• Constructia barajului a durat cinci Constructia barajului a durat cinci ani si jumatate.ani si jumatate.

• S-au forat 42 km de galerii S-au forat 42 km de galerii subterane, s-au excavat 1.768.000 mł subterane, s-au excavat 1.768.000 mł de roca, din care aproximativ 1 milion de roca, din care aproximativ 1 milion mł in subteran, s-au turnat 930.000 mł in subteran, s-au turnat 930.000 mł de beton, din care 400.000 mł in mł de beton, din care 400.000 mł in subteran si s-au montat 6.300 tone subteran si s-au montat 6.300 tone de echipamente electromecanicede echipamente electromecanice

• Lacul de acumulare Vidraru a luat fiinta in luna Lacul de acumulare Vidraru a luat fiinta in luna martie 1966 si este amplasat pe raul Arges pe un martie 1966 si este amplasat pe raul Arges pe un sector de 28 km lungime. Situat intre muntii sector de 28 km lungime. Situat intre muntii Fruntii si Ghitu, lacul aduna apele raurilor Capra, Fruntii si Ghitu, lacul aduna apele raurilor Capra, Buda si ale catorva afluenti directi (Raul Buda si ale catorva afluenti directi (Raul Doamnei, Cernatul si Valsanul, Topologul, Valea Doamnei, Cernatul si Valsanul, Topologul, Valea lui Stan si Limpedea), cu un debit total de cca 5,5 lui Stan si Limpedea), cu un debit total de cca 5,5 mł /s. Suprafata totala a lacului este de 393 ha, mł /s. Suprafata totala a lacului este de 393 ha, lungimea de 10,3 km, iar latimea maxima de 2,2 lungimea de 10,3 km, iar latimea maxima de 2,2 km in zona Valea Lupului - Calugarita. Adancimea km in zona Valea Lupului - Calugarita. Adancimea maxima a apei este de 155 m langa barajul inalt maxima a apei este de 155 m langa barajul inalt de 166 m, iar volumul apei este de 465 milioane de 166 m, iar volumul apei este de 465 milioane mł. Nivelul normal de retentie este de 830,00 mł. Nivelul normal de retentie este de 830,00 metri deasupra marii (mdM). metri deasupra marii (mdM).

• Barajul Vidraru a fost, la momentul Barajul Vidraru a fost, la momentul inaugurarii, al cincilea in Europa si al noualea inaugurarii, al cincilea in Europa si al noualea in lume intre constructiile similare. Este un in lume intre constructiile similare. Este un baraj din beton cu dubla curbura realizat din baraj din beton cu dubla curbura realizat din 22 de ploturi verticale, avand inaltimea de 22 de ploturi verticale, avand inaltimea de 166,60 metri si o lungime la coronament de 166,60 metri si o lungime la coronament de 307 metri, fiind traversat de noua galerii 307 metri, fiind traversat de noua galerii orizontale interioare. Constructia se sprijina pe orizontale interioare. Constructia se sprijina pe versantii muntilor Pleasa si Vidraru, iar versantii muntilor Pleasa si Vidraru, iar turbinele si generatoarele electrice ale turbinele si generatoarele electrice ale hidrocentralei asigura o productie de energie, hidrocentralei asigura o productie de energie, intr-un an hidrologic mediu, de 400 GWh/an.intr-un an hidrologic mediu, de 400 GWh/an.

• FuncţionareFuncţionare• Printr-un baraj de acumulare a apei pe cursul Printr-un baraj de acumulare a apei pe cursul

unui unui râurâu, unde poate fi prezentă şi o , unde poate fi prezentă şi o cascadăcascadă se realizează acumularea unei energii se realizează acumularea unei energii potenţiale, trasformată în energie cinetică potenţiale, trasformată în energie cinetică prin rotirea turbinei hidrocentralei. Această prin rotirea turbinei hidrocentralei. Această mişcare de rotaţie va fi transmisă mai mişcare de rotaţie va fi transmisă mai departe printr-un angrenaj de roţi dinţate departe printr-un angrenaj de roţi dinţate generatorului de curent electric, care prin generatorului de curent electric, care prin rotirea rotorului generatorului într-un câmp rotirea rotorului generatorului într-un câmp magnetic, va transforma energia mecanică în magnetic, va transforma energia mecanică în energie electricăenergie electrică.(.(Curentul electricCurentul electric reprezintă deplasarea dirijată a reprezintă deplasarea dirijată a sarcinilor electricesarcinilor electrice.) .)

REDRESOAREREDRESOARE220 Vcc/63 A220 Vcc/63 A

C.H.E. Vidraru este echipata cu 4 hidrogeneratoare de 55 MW. Curentul C.H.E. Vidraru este echipata cu 4 hidrogeneratoare de 55 MW. Curentul continuu necesar bunei functionari ,in siguranta si in situatii exceptionale a continuu necesar bunei functionari ,in siguranta si in situatii exceptionale a

echipamentelor (de ex disparitia tensiunii alternative de la toate sursele ) CHE echipamentelor (de ex disparitia tensiunii alternative de la toate sursele ) CHE Vidraru este prevazuta cu 3 baterii de acumulatoare, doua in subteran si una Vidraru este prevazuta cu 3 baterii de acumulatoare, doua in subteran si una

suprateran .suprateran .Asigurarea alimentarii in permanenta a consumatorilor de curent continuu este Asigurarea alimentarii in permanenta a consumatorilor de curent continuu este vitala pentru intregul ansamblu de procese cuprins in procesul tehnologic din vitala pentru intregul ansamblu de procese cuprins in procesul tehnologic din

CHE . CHE . Intrucat redresorii actuali sunt uzati atat din punct de vedere fizic cat si moral, Intrucat redresorii actuali sunt uzati atat din punct de vedere fizic cat si moral,

fara a prezenta siguranta in exploatare, se impune inlocuirea acestora cu fara a prezenta siguranta in exploatare, se impune inlocuirea acestora cu echipamente noi de calitate si fiabilitate marita.echipamente noi de calitate si fiabilitate marita.

In regim normal de exploatare al bateriilor de curent continuu, din subteran, In regim normal de exploatare al bateriilor de curent continuu, din subteran, una din cele doua bateri 220 V c.c./ 350 Ah alimenteaza consumatorii una din cele doua bateri 220 V c.c./ 350 Ah alimenteaza consumatorii

permanenti din centrala, pe cealalta fiind conectat doar iluminatul de siguranta permanenti din centrala, pe cealalta fiind conectat doar iluminatul de siguranta (care se cupleaza automat la disparitia tensiunii alternative din CHE), regimul (care se cupleaza automat la disparitia tensiunii alternative din CHE), regimul

fiind schimbat lunar .fiind schimbat lunar .Cele doua baterii “A” si “B” functioneaza in regim floating, fiind alimentate din Cele doua baterii “A” si “B” functioneaza in regim floating, fiind alimentate din

doua redresoare RUT 1 respectiv RUT 2 .doua redresoare RUT 1 respectiv RUT 2 .Redresorii vor asigura in paralel consumatorii de cc din centrala cat si Redresorii vor asigura in paralel consumatorii de cc din centrala cat si

regimurile de functionare(floating, tampon, incarcare de egalizare,incarcare de regimurile de functionare(floating, tampon, incarcare de egalizare,incarcare de formare) a bateriilor de acumulatori cu capacitatea de 350 Ah.formare) a bateriilor de acumulatori cu capacitatea de 350 Ah.

2. Cerinţe funcţionale şi 2. Cerinţe funcţionale şi caracteristici tehnicecaracteristici tehnice

• Redresorul:Redresorul:• Cu reglaj automat capabil să funcţioneze atît în regim manual cît Cu reglaj automat capabil să funcţioneze atît în regim manual cît

şi automat in urmatoarele regimuri de functionare:şi automat in urmatoarele regimuri de functionare:• RegimulRegimul Floating Floating : in : in regim automatregim automat redresorul este cuplat in redresorul este cuplat in

paralel cu bateria si cu consumatorii de curent continuu astfel paralel cu bateria si cu consumatorii de curent continuu astfel asigurandu-se mentinerea bateriei in stare incarcata si asigurandu-se mentinerea bateriei in stare incarcata si alimentarea consumatorilor. La o marire a consumului de curent alimentarea consumatorilor. La o marire a consumului de curent continuu, redresorul sesiseaza aceasta crestere si asigura continuu, redresorul sesiseaza aceasta crestere si asigura acoperirea acesteia furnizand in acelasi timp si curentul de acoperirea acesteia furnizand in acelasi timp si curentul de incarcare a bateriei.incarcare a bateriei.

• RegimulRegimul Tampon Tampon: in : in regim manual regim manual redresorul furnizeaza o redresorul furnizeaza o valoare impusa a curentului continuu. valoare impusa a curentului continuu. In acest caz, daca sarcina In acest caz, daca sarcina este mai mare dacat curentul oferit de redresor, diferenta de este mai mare dacat curentul oferit de redresor, diferenta de curent continuu va fi suportata de bateria de acumulatori, aceasta curent continuu va fi suportata de bateria de acumulatori, aceasta intrand in regim de descarcare. Daca curentul cerut de sarcina intrand in regim de descarcare. Daca curentul cerut de sarcina este mai mic decat curentul oferit de redresor, acesta va acoperi este mai mic decat curentul oferit de redresor, acesta va acoperi atat consumul de curent continuu cat si curentul de incarcare al atat consumul de curent continuu cat si curentul de incarcare al bateriei.bateriei.

• Regimul de Regimul de IncarcareIncarcare: se realizeaza in regim floating si in regim : se realizeaza in regim floating si in regim tampon; incarcarea de egalizare a bateriei se impune dupa tampon; incarcarea de egalizare a bateriei se impune dupa descarcari complete sau dupa incarcari neadecvate. descarcari complete sau dupa incarcari neadecvate.

• Regimul va trebui sa respecte urmatoarele conditii:Regimul va trebui sa respecte urmatoarele conditii:• Timpul de incarcare trebuie sa fie mai mic de 72 ore. Timpul de incarcare trebuie sa fie mai mic de 72 ore. • Tensiunea de incarcare trebuie reglata la valoarea corecta Tensiunea de incarcare trebuie reglata la valoarea corecta

specificata de furnizor.specificata de furnizor.• Incarcarea la tensiune constanta conduce la o menajare a bateriei Incarcarea la tensiune constanta conduce la o menajare a bateriei

si eventual cresterea duratei de viata garantate (prognozate).si eventual cresterea duratei de viata garantate (prognozate).• La cresterea temperaturii peste 55La cresterea temperaturii peste 55C, trebuie ca incarcarea sa fie C, trebuie ca incarcarea sa fie

oprita sau sa se reduca curentul de incarcare ori sa se treaca pe oprita sau sa se reduca curentul de incarcare ori sa se treaca pe functionare in regim floating pentru a permite temperaturii sa functionare in regim floating pentru a permite temperaturii sa scadǎ.scadǎ.

• Incarcarea de egalizare se considera incheiata atunci cand Incarcarea de egalizare se considera incheiata atunci cand densitatea electrolitului la 20densitatea electrolitului la 20C si tensiunea celulelor nu se C si tensiunea celulelor nu se modifica intr-un interval de 2h.modifica intr-un interval de 2h.

Condiţii tehniceCondiţii tehnice

• ::• tensiunea de alimentare : 3 x 400V ±10 %tensiunea de alimentare : 3 x 400V ±10 %• frecventa: 50Hzfrecventa: 50Hz• tensiunea nominală de ieşire : 230 Vcctensiunea nominală de ieşire : 230 Vcc• domeniul de ajustare al tensiunii de ieşire : 180 – 250V domeniul de ajustare al tensiunii de ieşire : 180 – 250V • precizia tensiunii de ieşire : 0,5%precizia tensiunii de ieşire : 0,5%• curentul nominal de ieşire : 63Acccurentul nominal de ieşire : 63Acc• caracteristica de încărcare : IU constant pînă la I = 100%Incaracteristica de încărcare : IU constant pînă la I = 100%In• ondulaţia tensiunii : <5% Uvv fara baterie in paralelondulaţia tensiunii : <5% Uvv fara baterie in paralel• protecţie la scurtcircuit cu limitarea curentului la o valoare setabilă intre 3 şi 63 Aprotecţie la scurtcircuit cu limitarea curentului la o valoare setabilă intre 3 şi 63 A• realizarea funcţiilor de control şi monitorizare prin microprocesor şi placă de reţea TCP/IP sau MODBUS-RS 485 (in vederea integrarii realizarea funcţiilor de control şi monitorizare prin microprocesor şi placă de reţea TCP/IP sau MODBUS-RS 485 (in vederea integrarii

in sistem SCADA)in sistem SCADA)• protecţie la influenţa reţelei de curent alternativprotecţie la influenţa reţelei de curent alternativ• răcire naturală sau fortatarăcire naturală sau fortata• dimensiuni de gabarit maxime : dimensiuni de gabarit maxime : • Inaltime = 1800 mm.Inaltime = 1800 mm.• Lăţime = 600 mm.Lăţime = 600 mm.• Adîncime = 600 mm.Adîncime = 600 mm.• Putere absorbita: <22 kVAPutere absorbita: <22 kVA• Piederi de putere: max 1.5 kWPiederi de putere: max 1.5 kW• Randament: min 92%Randament: min 92%• Factor de putere cosφ : min 0.75Factor de putere cosφ : min 0.75• repornire automată la reapariţia tensiunii de alimentare (cu limitarea curentului de încărcare)repornire automată la reapariţia tensiunii de alimentare (cu limitarea curentului de încărcare)• nivel de zgomot mai mic de 65 dBnivel de zgomot mai mic de 65 dB• grad protectie: IP 20 grad protectie: IP 20 • temperatura de functionare: 0-40 oCtemperatura de functionare: 0-40 oC• umiditate relativa max: 75%umiditate relativa max: 75%

Funcţiile care trebuiesc Funcţiile care trebuiesc realizaterealizate• funcţionarea în paralel şi redundantă cu un alt redresor de acelaşi tip. În funcţionare funcţionarea în paralel şi redundantă cu un alt redresor de acelaşi tip. În funcţionare

normală sarcina se va distribui în mod egal între redresoare iar în cazul defectării normală sarcina se va distribui în mod egal între redresoare iar în cazul defectării unui redresor sarcina totală va fi preluată de redresorul valid;unui redresor sarcina totală va fi preluată de redresorul valid;

• monitorizarea reţelei de curent alternativ cu semnalizarea unei avarii apărute;monitorizarea reţelei de curent alternativ cu semnalizarea unei avarii apărute;• monitorizarea ieşirii din funcţiune a redresorului cu semnalizarea defectuluimonitorizarea ieşirii din funcţiune a redresorului cu semnalizarea defectului• protecţia la tensiune mărită cu semnalizarea defectului şi oprirea temporizată a protecţia la tensiune mărită cu semnalizarea defectului şi oprirea temporizată a

redresorului;redresorului;• controlul tensiunii minime la baterie cu semnalizarea defectului;controlul tensiunii minime la baterie cu semnalizarea defectului;• testarea circuitului bateriei cu semnalizarea stării de defect , testarea disponibilităţii testarea circuitului bateriei cu semnalizarea stării de defect , testarea disponibilităţii

bateriei;bateriei;• monitorizarea rezistenţei de izolaţie pe partea de c.c. cu semnalizarea situaţiei; monitorizarea rezistenţei de izolaţie pe partea de c.c. cu semnalizarea situaţiei; • compensarea IxR pentru echilibrarea căderii de tensiune pe cablurile dintre redresor compensarea IxR pentru echilibrarea căderii de tensiune pe cablurile dintre redresor

şi baterie;şi baterie;• comutarea automată şi manuală a regimului de funcţionare float/boost;comutarea automată şi manuală a regimului de funcţionare float/boost;• indicarea la cerere a curentului şi tensiunii de ieşire , a temperaturii redresorului şi indicarea la cerere a curentului şi tensiunii de ieşire , a temperaturii redresorului şi

bateriei , valoarea rezistenbateriei , valoarea rezistenttei faţa de pămînt , valorile setate pentru curent ei faţa de pămînt , valorile setate pentru curent ssi i tensiune;tensiune;

• tensiunea de ieşire să ţină cont de temperatura bateriei ( reglare automată funcţie de tensiunea de ieşire să ţină cont de temperatura bateriei ( reglare automată funcţie de temperatură). temperatură).

. Centrale hidroelectrice

Ansamblul de construcţii şi instalaţii în care energia hidraulică este transformată în energie electrică.

În anul 2000:• la nivel mondial:

- puterea instalată era de 713 GW (21% din capacitatea instalată totală);

- energia produsă a fost de 2625,9 TWh (17,96% din energia electrică produsă pe plan mondial);• în România:

- puterea instalată era de 6.120 MW (27,98% din capacitatea instalată totală);

- energia produsă a fost de 14.778 GWh (28,45% din totalul energiei electrice produse)

După modul de amplasare al centralelor faţă de sursa de apă există:• centrale pe firul apei• centrale cu acumulare:

– cu acumulare săptămânală

– cu acumulare sezonieră

– cu acumulare anuală

• centrale cu pompare-acumulare

Fig. 1.14 Hidrocentrală:

1 – lacul de acumulare;

2 – baraj;

3 – conducte forţate;

4 – centrala hidroelectrică;

5 – turbină hidraulică.

,102

000.1gt

HQP

Puterea electrică disponibilă a unei centrale hidroelectrice [kW],

dacă Q în [m3/s] şi H în [m], este

Tipuri de turbine pentru hidrocentrale

• clasice: Kaplan, Francis, Pelton

• moderne: turbina bulb, turbina reversibilă

Fig. 1.15 Turbină Kaplan

1 - corpul turbinei;

2 - axul turbinei;

3 - paletã rotor;

4 - butucul rotorului;

5 - paletã stator (distribuitor);

6 - carcasã spiralã;

a - unghi de înclinare al paletelor rotorice.

12

3

4

5

6

Fig. 1.16 Turbină Francis: a) vedere laterală;

b) secţiune axială;

1 - rotor;

2 - paletă rotorică;

3 - paletă statorică (distribuitor);

4 - canal de aducţiune;

5 - tub de aspiraţie;

6 - carcasă spirală.Fig. 1.17 Turbină Pelton

1 - rotor;

2 - cupă;

3 - injector;

4 - acul injectorului;

5 - deflector de jet.

a) b)

1 23

4 56

1

2 3 4

1 2

3

4

5

Recorduri• Turbine Kaplan: CHE Porţile de Fier I, cu o putere unitară de 180 MW (205 MW după retehnologizare) şi totală de 1.080 MW, Hc=27,3 m, debit de 8.700 m3/s, volumul acumulării 2,2 mld m3 -

Fig. 1.18 Barajul Porţile de Fier I, pe Dunăre

Fig. 1.19 Dunărea la intrarea în Cazane

• Turbine Francis:

- CHE Vidraru, în judeţul Argeş. Lacul de acumulare – ce conţine un volum mediu de 465 milioane m3 de apă – este realizat cu ajutorul unui baraj din beton în formă de dublu arc, cu grosimea la bază de 25 m, grosimea sus de 6 m, înălţimea de 166 m şi lungimea coronamentului de 305 m. La construirea lui (anii 1962-1966) s-au folosit 480.000 m3 de beton. Galeriile de aducţiune a apei au o lungime de 43 km. Lacul rezultat are o circumferinţă de 56 km.

- are 4 turbine Francis verticale de 55 MW, cădere totală 324 m, cădere 166 m, debit Q=660 m3/s

Pe râul Argeş există alte 32 de centrale hidroelectrice, cu puteri între 8 şi 16 MW.

Fig. 1.20 Barajul Vidraru - 1. Fig. 1.21 Barajul Vidraru - 2.

- CHE Itaipu - fluviul Parana (Brazilia - Paraguay), cu o putere unitară de 715 MW (putere totală de 12.600 MW - 18 grupuri), Q=700 m3/s, lungime baraj 7,76 km, înălţime baraj 96 m, suprafaţă lac 1350 km2, volum apă 29 mld tone

- asigură 26% din necesarul de energie al Braziliei şi 78% din cel al Paraguayului

Fig. 1.22 Vedere generală barajul Itaipu

Fig. 1.23 Conductele forţate ale CHE Itaipu

Fig. 1.24 Vedere de pe barajul Itaipu

• Turbine Pelton:

- CHE Lotru (barajul Vidra), putere unitară 250.000 CP, www.hidroelectrica.ro

- Bieudron - Elveţia, puterea centralei de 1.250 MW (3 turbine de 423 MW: apa iese din injectoare cu o viteză de 690 km/h; 3 hidrogeneratoare de 465 MVA, cu turaţia de 428,5 rot./min.)

Fig. 1.25 Turbina Pelton a CHE Bieudron.

Hidrogeneratoare pentru hidrocentrale

sunt, în general, maşini de tip sincron. Turaţia generatoarelor sincrone [rot./min,] poate fi calculată cu relaţia

unde f este frecvenţa, în Hz; p – numărul perechilor de poli. Valoarea turaţiei astfel calculată se foloseşte pentru a se corela cu turaţia turbinei care urmează a se cupla cu hidrogeneratorul.

Turaţia hidrogeneratoarelor poate avea valori între 50 rot./min. şi 1.000 rot./min. Generatoarele cu turaţie peste 200 rot./min. sunt în mod normal echipate cu o excitatoare principală montată pe chiar axul generatorului sau cu o excitatoare separată de curent continuu. Pentru turaţii sub 200 rot./min. se preferă alte soluţii pentru excitaţie, aceasta deoarece maşinile de curent continuu sunt prea voluminoase şi reacţia lor în scopuri de control şi reglare este prea lentă. În asemenea cazuri se folosesc instalaţii convertizoare de mare viteză sau convertizoare cu tiristoare, care se alimentează de la o excitatoare rotativă de curent alternativ de tip sincron cu autoexcitaţie, montată pe acelaşi arbore cu agregatul.

Tensiunile şi puterile hidrogeneratoarelor nu sunt normalizate.

Cu creşterea puterii cresc şi tensiunile, ajungându-se până la 22 kV. Tensiunea aleasă trebuie să corespundă valorii optime impuse hidrogeneratorului şi să permită realizarea unor cheltuieli cât mai mici pentru aparatajul necesar conectării la sistemul energetic.

Hidrogeneratorul trebuie să funcţioneze astfel încât să se realizeze un factor de putere economic (cos =0,91) la un randament corespunzător (g=0,950,98).

Hidrogeneratoarele pot fi construite pentru a funcţiona în poziţie orizontală sau verticală.

Recorduri

Hidrogeneratorul CHE Bieudron - cu o putere de 35,7 MVA / pol (465 MVA / hidrogenerator), tensiune 12 kV, curent 12.784 A, greutate 735 t.

,600p

fn

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b6/Salto_Angel.jpg

Râul Zambezi şi Cascada Victoria din (Zambia/Zimbabwe, Africa)