TEMA NR.1CUNOASTEREA MODELULUI DE SISTEMELECTROENERGETIC SI A PRINCIPALELORINSTALATII DIN LABORATORUL DECENTRALE SI STATII ELECTRICE1.1. SCOPUL URMARITn aceasta etapa se urmareste o prima familiarizare a studentilor cuinstalatiile n cadrul carora se va desfasura ntreaga lor activitate din acestlaborator.1.2. PREZENTAREA LABORATORULUI1.2.1. Schema electrican laborator este realizat un model dinamic de sistem electroenergetic, acarui schema, dupa cum se poate vedea n figura 1.1, cuprinde sapte nodurielectrice sau bare colectoare notate prin A1, A2 , A3 , B, C1 , C2 si D.Sistemul este prevazut cu cinci surse de alimentare: patru grupurielectrogene si un racord la reteaua orasului Bucuresti. Generatoarele GA1 si GA2 ,legate bloc (n serie) cu transformatoarele lor, pot fi racordate la bara A3 sau labarele A1, respectiv A2. Generatoarele GB si GD, legate bloc (n serie) cutransformatoarele lor, pot fi racordate la statia B si, respectiv, statia D. La bara C1,respectiv C2 , se face legatura cu sistemul energetic national, care a fost reprezentatprintr-o sursa echivalenta S. Puterea sistemului energetic national fiind mult maimare dect puterea grupurilor electrogene din laborator si racordul fiind suficientde larg dimensionat, sursa S poate fi considerata ca un sistem de putere infinita.Prin transformatorul TC se realizeaza o separatie galvanica fata de reteauade alimentare din sistem.ntre barele sistemului modelat n laborator se pot realiza legaturi prinintermediul unui model de retea, care cuprinde cinci linii electrice. Cu liniile L1 ,L2, L3 si L4 poate fi realizata o configuratie de tip patrulater ntre nodurile A, B, Csi D. Linia L5 , avnd doua tronsoane L5AB si L5BC , poate fi folosita:n paralel cu linia L1 , folosind numai L5AB (I3C deschis);n paralel cu linia L2 , folosind numai L5AB (I4A deschis);ca legatura diagonala ntre nodurile A si C ale patrulaterului, folosind ambeletronsoane n serie (I4B sau SN deschis).Statia A este prevazuta cu doua sisteme de bare colectoare. Primul dintreacestea este mpartit n doua, rezultnd sectiile A1 si A2 . Cel de-al doilea sistem debare - notat prin A3 - este nesectionat. El poate fi legat cu sectiile A1 si respectivA2 prin doua circuite de cupla transversala, notate pe schema din figura 1.1 prin 5si respectiv 8 (statia A). Aceleasi legaturi transversale si, n plus, o a treia legatura6n lung ntre sectiile A1 si A2 pot fi pe rnd realizate prin circuitul de cupla longotransversala(celulele nr. 6 si 7).7Statia B este prevazuta cu un singur sistem de bare colectoare.Statia C este realizata cu doua sisteme de bare colectoare, ambelenesectionate. Legatura ntre sistemele de bare C1 si C2 se poate realiza cu ajutorulunei cuple transversale (celula nr 6).Statia D este realizata cu un singur sistem de bare colectoare si cu unsistem de bare de ocolire. Legatura dintre acestea se poate efectua prin intermediulunei cuple de ocolire, numita uneori si de transfer (fig.1.1, statia D, circuitul 1).n numeroase puncte ale schemei modelului de sistem electroenergetic potfi conectate diferite feluri de consumatori si, de asemenea, pot fi provocate voitdiverse tipuri de defecte.Din motive de electrosecuritate, tensiunea de functionare a tuturorcircuitelor modelului de sistem electroenergetic din laborator este de 380 V, celecinci transformatoare (TA1 , TA2 , TB , TC si TD ), avnd raportul de transformare1/1.Sursele de alimentare au urmatoarele puteri nominale:cte 25 kVA - blocurile generator-transformator GA1 si GA2 , amonteexistnd o strangulare, ntruct motoarele primare, la turatia desincronism a generatoarelor, au puterea nominala de 14 kW;cte 38 kVA - blocurile generator-transformator GB si GD , motoareleprimare avnd puterea de 24 kW;50 kVA - transformatorul TC de legatura cu sistemul.1.2.2. Realizarea constructivaLaboratorul de Centrale si statii electrice este alcatuit, n principal, dinsase ncaperi: sala masinilor, sala principala (a statiilor si instalatiilor decomanda), sala consumatorilor, sala tabloului de alimentare a modelului de sistemsi a serviciilor proprii, sala instalatiei de producere a aerului comprimat, podul decabluri.n figura 1.2 este prezentat planul de dispozitie al primelor patru sali,ultimele doua fiind situate cu un nivel mai jos.1.2.2.1. Sala masinilor cuprinde cele patru grupuri electrogene, transformatoarelede bloc si transformatorul TC de legatura cu sistemul.Ca motoare primare, la grupurile electrogene GA1 si GA2 se folosescmotoare electrice de tipul Schrage-Richter, prin reglarea caracteristicilor carora sepoate modela comportarea turbinelor cu abur sau a celor hidraulice. Acest tip demotor asincron este prevazut cu perii care calca pe colector, deplasarea lor putndfi reglata manual, de la fata locului sau cu ajutorul cte unui servomotor comandatde la tabloul de comanda.Daca se functioneaza fara legatura cu sistemul S, prin deplasarea periilorse realizeaza variatia turatiei si respectiv a frecventei si puterii debitate. Dupalegarea n paralel cu sistemul S, n regim normal acesta mentine constanta turatiade sincronism a grupurilor, iar prin deplasarea periilor se obtine numai variatiancarcarii lor active.8910Generatoarele GB si GD sunt antrenate de motoare de curent continuu cuexcitatia independenta fixa, si respectiv, variabila.Motorul de curent continuu care antreneaza alternatorul GB este alimentatde la un generator de curent continuu, actionat la rndul lui de catre un motorasincron alimentat de la retea (fig.1.3,a). Un astfel de ansamblu de patru masinielectrice este uneori denumit grup Ward-Leonard. Daca modelul de sistem dinlaborator functioneaza fara legatura cu sistemul national, prin reglarea curentuluidin circuitul de excitatie al generatorului de curent continuu se realizeaza variatiaturatiei subansamblului format din motorul de curent continuu si alternatorul GB .Motorul care antreneaza alternatorul GD este alimentat cu curent continuufurnizat de o punte redresoare (fig.1.3,a) conectata n secundarul unuitransformator de putere. La pornire, rezistenta Rs este suntata temporizat, astfelnct, prin cresterea treptata a tensiunii de alimentare a motorului, turatia creste linpna la o valoare apropiata de cea de sincronism. In continuare, variatia turatiemotorului se realizeaza prin variatia excitatiei sale cu ajutorulautotransformatorului reglabil AT.Dupa conectarea generatorului sincron GD n paralel cu sistemul, prinreglarea tensiunii furnizate de AT se regleaza ncarcarea cu putere activa agrupului.Tot n sala masinilor sunt amplasate tablourile cu aparatajul aferentgeneratoarelor si motoarelor primare. Pe portiunea de tabla a usilor sunt montateaparatele de masurat de la bornele motorului primar si ale generatorului, precum sitelegraful luminos, folosit pentru comunicari ntre sala principala si sala masinilor.Deasupra acestor celule, pe un sistem de grinzi, sunt amplasate cele cincitransformatoare de forta ale laboratorului, care sunt de tip uscat.Pe peretele din spatele transformatoarelor este montat un contactor princare se poate ntrerupe alimentarea din sistem a transformatorului TC si deci asistemului modelat n laborator.1.2.2.2. Sala principala reuneste, din considerente de ordin didactic, att celepatru statii A, B, C si D de tip celular, ct si tablourile de comanda, protectie siautomatizare care, n practica se dispun separat ntr-o camera speciala de comanda.Celulele, pupitrul si tablourile sunt realizate n marime naturala pentru ca initiereadidactica, de laborator, sa se poata desfasura ntr-o ambianta ct mai asemanatoarecu cea din instalatiile reale ale sistemului electroenergetic.Celulele celor patru statii sunt echipate cu aparate de 6, 10 ...15 kV, n ceamai mare parte fabricate n tara. Cu toate ca n practica statiile se echipeaza deobicei cu aceleasi tip de aparataj, n laborator s-a urmarit (din motive didactice)folosirea mai multor tipuri de aparate. Aparatajul utilizat este descris n lucrareaurmatoare.Statia A, alcatuita din unsprezece celule, de tip "zidit", este dispusa de-alungul uneia dintre laturile salii principale a laboratorului. Aceasta statie are celedoua sisteme de bare colectoare separate printr-un perete vertical. n figura 1.4 estereprezentata o sectiune transversala prin celula nr.11 aferenta liniei L1 n care se11pot observa doua compartimente: cel al ntreruptorului, care n laborator esteorientat catre perimetrul central si cel al separatorului de linie sau plecare,orientat catre coridorul de deservire.n celulele din statia A mai sunt prevazuti pereti oblici de separatie ntrefiecare sistem de bare si separatorul de bare aferent.Fig. 1.4. Sectiune prin celula nr. 11 din statia AStatia B este dispusa n lungul peretelui din spatele salii principale.Aceasta statie este realizata cu sase celule prefabricate, produse de UzineleElectroputere Craiova. n figura 1.5 sunt prezentate vederea din fata si o sectiuneprintr-o astfel de celula, de tip nchis fata de exterior prin pereti de tabla. Interiorulcelulei este mpartit n patru compartimente delimitate ntre ele tot prin pereti detabla.Statiile C si D sunt dispuse una n prelungirea celeilalte, de-a lungul celeide a treia laturi a salii principale, ntre ele fiind prevazut un mic culoar pentrudelimitarea statiilor. Celulele acestor doua statii sunt de acelasi tip constructiv siau fost prefabricate la ntreprinderea de constructii metalice si prefabricateBucuresti (ICMP). ntreruptoarele sunt dispuse pe carucioare care se introduc ncompartimentele din fata prevazute cu usi din tabla. Ca si n statia A, n interiorulcelulelor exista doua feluri de separatii: prin peretii verticali ntre sistemele de bare1213si prin pereti, de aceasta data orizontali, ntre fiecare sistem de bare siseparatoarele aferente.Statia C este alcatuita din sase celule cu cte doua sisteme de barecolectoare. Vederea din fata si sectiunea printr-o celula de linie sunt prezentate nfigura 1.6.Fig.1.6. Sectiunea si vederea din fata a unei celule de linie din statia C1 - sisteme de bare colectoare; 2 - separator de bare; 3 - ntreruptor debrosabil;4 - separator de legare la pamnt; 5 - transformator de curent;6 - transformator de tensiune14Statia D este alcatuita din cinci celule cu un singur sistem de barecolectoare prevazut deasupra compartimentelor din fata ale carucioarelor cuntreruptor. Dupa cum se poate observa din compararea figurilor 1.6 si 1.7, prinmodificarea legaturilor electrice din interiorul celulei, sistemul de bare 1,b nu maiare rolul de colectare si redistribuire a energiei. Noua sa functie, de ocolire antreruptoarelor, urmeaza a fi studiata ulterior.Fig.1.7. Sectiunea si vederea din fata a unei celule de linie din statia D1,a - sistem de bare colectoare; 1,b - sistem de bare de ocolire; 2 - separator debare; 3 - ntreruptor; 4 - separator de legare la pamnt; 5 - transformator de curent.15Pentru a se usura orientarea n cadrul laboratorului, s-a ncercat adoptareaunui sistem ct mai sugestiv de notatii.Astfel, celulele au fost numerotate, nscriindu-se numarul respectiv att nlaborator, pe peretii frontali ai fiecarei celule, ct si n schema monofilara dinfigura 1.1, n cercuri, lnga circuitul ale carui aparate sunt dispuse n acea celula.Tuturor aparatelor de la extremitatea unui circuit li s-a atribuit numarulcelulei n care sunt ele dispuse si simbolul statiei n care se gaseste celularespectiva. De exemplu, pentru aparatele situate n celula nr.2 din statia A s-aufolosit urmatoarele notatii:I2A pentru ntreruptor;S2A1 pentru separatorul de legare la bara A1 ;S2A3 pentru separatorul de legare la bara A3 ;S2AL pentru separatorul de racordare la linia care pleaca din celula nr.2a statiei A etc.Pupitrul si tablourile de comanda, protectie si automatizare sunt dispusen spatiul dreptunghiular delimitat de cele trei siruri de celule prezentate n cele demai sus. Aceasta asezare nu se ntlneste n practica industriala, unde statiile sedispun n ncaperi separate sau n exteriorul cladirilor. Solutia singulara adoptatan laborator are n vedere un scop didactic, urmarindu-se cresterea eficienteilucrarilor practice care urmeaza a fi efectuate. Cu acelasi scop peretii dintre salaprincipala si cele doua sali alaturate - a masinilor si a consumatorilor - sunt n maremasura vitrati.Pupitrul si tabloul de comanda, dispuse n prim plan, sunt prevazutepentru supravegherea si comanda centralizata a functionarii instalatiilormodelului de sistem electroenergetic din laborator. n centrale si statii electricerealizarea unei astfel de functiuni centralizate, se impune de obicei datoritadispersarii instalatiilor pe suprafete mult mai mari dect n laborator.Pentru supravegherea modului de functionare a instalatiilor din laboratorsunt prevazute aparate de masurat si diverse dispozitive de semnalizare optica(lampi, casete de semnalizare, telegrafe luminoase etc.)Pentru comanda la distanta a principalelor instalatii din laborator seutilizeaza chei de comanda, butoane si manete de reglaj.Pentru ca studentii - ntocmai ca si personalul de exploatare din practica -sa poata vizualiza usor configuratia pe care o are la un moment dat ntregulansamblu al schemei de legaturi, n partea superioara a tabloului de comanda estereprezentata o schema de conexiuni sinoptica a modelului de sistem din laborator.n dreptul fiecarui aparat de comutatie - ntreruptor sau separator - pe schema segaseste cte o lampa de semnalizare care este aprinsa daca aparatul se gaseste npozitia nchis. De asemenea , mai sunt semnalizate luminos:prezenta tensiunii la fiecare dintre sistemele de bare colectoare;existenta unui defect ntr-unul din cele 17 puncte ale schemeimodelului de sistem, n care intentionat au fost prevazute posibilitatide producere a voita a diferite tipuri de incidente.16n plus, pe pupitrul de comanda este reprezentata o schema oarba alegaturilor aceluiasi model de sistem electroenergetic. n cadrul acestei schemesunt intercalate cheile de comanda ale tuturor ntreruptoarelor si ale unei partidintre separatoare, precum si dispozitivele de semnalizare ale pozitiei tuturorcelorlalte separatoare care nu pot fi comandate de la distanta, cu scopul de a usurarationamentul si a evita greselile celor care efectueaza manevre de comutatie de lapupitru.Cele doua panouri de la extremitatile tabloului de comanda sunt prevazutepentru gruparea elastica a diverselor tipuri de instalatii consumatoare din laboratorla cele patru noduri de consum ale modelului de sistem electroenergetic. Peaceste panouri sunt prevazute scheme electrice oarbe, avnd intercalate chei decomanda la distanta ale comutarii instalatiilor consumatoare, aparate de masurat siposibilitati pentru reglajul consumurilor.Tablourile cu protectiile prin relee si dispozitivele de automatizare alemodelului de sistem sunt dispuse - ca si n practica - n spate , ntre tabloul decomanda si statia B. Pe aceste tablouri sunt prevazute si dispozitivele desemnalizare acustica (sonerie si hupa) care avertizeaza n special asupra trecerii nregimuri anormale de functionare. Din punct de vedere constructiv, aceste tablourisunt de tip mecano, fiind realizate doar sub forma unor sarpante din profilemetalice, spre deosebire de tabloul de comanda care este prevazut si cu pereti dintabla.Modelarea liniilor electrice lungi care alcatuiesc laturile retelei sistemuluidin laborator, se realizeaza cu bobine si condensatoare montate deasupra celulelornchise ale statiei B.Reglajul n trepte al parametrilor liniilor lungi este prevazut pe douatablouri dispuse la extremitatile statiei B, n linie cu latura ei frontala.Alegerea locurilor si tipurilor de defecte ce urmeaza a fi provocate voit nmodelul electroenergetic poate fi realizata cu ajutorul unor ntreruptoare cuprghie de pe alte doua tablouri, dispuse la extremitatile laterale ale statiei B. Peaceste tablouri sunt montate si cele doua contactoare cu care n final, se potprovoca defecte voite, la comanda data prin chei montate pe pupitrul de comanda.Alegerea punctelor de racordare la modelul de sistem a celor patru noduriconsumatoare se face tot pe cele doua tablouri de la extremitatile laterale alestatiei B. Racordarea se poate face n aceleasi puncte n care pot fi provocate sidefectele voite, cu ajutorul a 4 stechere trifazice prevazute la extremitatea unorcabluri flexibile.1.2.2.3. Sala consumatorilor cuprinde instalatii pentru modelarea ambelorcategorii de consumatorii ntlniti n sistemele electroenergetice:consumatori de tip casnic sau industrial, racordati la diferitele statiiale sistemului;consumatori proprii, denumiti servicii proprii, necesari pentrufunctionarea centralelor si statiilor electrice din sistem.17Din prima categorie de receptoare de energie electrica, care pot firacordate la cele patru noduri consumatoare ale sistemului modelat, n salaconsumatorilor din laborator sunt instalate motoare si bobine. Rezistentele, dinmotive de ventilatie, sunt montate n podul de cabluri de dedesubt.Dintre serviciile proprii ale laboratorului, n sala consumatorilor se gasescdoua redresoare, care asigura curentul continuu pentru comenzi, protectii,automatizari etc.n aceasta sala mai este amplasat un tablou cu aparatele de comutatie siprotectie ale circuitelor diversilor consumatori.1.2.2.4. Sala tabloului de alimentare a modelului de sistem si a serviciilorproprii. Tabloul cuprinde o parte de curent alternativ si o parte de curent continuu.De la partea de curent alternativ, care este racordata la un post detransformare al institutului, sunt alimentate:modelul de sistem, prin transformatorul TC si motoarele electrice cucare sunt modelate masinile primare ale celor patru grupurielectrogene;consumatorii n curent alternativ ai serviciilor proprii.La partea de curent continuu, alimentata de la redresoarele din salaconsumatorilor, sunt racordate serviciile proprii n curent continuu.1.2.2.5. Sala instalatiei de producere a aerului comprimat este dispusa cu unnivel mai jos. Aceasta instalatie de servicii proprii este compusa dintr-uncompresor si trei butelii, una pentru presiunea de producere de 10 at, iar celelaltedoua pentru presiunea de utilizare de 5 at.1.2.2.6. Podul de cabluri este o ncapere de naltime mai redusa, amenajata subprimele patru sali ale laboratorului. Aici sunt pozate cablurile prin care serealizeaza marele numar de legaturi electrice dintre diversele instalatii alelaboratorului.BIBLIOGRAFIE1. Dinculescu, C., Arie, A., Cristescu, D. Laboratorul de Centrale, statii sisisteme electrice din U.P.B., Buletinul U.P.B., mai-iunie 1963, tomul XXV,fascicula 3, p.33-51.2. Buhus, P., Heinrich, I., Preda, L., Selischi, Al. Partea electrica a centralelorelectrice. Bucuresti, E.D.P., 1983.3. Preda, L., Heinrich, I., Buhus, P., Ivas, D., Gheju, P. Statii si posturi electricede transformare. Bucuresti, Editura Tehnica, 1989.