Poštovano mnoštvo (primarno Smayoo),

Ima pitanje. Kako se postiže stabilnost elektroenergetske mreže. Krenimo od lokalnog razmatranja na razini kvarta, pa preko grada do županije, i države.

Dakle, kad generator proizvodi struju, o tome koliko je se proizvodi ovisi kontramoment na vratilu. Struja se ne skladišti nigdje u mreži, nego se zapravo troši odmah kako se proizvodi.
Imamo NEK koja, ako se dobro sjećam, ima eletričnu snagu od 700 MW. Dakle, njezine parne turbine se vrte sa svojih 3000/min (50 Hz, dva pola su na generatorima). Postoji regulacija koja održava tu brzinu vrtnje stalnom, ali ona ovisi o struji koja se troši u mreži.
Kad ja krenem nekaj švasat, ja struju trošim pa ne trošim. Tramvaj u Zagrebu ubrzava, pa se kotrlja i na kraju i koči (ako su novi, oni regeneriraju struju i vraćaju ju natrag u mrežu).
S Glavnog kolodvora kreće Končareva lokomotiva (ona crvenam tiristorska) koja vuče vlak natovaren ne znam čime.
Koliko ja razumijem stvari, čim se pojavi takvo veliko trošilo, elektrana mora povećati proizvodnju, jer se pojavljuje veliko trošilo koje bi moglo slomiti sustav (bi li?).
Dogodi se potres u PEtrinji, zaljulja se sve do Krškog, automatska regulacija izbacuje NEK iz mreže i gasi turbine i nuklearni generator jer je bio veliki udar. Odjednom je nestalo 700 MW iz mreže. Otkud dolazi nadomjestak, samo tako, u djeliću sekunde?
Itd itd... Jasno je kud to ide, ali evo, to je pitanje koje me zanima. Na to me potaknula baš ta vijest da je NEK ugašen nakon potresa. Znam da kad se uključuje, to nije proces od jedne minute, nego da to traje, da je tu potrebna sinkronizacija s mrežom itd itd...

Eto, unaprijed zahvaljujem na pojašnjenjima

Nema veze sa stabilnošću mreže, ali je zanimljivo:

www.electricitymap.org/zone/HR

1000 zašto, 1000 zato...

Odakle krenuti... Ajmo od krupnog ka sitnijem. Elektroenergetska mreža Hrvatske bila je do početka domovinskog rata dio tzv. JUGEL-a, tj. EE mreže SFR Jugoslavije koja u principu i nije bila nešto stabilno povezana s EE mrežama okolnih zemalja. S početkom ratnih operacija, osim nekih lokalnih iznimaka (npr. HE Plat kod Dubrovnika, koja je dobivala vodu iz Trebinja pa je, ratu usprkos, postignut dogovor o dijeljenju proizvedene energije), veze EE mreže Hrvatske s ostatkom JUGEL-a su presječene, osim sa Slovenijom. Nakon toga se EE mreža Hrvatske zapravo raspala. U Dalmaciji uglavnom nije bilo struje, sve do pokretanja interventne diesel/plinske elektrane Dujmovača. Najveća hrvatska HE, Zakučac, stajala je zbog toga što je Perućko jezero bilo u Krajini, a lokalni psihopat i manijak je prijetio da će minirati branu. I tako... Ovaj naš dio Hrvatske bio je uglavnom OK, tu su relativno nesmetano radile dvije bitne termoelektrane, Rijeka i Plomin. "Relativno nesmetano" zato što kroz 4 ratne godine nisu vidjele nijednog remonta i općenito su se zaustavljale samo da se zakrpa najnužnije nakon ispada, kvarova i havarija. Apsolutni rekord TE Rijeka (320 MW) je preko 8400 h rada u, mislim, 1993. godini. Osijek je bio u otočnom radu svoje termoelektrane-toplane gdje su ljudi doslovce radili pod granatama. Sisak je bio povezan sa Zagrebom i širom okolicom.
Krajem 1996. godine EE mreža Hrvatske povezana je u UCPTE (EE sustav Europe, od 1999. reorganiziran u ENTSO-E). Radi se o apsolutno i neusporedivo najvećoj jedinstvenoj visokonaponskoj elektroenergetskoj mreži na svijetu. Obuhvaća 34 nacionalne mreže (41 operatera prijenosnog sustava), preko milijun MW instalirane snage i preko 530 milijuna korisnika.

Otkad smo dio UCPTE-a, uz iznimku nekoliko zaista ozbiljnih havarija, u Hrvatskoj nije bilo ispada električne energije na visokom naponu i u velikoj većini teritorija (minus uvijek problematični otoci, osobito oni udaljeniji, i jako rijetko naseljena područja poput dijelova Like) su već davno zaboravljena vremena kad je struje nestajalo na dulje od sat vremena.

Dakle, s te avionske razine, samom činjenicom da smo dio tako ogromne EE mreže, imamo stabilnost sustava, na isti način kao što se stabilnost vodoopskrbe postiže izgradnjom velike vodospreme gdje sam volumen pohranjene vode jamči stabilnost tlaka, bez obzira na trenutnu potrošnju. Ili, slikovito, kako ono kažu, kad bi svi ljudi svijeta istovremeno krenuli pišati u more, razina svih svjetskih mora ne bi se podigla niti cijeli milimetar.

E, sad, ako uđemo u detalje, odnosno u dubinu...

Stabilnost EE sustava održava se u proizvodnim pogonima, tj. na generatorima, kroz mehanizam tzv. primarne, sekundarne i tercijarne regulacije.

Ponajprije... gotovo svi značajni proizvodni pogoni koriste sinkrone generatore. Sinkroni generator je stroj koji se može opteretiti samo pod sinkronom brzinom i nijednom drugom. Regulacija brzine vrtnje turbine (tj. turboseta) postoji SAMO za vrijeme zaleta (tj. pokretanja). Jednom kad se dosegne sinkrona brzina i kad se generator sinkronizira na mrežu, brzina vrtnje je "zacementirana" na frekvenciju mreže.

Kad se radi o tako ogromnoj mreži kao što je UCPTE, to je jednostavno - to. Frekvencija mreže varira za manje od ±0,05 Hz.

Inače, u uvjetima kad bi neka mreža bila bitno manje stabilna (jer bi ukupno instalirana snaga bila tek neznatno - recimo manje od 100% - veća od dnevne špice opterećenja) puno više do izražaja dolazi primarna regulacija koja održava (pokušava održavati) frekvenciju mreže stabilnom na način da svaki generator za sebe "dodaje gas" kad opterećenje raste tako da se zadrži frekvencija, tj. sinkrona brzina.

U spomenuto vrijeme rata je u Istri i Primorju te Zagrebu sa širom okolicom frekvencija varirala od 48,8 do 50,5 Hz.

Sekundarna regulacija je zadužena za održavanje toka energije. Dakle, da energija teče iz generatora u mrežu, tj. da se generator ne okrene u motorski rad (tu slijedi more struke u koje se neću upuštati dalje od pojma "pogonska karta generatora"). U osnovi, automatika svakog generatora, održavajući sekundarnu regulaciju, sveukupno jamči da mreža uvijek daje upravo potrebnu snagu da pokrije trenutno opterećenje.

To je objašnjenje promatrano "iz elektrane". Promatrano "s mreže", najčešće se govori o naponskim prilikama u mreži, gdje je napon na proizvodnom čvoru uvijek nešto veći od napona na potrošačkom čvoru (sve je ovo vrlo banalizirano) kako bi struja tekla od izvora prema potrošaču.

Da zakompliciram još više, mogu dodati samo da još postoji i priča o jalovoj (reaktivnoj) energiji, koja može biti kapacitivna ili induktivna, a pojedini generator može, po potrebi, raditi i u kapacitivnom, i u induktivnom kvadrantu, već prema tome kakav je karakter reaktivne snage trenutno prisutan u mreži, da bi ga kompenzirao (pokušao kompenzirati).

Tercijarna regulacija zapravo i nije regulacija u smislu automatskog djelovanja na razini elektrane, odnosno generatora, već se radi o dispečerskoj aktivnosti koja je djelomično automatizirana - mali dinamični proizvodni pogoni kao što su male hidroelektrane često nemaju posade već ih se pokreće, zaustavlja i regulira daljinski, iz dispečerskog centra - dok se većim i tromijim proizvodnim pogonima dostavlja dnevni dijagram opterećenja uz eventualne korekcije u hodu.

Glavna razlika između primarne, sekundarne i tercijarne regulacije je - u dinamici. Tercijarna je spora i gruba, njena dinamika se mjeri satima i minutama, a oscilacija u megavatima. Sekundarna je brža i finija, njena dinamika se mjeri u sekundama, a oscilacija u kilovatima, a primarna je najbrža i najfinija, njena dinamika se mjeri u milisekundama, a oscilacija se ne promatra u domeni snage, nego frekvencije.

I konačno, odgovor na konkretne primjere i pitanja.

700 MW NE Krško je potpuno zanemariva granula snage u UCPTE mreži. Zato se taj ispad u energetskoj mreži nije ni osjetio, jer se tih 700 MW u nekoliko sekundi nadomjestilo iz rotacione rezerve (generatori koji su već na mreži sinkronizirani, ali ne rade punom snagom) nekoliko tisuća (desetaka tisuća) drugih generatora iz cijele UCPTE mreže, a onda su opskrbljivači energijom koji kupuju energiju iz NE Krško interventno (u idućih pola sata-sat) našli alternativne dobavljače za svoje kupce i kroz mehanizme tercijarne regulacije zatražili od dispečera realokaciju angažmana.

Spomenuta električna lokomotiva je posve beznačajan potrošač u mreži, gledano na toj razini. Čak je recimo i riječki kontejnerski terminal sa svojih 4 MW dizalica - slabašan. Značajan potrošač bi, recimo, mogao biti, da nije propao, šibenski TLM, ili mostarski aluminijski kombinat, koji se morao, prije ključnih manipulacija (uklopa i isklopa) javljati dispečerima i s njima koordinirati što radi.

NE Krško ne smije ostati bez potrošača! Ako se desi ispad dalekovoda (ili Slovenci namjerno ogase dalekovod prema Hrvatskoj) nuklearna elektrana mora imati još nekoliko dalekovoda koji odlaze u mrežu. Izlaze 3 dalekovoda (jedan je u Sloveniju, a dva su prema Hrvatskoj).
Kad nas je Slovenija prcala i ugasila dalekovod (mislim samo jedan), Austrijanci su poludjeli jer je NE ostala na samo dva dalekovoda.
I da, ispad NE bi trenutno poremetio energetsku stabilnost, ali se ona vrlo brzo uspostavi.

Nije to baš točno. Taj se događaj zove "load rejection" i predstavlja problem u svakoj velikoj termoelektrani, pa i u nuklearnoj, samo što je u nuklearnoj svaki problem odmah i povećan rizik. Postoji cijeli niz fallback mehanizama koji uredno zaustavlja nuklearku i pri potpunom ispadu. Jer postoji cijeli niz razloga koji može izbaciti nuklearku s mreže (pa je sasvim svejedno koliko ima dalekovoda do nje).



Ovo je 100% točna i istovremeno potpuno beznačajna informacija. Da, trenutno bi poremetio energetsku stabilnost, na nekoliko sekundi. To je tranzijentna pojava koju nitko dalje od dispečera prijenosnog sustava niti ne primjeti.



Nije nitko poludio osim ljudi iz HEP-a. Otkud ti to? Iz Večernjaka?

Smayoo, hvala na pojašnjenjima. Puno toga sam nagađal u ovim smjerovima koje si elaboriral.

Hvala

Nema na čemu. Pitao si još i za stabilnost na nižim razinama (kvarta itd.). Mreža je (osobito kod nas) još uvijek organizirana tako da neusporedivo najveći dio energije dolazi "odozgo prema dolje", dakle s visokog napona (400, 220 i 110 kV) na srednji (35, 20 i 10 kV) pa sa srednjeg na niski napon (0,4 kV trofazno, odnosno to je onih 230V u utičnici).
U tom smislu, stabilnost mreže u nekom kvartu opet ovisi o istom sustavu, s tim što je dodatno limitirana snagom lokalne trafostanice. Bez obzira na količinu energije dostupnu na višoj naponskoj razini, ako je prekoračena nazivna snaga lokalnog transformatora, zaštita će proraditi i izbaciti ga, a kvart će ostati u mraku.

smayoo kaže:


Samo mala nadopuna.

HE Plat vodu dobiva iz BiH, tako da je i prije rata postojao dogovor o podjeli proizvodnje na dva jednaka dijela.
Inače, HE Plat je, na sustav elektro-energetske mreže bivše države, bila spojena preko rasklopnog sustava Mokro polje, koje se također nalazi u BiH, južno od Trebinja, Dakle, direktna veza sa Dubrovnikom, preko teritorija RH nije postojala.

Opskrba strujom, Dubrovnika i okolice, je nakon početka rata, napravljena uspostavom visokonaponske dalekovodne mreže preko Duborvačkog primorja, a dosta godina nakon rata, i HE Plat je povezana sa Dubrovnikom preko teritorija RH.

Ono što je najinteresantnije u cijeloj priči je to da je potrošnja struje Dubrovnika i okolice poprilično manja od proizvodnje struje jednog od dvaju agregata u HE Platm, tako da, u slučaju prekida dovoda struje iz sustava RH, automatski dolazi i do iskapčanja generatora u HE Plat (jer višak proizvedene struje nema gdje proslijediti), pa Dubrovnik i dalje ostaje bez struje.

Smayoo je sve objasnio, tako da nema potrebe za nekim dodatkom. Samo jedna ispravka, netko je rekao da NEK je dvopolni generator, netočno taj generator ima 4 pola i vrti se 1500 o/min.

Hvala na ispravku, ja sam samo ponovil ono kaj su nas učili na FSB-u da se parne turbine u elektranama u PRAVILU vrte 3000/min što bi onda značilo da ima dvopolni generator. Ja sam to povezal, nisam znal točan podatak za NEK. Iako, ima smisla, ovo je ipak komad turbine; zapravo, jedna je ili više njih, kad smo već kod toga?
Znam da u NEK imaju DVA IDENTIČNA postrojenja. Jedno je radno, a drugo je za trening na kojem se stalno uvježbavaju svi mogući scenariji što itekako ima smisla. Posebno bilo kakvi zahvati u primarnom krugu koji je radioaktivan; nitko unutra ne želi provesti niti sekundu više nego je nužno potrebno...

Koliko je meni poznato, da, u termoelektranama su sikroni okretaji turboseta najčešće 3000. Čitao sam o tome (nemam osobna iskustva) kako se jedinice većih snaga (1000 MW i sl) rade na 1500 ili čak na 750 o/min ne toliko radi generatora, koliko radi parne turbine. Niskotlačni dio turbine ima duge lopatice (to dulje, što je snaga veća) pa je tangencijalna brzina na njihovom vrhu vrlo velika (pri 3000 o/min tangencijalna brzina na vrhu lopatice premaši brzinu zvuka već na oko 80 cm duljine lopatice) pa to stvara neke probleme.

Ali u ovim malim elektranama na biomasu sam vidio nekih stvarno loših rješenja. 10 MW blok kojeg su Holandezi zgovnali kao da su ga kupovali na E-bayu. Doslovno.
Našli su, valjda na nekoj akciji, dvostepenu parnu turbinu na 12.000 o/min i generator na 3.000. U prvoj verziji projekta kojeg su dostavili bilo je jasno da su predvidjeli klasični turboset s elastičnom spojkom jer Kreten Jedan, dipl.ing.str. i Kreten Dva, dipl.ing.el. ne razgovaraju međusobno o poslu, nego samo o nogometu, sisama i guzicama. Kad im je dana primjedba da turbina na 12000 i generator na 3000 neće baš raditi na istoj osovini pa neka nađu prikladniju turbinu, oni su umjesto toga krenuli natrag na E-bay i kupili reduktor 4:1, za prijenos snage od 10 MW.

I onda su se, kod puštanja u rad, mjesecima čudili otkud vibracije i zašto se turboset ne da balansirati, niti centrirati...

Djuro genijalac kaže:


Đuro u pravi si, što se tiče svih običnih turbo-mašina, sve se one vrte na 3.000 o/min. Znači to su generatori 200- 300 MW. U NEK Krško postoji mnogo identičnih pumpi i motora, svaki ima rezervu, jer kad ispadne da ne bi kojih slučajem ispao i cijeli sistem...ima tih motora i pumpi na stotine, raznih snaga, ali samo je jedan generator i turbina, oni nemaju zamjene, ako ih se što desi, što je i normalno, jer turbina i generator koštaju 10 puta više od svih ostalih popratnih motora i pumpi koji su neophodni za rad takvog postrojenja.

Ne govorim ja o backup rješenjima, nego o kompletnom identičnom pogonu koji ne radi, nego služi za treninge i uvježbavanje servisnih procedura...

A on se nalazi gdje...jel to za milju kuna ???

U krugu NEK. Razmisli malo, itekako je logično. Ovo je u rangu svemirske misije. Digneš astronauta u orbitu, on mora biti spreman na sve. Ako se neko sranje dogodi u NEK, svi moraju znati točno što i kako.
Ako radiš remont u primarnom krugu koji je ozračen, nitko ne želi unutra ostati i jednu sekundu dulje nego je nužno potrebno. Treniraš godinu dana da bi posao napravio za 10 minuta ili koliko ti već šihta traje i crta van, ide smjena...
Sve procedure moraju znati odraditi u potpunom mraku. Ako nestane rasvjete, treba znati odraditi bez gledanja...
Jel znaš da svi koji rade na nuklearnim postrojenjima i zalaze u primarni krug, ako nemaju djece, zamrznu sjeme u banci, za svaki slučaj?

Ma ok Djuro, ali imaju li oni tamo i rezevrni generator i turbinu ??? Poznat mi je rad u NEK-Krško, najveća je gnjavaža procedura, više nego posao, ali tako mora i biti. Svaki i trivijalni postupak se tri puta provjerava, pogotovo kad ideš u RB-zonu. Što si unio, unio si, od tamo nejde ništa van, od materijala do alata.
Samo sam reagirao na tvoj post, da imaju kompletan takav sistem za vježbu, a da imaju generator i turbinu, i sve ostale popratne sadržaje Nuklearke, to bi bio SF. Uglavnom naša je nuklearka jako sigurna, jer to mi najbolje znamo kad obavljamo remonte na njoj.

Moj je mali bil sa školom tam u posjeti i onda im je rečeno da postoji identično postrojenje koje ne radi, nego služi za treninge i uigravanja procedura i svega ostalog u krugu NEK. Budući da generalni remont uključuje i otvaranje turbine, ja bih rekao da je tamo i druga turbina na kojoj vjeorojatno vježbaju par mjeseci prije kompletnog gašenja kako bi downtime bio što kraći...

Ja ne bih to rekao. Sama turbina i generator su predmet sveopćeg remonta u najboljem slučaju svakih 5 godina, ali vjerojatno ne češće od svakih 8-10 godina. Jasno, svake godine se radi ponešto, ali to nije neki veliki remont.

Ovo duplo postrojenje za uvježbavanje se odnosi samo na reaktorski dio i ostale dijelove postrojenja koji su ekstra opasni. Ljudi sigurno ne uvježbavaju remontne operacije na turbini, generatoru ili nekoj (većoj ili manjoj) pumpi ili kompresoru jer to u pravilu niti nisu zaposlenici, nego ljudi i specijaliziranih firmi koji cijele godine rade takve poslove po drugim elektranama.

Za vaš info, u NEK-Krško se radi remont svakih 18 mjeseci. Neću govoriti o remontima na turbini i što se tamo radi, ili u RB-zoni i eventualnim promjenama oko nuklearnog goriva. Znam da se na generatoru radi mali remont, kad se ne vadi rotor vani, a sljedeći je ciklus za 18 mjeseci veliki remont, kad se vadi rotor i sve se ostalo kontrolira. Dan kad je zakazan remont je svetinja i tad se mora ići, nebitno jel to nedjelja ili možda uskrs kako se je jednom desilo. Remont traje striktno 30 dana i sve se u tom periodu MORA odraditi, tako je uvijek bilo do sada. I budite svi uvjereni da je naša nuklearka, sigurnija od mnogih drugih postojenja takve namjene