektrowniach krajowych by*y pierwotnie instalowane w wykonaniu przeka*nikowym (w El.Rybnik f-my Brown-Bovery). W miar* zu*ywania si*, zabezpieczenia te s* stopniowo zast*powane nowoczesnymi zespo*ami automatyki zabezpieczeniowej.

26

---