Közművek. Villamos művek

Átírás

1 Közművek Villamos művek

2 MFKZM35S04 Közművek 2

3 MFKZM35S04 Közművek 3

4 MFKZM35S04 Közművek 4

5 MFKZM35S04 Közművek 5

6 MFKZM35S04 Közművek 6

7 MFKZM35S04 Közművek 7

8 MFKZM35S04 Közművek 8

9 MFKZM35S04 Közművek 9

10 MFKZM35S04 Közművek 10

11 MFKZM35S04 Közművek 11

12 NERI középfeszültségű elosztó rendszer MFKZM35S04 Közművek 12

13 Beltéri mezős kisfeszültségű elosztó MFKZM35S04 Közművek 13

14 Villamos energia ellátás Energia szükséglet, Villamos energia termelés (másodlagos energia) Szállítás, (tárolás) Elosztás Feszültség szintek, fázisszám, frekvencia, együtt járó energiarendszerek Transzformáció Villamos védelmek Fogyasztói oldal, betáplálás, Energia szükséglet, feszültség szintek, beépített teljesítmény, egyidejűség, hatásos és meddő teljesítmény, Létesítési előírások, szabályok Gépek és készülékek Szabadvezeték, kábelek, jelzőkábelek (réz, üvegszál) Építészeti vonatkozások fogadó helyiség, kábel elrendezés, kábel csatorna, tálca, faláttörés, hajlítási sugár, hőveszteség-veszteséghő, védőtávolság, szigetelés (villamos és mechanikus) közmű keresztezés (gáz, víz, csatorna stb.) Megközelítés: nyílászáró, hely munkavégzésre, üzemeltetésre, karban tartásra, menekülési útvonal, kommunikációs csatornák, hűtés-fűtés MFKZM35S04 Közművek 14

15 Villamos berendezések Gépek: transzformátorok, motorok, generátorok (agregát- leválasztani a hálózatról) Készülékek: kapcsoló készülékek: szakaszoló, kapcsoló, szakaszolókapcsoló, megszakító, kismegszakító relé, áramvédő relé, feszültségváltó, áramváltó, mérőműszerek, fogyasztásmérő műszer, fázisjavító kondenzátor, szünetmentes áramforrás, szigetelt rendszerleválasztó transzformátor MFKZM35S04 Közművek 15

16 Építészeti vonatkozások Létesítési szempontok: fogadó helyiség, kábel elrendezés, kábel csatorna, tálca, faláttörés, hajlítási sugár, hőveszteség-veszteséghő, védőtávolság, szigetelés (villamos és mechanikus) közmű keresztezés (gáz, víz, csatorna stb.), nyomvonal kijelölés, Megközelítés: nyílászáró, hely munkavégzésre, üzemeltetésre, karban tartásra, menekülési útvonal, kommunikációs csatornák, hűtés-fűtés-szellőztetés Tűzvédelmi előírások: transzformátor típusa (száraz, olajos, észteres), hő veszteség, tűzveszélyesség, kábelek szigetelése, tömítése Balesetvédelem: érintésvédelem, földelés, védőföld, mechanikai védelem, kábelek, végelzárók, tömszelencék elzárás, elkerítés, figyelmeztető felíratok, gumiszőnyeg, elsősegélydoboz, menekülési útvonal jelzése, tűzoltó készülék, automata tűzoltó berendezés (sprinkler, gáz) MFKZM35S04 Közművek 16

17 MFKZM35S04 Közművek 17

18 Nem elég körültekintően végzett talajmunkálatok során megsérült 11kV-os kábel MFKZM35S04 Közművek 18

19 MFKZM35S04 Közművek 19

20 A VILLAMOS ENERGIA ELŐÁLLÍTÁSA A villamos energiát erőművekben termelik, ahol a természet energiáit alakítják villamos energiává. Erőművek osztályozása hajtóerő, áramnem, rendeltetés és az üzem természete szerint: Hajtóerő: Az erőműveket a primer energiahordozók fajtája szerint hőerőművekre, vízerőművekre, atomerőművekre és különleges erőművekre (nap, szél...stb.) oszthatjuk. Hőerőművek Tüzelőanyag: szén, olaj, olajszármazékok, földgáz. Munkafolyamatok: a tüzelőanyag kémiai energiájának átalakítása hőenergiává (elégetés) hőenergia átadása a közvetítő közegnek a közvetítőközeg hőenergiájának átalakítása mechanikai energiává mechanikai energia átalakítása villamos energiává Az elégetés módja szerint: Gőzerőművek MFKZM35S04 Közművek 20

21 Gázturbinás erőművek: Vízerőművek - a felszíni vizek helyzeti energiáját vízturbinák alakítják forgó mozgássá, és az így nyert mozgási energiát a hidrogenerátorok alakítják át villamos energiává. Atomerőművek - a maghasadáskor keletkező energiát hasznosítják. Áramnem szerint: egyenáramú és váltakozó áramú. Rendeltetés szerint: sajáthasznú (bánya, vasút); közhasznú (közfogyasztás céljára) ezen belül táplálási körzet szerint : körzeti, helyi, helyközi és országos. Az üzem természete szerint: alap-, menetrendtartó- és csúcserőművek. MFKZM35S04 Közművek 21

22 Rendeltetés 1 Kisfeszültségű elosztóhálózatok: amelyek közvetlenül a fogyasztókat látják el villamos energiával. Feszültségük 400/230 V. 2 Elosztóhálózat: feladata a villamos energia elosztása a tápponti állomásoktól a fogyasztói transzformátorokig. Az energia elosztása 10 kv és 20 kv (35 kv) feszültségen történik. Az ipartelepek, bányák, erőművek belső hálózatán megtaláljuk a 3 kv és a 6 kv-os feszültségszinteket is. 3 Főelosztóhálózat: rendeltetése a villamos energia szállítása az alaphálózati csomópontokból az elosztóhálózat táppontjaihoz. A tápponti állomások általában a fogyasztói súlypontokban helyezkednek el. Hazánkban korábban 35 kv feszültségű hálózatok töltötték be e feladatot. Napjainkban már a 120 kv feszültségű hálózatok látják el ezt a funkciót. 4 Országos alaphálózat: az ország nagy erőműveit és állomásait köti össze, teszi alkalmassá nagy teljesítmények szállítására. Az itt használt feszültségszintek 220 kv és 400 kv. A nagyfeszültségű hálózattal létrejövő erőművi, állomási kapcsolatok hozzák létre a villamosenergia-rendszert. 5 Nemzetközi kooperációs hálózat: a különböző országok alaphálózatát köti össze egymással. Így az egyes országok villamosenergia-rendszereinek magasabb szintű együttműködésével jön létre a nemzetközi kooperációs villamosenergia-rendszer. A feszültségszintek: 220 kv, 400 kv, 750 kv. MFKZM35S04 Közművek 22

23 Szabványos feszültségek Törpefeszültség: a berendezés akkor törpefeszültségű, ha nincsenek olyan vezetői, amelyek névleges feszültsége egymás közt, vagy a földhöz képest váltakozó áram esetében 50 V-nál, egyenáram esetében 120 V-nál nagyobb. Kisfeszültség: a berendezés akkor kisfeszültségű, ha vannak olyan vezetői, amelyek között a névleges feszültség váltakozó áram esetében 50 V-nál nagyobb, de nincsenek olyanok, amelyek között 1000 V-nál nagyobb. Közvetlenül földelt berendezés azonban csak akkor kisfeszültségű, ha a névleges feszültség bármelyik vezető és a föld között 600 V-nál nem nagyobb. Egyenáram esetében nem haladja meg az 1500 V-ot. A közcélú kisfeszültségű hálózat feszültsége 3*400/230 V. Nagyfeszültségű: a berendezés akkor nagyfeszültségű, ha vannak olyan vezetői, amelyek között a névleges feszültség váltakozó áram esetében 1000 V-nál nagyobb. Közvetlenül földelt berendezés akkor is nagyfeszültségű, ha van olyan vezetője, amelynek névleges feszültsége a földhöz képest 600 V-nál nagyobb. Egyenáram esetében 1500 V-nál nagyobb. MFKZM35S04 Közművek 23

24 MFKZM35S04 Közművek 24

25 Sugaras hálózat Fő jellemzője, hogy a fogyasztó egyetlen vezetéken, egy úton csak egy irányból kaphat villamos energiát. A vastag vonallal rajzolt vezeték a gerinc-, vagy fővezeték. A megszakítók és az oszlopkapcsolók (szakaszolók) bontási lehetőséget biztosítanak akár a karbantartás, akár üzemzavar idejére, a meghibásodott vezetékek leválasztására. A hálózat előnye: könnyen áttekinthető, a hibás vezetékszakasz megállapítása, leválasztása a legegyszerűbb. Hátránya: a meghibásodás miatt a gerinc- vagy szárnyvezetéken bekövetkezett lekapcsolás miatt a hiba megszüntetésének időtartamára a fogyasztók villamos energia nélkül maradnak. A feszültségesés is a vezeték végén lévő fogyasztóknál a legnagyobb. MFKZM35S04 Közművek 25

26 Gyűrűs hálózat A sugaras hálózatoknál előforduló esetleges tartós villamosenergiakimaradás elkerülésére a sugaras vezetékeket úgy alakítják ki, hogy az azonos táppontból kiinduló gerincvezetékek egy pontban találkozzanak. Az összekötés helyén megszakítót alkalmaznak. Így a hálózat valamely részén bekövetkezett meghibásodás esetén a gerincvezeték bontásával a fogyasztók egy része a másik irányból kaphat táplálást. MFKZM35S04 Közművek 26

27 Íves hálózat Kialakítása lényegében azonos a gyűrűs hálózatokéval, csak egymástól független táppontokból indulnak ki a gerincvezetékek, melyek azután megszakítóval kapcsolódnak össze. Előnyük a gyűrűs hálózatokkal szemben, hogy bármelyik táppont kiesése biztosítható a fogyasztók villamos energiával történő ellátása. Alkalmazásának területei és feszültségszintjei azonosak lehetnek a sugaras hálózatokéval. MFKZM35S04 Közművek 27

28 Egyenáramú elosztó rendszerek Váltakozó áramú rendszerek Három fázisú rendszerek: delta (háromszög) és csillag elrendezése MFKZM35S04 Közművek 28

29 Csillagpont földelése A háromfázisú hálózatok a csillagpontjuk alapján lehetnek: szigetelt (földeletlen) csillagpontú rendszerek ( a. ábra), közvetve földelt (Petersen tekercsen ( b. vagy hosszú földelésen c. át földelt) rendszerek, közvetlenül (mereven) földelt rendszerek (2.15 d. ábra). MFKZM35S04 Közművek 29

30 SZABADVEZETÉKEK ÉS KÁBELEK VILLAMOS JELLEMZŐI A villamos vezetőanyagoknak elsőrendű szerepük van abban, hogy az erőművekben megtermelt villamos energia a fogyasztókhoz megfelelő minőségben, kis veszteséggel, biztonságosan eljusson. A megfelelő minőség azt jelenti, hogy a fogyasztó a tervezett (szabványban előírt) feszültségű és frekvenciájú villamos energiát kívánja meg. A villamos vezetőktől ezért megkívánjuk, hogy: kicsi legyen a fajlagos ellenállásuk, jól vezessenek, a feszültségesésük egy megengedett értéket ne haladjon meg, kicsi legyen a teljesítményveszteségük, mechanikai igénybevételeknek jól ellenálljanak, hőállóak legyenek, korróziónak ellenálljanak, gazdaságosak legyenek, lehetőleg hazai anyagból készülhessenek. MFKZM35S04 Közművek 30

31 A vezetékek anyagai A vezetékanyagokat két csoportra osztjuk, aszerint hogy azok egyféle anyagból, esetleg ötvözve (egyneműek), vagy két különböző anyagból készülnek. Egynemű vezetőanyagok alumínium, nemesített alumínium, réz, kadmiumbronz, bronz, cupaloy, acél. Különnemű vezetőanyagok: acélalumínium (ACAL), acélaludur, rézhéjú. MFKZM35S04 Közművek 31

32 3.1 Feszültségesésre való méretezés A feszültségesésre történő méretezés a végigfutó keresztmetszet módszerével történik (a vezeték keresztmetszete végig állandó). Ha a méretezés eredményeként kapott elméletileg szükséges keresztmetszet nem szabványos méretű, akkor a hozzá legközelebb álló nagyobb szabványos keresztmetszetet kell választani megoldásként. Az egyen- és váltakozó feszültségen történő energiaszállításnál a vezetékek hatásos ellenállásán feszültségesés jön létre (a többi komponenst elhanyagoljuk, lásd később). Az épületen belüli különböző jellegű kisfeszültségű elosztóvezetékeken a megengedett, egyben a méretezés alapjául szolgáló feszültségesés szokásos értékei: - háztartások = világítási hálózatain 2 %, = egyéb fogyasztóin 3 %, - ipari fogyasztóknál pedig = világítási hálózatokon 2 %, = energiaátviteli fogyasztóknál 3-5 % lehet. MFKZM35S04 Közművek 32

33 MFKZM35S04 Közművek 33

34 MFKZM35S04 Közművek 34

35 A vezetékek melegedésre való ellenőrzése A vezetékek feszültségesésre való méretezésénél kiszámított, illetve kiválasztott szabványos vezető keresztmetszetet melegedésre mindig ellenőrizni kell. A melegedére történő ellenőrzésnél azonban mindig a teljes (látszólagos) áramot kell figyelembe venni. A gyakorlatban a vezetékek melegedésre való méretezése nem számítással, hanem terhelési táblázatokkal történik. A táblázatban a vezetékek terhelhetősége három: A, B és C terhelési csoportban van megadva. Az alapterhelés 25 0 C környezeti hőmérsékleten értendő, egymás mellett legfeljebb három vezeték van és 10 mm-es környezetben védőcső, vezetékcsatorna, kábel, kábelszerű vezeték nincs. MFKZM35S04 Közművek 35

36 A villamos vezető szerkezete A vezetők szerkezetét hosszirányú tengelyükre merőleges síkban és a tengelyük mentén haladva vizsgálhatjuk. Az első esetben a metszetből megállapíthatjuk, hogy a vezető milyen alakú elemből, illetve elemekből épül fel, a második esetben szemügyre vesszük, hogy milyen az elem vezetése, illetőleg milyen az elemek összefüggése, beépülési formája. E kettős összevetés alapján nevezzük a vezetőket huzalnak, sodronynak, sínnek. Ha a vezető: egy elemből áll, keresztmetszete kör, vagy más síkidom, ugyanakkor a vezető hajlékony, akkor huzalról beszélünk. Az ugyancsak egy elemből álló, rendszerint szögletes síkidom keresztmetszetű merev vezetőt sínnek nevezzük. Ha a vezető több elemből, un. Elemi szálakból áll, amelyet valamilyen módon szorosan egymásmellé helyezünk, pl. sodrással, akkor sodronyról van szó. MFKZM35S04 Közművek 36

37 MFKZM35S04 Közművek 37

38 MFKZM35S04 Közművek 38

39 MFKZM35S04 Közművek 39

40 MFKZM35S04 Közművek 40

41 MFKZM35S04 Közművek 41

42 MFKZM35S04 Közművek 42

43 MFKZM35S04 Közművek 43

44 MFKZM35S04 Közművek 44

45 MFKZM35S04 Közművek 45

46 MFKZM35S04 Közművek 46

47 MFKZM35S04 Közművek 47