ANALIZA ELEKTROENERGETSKOG NAPAJANJA KAMENOLOMA KORENIĆI

Transcription

1 ANALIZA ELEKTROENERGETSKOG NAPAJANJA KAMENOLOMA KORENIĆI Diego Dobrila Separat završnog rada na Politehnici Pula Visokoj tehničko poslovnoj školi mentor dr. sc. Luciano Delbianco Sažetak Eksploatacija arhitektonsko grañevinskog kamena stvara potrebu za znatnim količinama električne snage i energije za pogon strojeva za obradu kamena. Zbog toga je na lokaciji kamenoloma Korenići potrebno izgraditi objekte elektroenergetskog sustava tj. dvije transformatorske stanice, čija je gradnja zapravo i tema ovog rada. Uz to, provesti će se i procjena buduće potrošnje električne energije uz analizu isplativosti predaje elektroenergetskog sustava tog postrojenja na upravljanje i održavanje HEP-u. Summary Exploitation of architectural and building stone makes a need for substantial amounts of electric power and energy to run machinery for stone quarrying. Therefore, at the location of the quarry "Korenići" is necessary to build an electro energetic system objects that is, two transformer stations, whose construction is actually the theme of this work. In addition, there will be measures and estimates of future electricity demand with cost-benefit analysis of electro energetic system of this quarry to be operated and maintained by HEP. Ključne riječi: električna energija, elektroenergetski sustav, transformatorske stanice, transformatori, srednji napon, niski napon uzemljenje. Important words: electric energy, electro energetic system, transformer stations, transformers, medium voltage, low voltage, earthing. 1. Postojeće stanje Na lokaciji kamenoloma Korenići nisu izgrañeni objekti elektroenergetskog sustava, te samim time nije moguće osigurati kvalitetnu opskrbu električnom energijom za potrebe eksploatacije bez izgradnje novih transformatorskih stanica sa srednjenaponskim priključkom, kao i niskonaponskih razvoda do glavnih samostojećih razvodnih ormara, koje će osigurati dovoljne količine snage i energije za pogon strojeva, te proizvodnju i obradu kamena, pogotovo s obzirom na padove napona u niskonaponskom sustavu. Trenutno se dio potreba za električnom energijom pri eksploataciji arhitektonsko grañevinskog kamena na lokaciji kamenoloma Korenići pokriva iz tri prijevozna diesel električna agregata snage 115kVA, 125kVA i 136kVA. Ovakav način proizvodnje električne energije je neekonomičan, jer uvijek postoji velika mogućnost ispada sustava, ali i mogućnost nastanka nepovoljnog dogañaja kojim može doći do onečišćenja okoliša. Zbog navedenih činjenica, ovakav način opskrbe električnom energijom ne predstavlja povoljan način napajanja za potrebe radova na lokciji kamenoloma Korenići za koje je, već u ovoj fazi radova, potrebna priključna snaga od po najmanje 200kW i to na dvije lokacije tj. ukupno najmanje 400kW. Kako bi se osiguralo kvalitetno i ekonomično napajanje električnom energijom, kao i smanjila mogućnost onečišćenja okoliša, planira se izgraditi dvije nove transformatorske stanice 10(20)/0,4kV, i to: 1

2 1. Tipsku transformatorsku stanicu Korenići 1 tipa 630(1000) kva sa betonskim kućištem dimenzija 4,2x3,2x2,8 m, i 2. Tipsku transformatorsku stanicu Korenići 2 tipa 250kVA na betonskom stupu. 2. Opis izrade transformatorskih stanica Korenići 1 i Korenići 2 U nastavku će biti navedeni važniji podaci karakteristike za obje transformatorske stanice, kao i način na koji će se izvesti uzemljenje istih Transformatorska stanica Korenići 1 Tip trafostanice: MTS-KK 1x630(1000) kva Sukladno potrebama tvrtke Kamen d.d. iz Pazina na željenoj lokaciji pokraj kamenoloma izgraditi će se tipska transformatorska stanica sa betonskim kućištem sljedećih dimenzija: - dužina: 4,2m - širina: 3,2m - visina: 2,8m Oprema transformatorske stanice 10(20)/0,4 kv je ugrañena u montažno betonsko kućište, a ugraditi će se sljedeće: - jedan preklopivi energetski transformator nazivnog prijenosnog omjera 10(20)/0,4 kv i snage do 1000 kva. U ovom slučaju ugraditi će se transformator navedenog prijenosnog omjera i snage 400 kva. - srednjenaponski distribucijski sklopni blok sa 4 polja (vodno, mjerno, vodno i transformatorsko polje). - sklopni blok niskonaponskog razvoda sa jednim dovodnim poljem i 10 odvoda. Transformatorska će stanica biti priključena na elektroenergetsku mrežu 10(20) kv kabelima položenima u zemljani rov do uvoda u transformatorsku stanicu. Uvod visokonaponskih i niskonaponskih kabela u transformatorsku stanicu izvesti će se kroz kabelske uvodnice ugrañene u betonski temelj. Kućište transformatorske stanice se sastoji od prostora transformacijske komore, ispod kojeg se nalazi uljna jama i od sklopnog prostora u kojem su smješteni srednjenaponski i niskonaponski sklopni blok. Kao što je navedeno, ispod transformatora nalazi se uljnonepropusna i vodonepropusna kada dovoljnog kapaciteta za prihvat cjelokupne količine ulja eventualno iscurjelog iz energetskog transformatora. Time je izbjegnuta mogućnost eventualnog razlijevanja transformatorskog ulja, odnosno širenja požara u okolni prostor Energetski transformator Transformator je smješten u transformatorsku komoru dovoljnih dimezija za smještaj transformatora do 1000 kva. U transformatorsku stanicu Korenići 1 u ovoj fazi izgradnje ugrañuje se transformator snage 400 kva koji zadovoljava trenutne potrebe kamenoloma. Transformator je opremljen kotačima i postavlja se na nosače pripremljene posebno za tu svrhu. Nosači meñusobno nisu fiksno pričvršćeni, čime je omogućeno jednostavno prilagoñavanje razmaka nosača ovisno o snazi ugrañenog energetskog transformatora. Hlañenje transformatora (u koji je ugrañeno ulje za hlañenje) predviñeno je prirodno, tj. putem cirkulacije zraka kroz predviñene otvore na vratima i na zidu transformatorske komore. Pristup transformatoru je sa strane ulaznih vrata u transformatorsku komoru, tako da je omogućen nesmetan prilaz djelovima transformatora koji se kontroliraju tijekom pogona (uljokaz, termoprotektor, preklopka), a sve u skladu sa tehničkim i zakonskim propisima. U transformacijsku stanicu se ugrañuje jedan energetski transformator, i to: - nazivne snage 400 kva, - naponskog omjera 10k(20k)/420 V, - preklopiv na kv, 2

3 - sa regulacijskom preklopkom ± 2,5% i ± 5% za ručnu regulaciju na strani višeg napona u beznaponskom stanju, Naravno, u transformatorsku stanicu je moguće po potrebi ugraditi i druge transformatore, a sve prema zahtjevima i obimu posla navedenog kamenoloma. Neovisno o njihovoj snazi, transformatori se ugrañuju u isto betonsko kućište, a isporučuju se bez konzervatora, a obzirom na raspoloživ prostor kućišta, transformatori nazivne snage 250 kva, 400 kva, 630 kva i 1000 kva na poseban zahtjev mogu se naručiti te biti isporučeni sa konzervatorom i zaštitnim relejem. Svi transformatori su standardno opremljeni termoprotektorom za zaštitu od preopterećenja. Na svakom transformatoru je vidljivo istaknuta pločica sa tehničkim podacima transformatora, a na njegovom kućištu su izvedeni posebni priključci za uzemljenje sa vijkom M Srednjenaponski sklopni blok Srednjenaponski sklopni blok tip ABB Safe plus, 24kV, 630A, čini plinom izolirano, potpuno oklopljeno i od dodira opasnog napona zaštićeno sklopno postrojenje Ring Main Unit (RMU). Važno je napomenuti da je sklopni blok ABB Safe plus proizveden po najstrožim kriterijima, te posjeduje certifikate ISO 9001 za kvalitetu u proizvodnji, te ISO koji se odnosi na očuvanje okoliša, a 90 95% dijelova skolpnog bloka moguće je reciklirati. Po konstrukciji, sklopno postrojenje je ustvari samostojeći ormar s lako pristupačnim priključcima i elementima upravljanja. Prednja strana je opremljena shemom sa signalizacijom stanja pojedinih sklopnih ureñaja, a samo postrojenje sastoji se od sljedećih modula: - Vodno polje, - Mjerno polje, - Vodno polje i - Transformatorsko polje Slika 1: izgled ABB Safe plus SN sklopnog bloka 3

4 2.1.3 Niskonaponski sklopni blok Niskonaponski sklopni blok tipa MP NNB-1600/10 izveden je kao radionički zgotovljen i ispitan samostojeći ormar. Sastavljen je od dva dijela, a predviñen je za učvršćivanje na pod transformatorske stanice, iznad kabelskog kanala za smještaj kabela niskonaponskog odvoda. Sastavljeni ormar čine dva polja, odvodno polje i dovodno odvodno polje, ukupnih dimenzija: - Širina: 1,2 m, - Visina: 1,95 m i - Dubina: 0,325 m U samostojeći ormar ugrañuje se oprema slijedećih tehničkih karakteristika: - nazivni napon...0,4 kv - nazivna struja sabirnica A - nazivna struja odvoda A - nazivna kratkotrajna podnosiva struja kod 0,4 kv...25 ka/1s U dovodno odvodnom polju, u gornjem dijelu ormara, ugrañena je oprema za prihvat spojnog voda sa niskonaponske strane energetskog transformatora. U donjem dijelu ormara se ugrañuju niskonaponski odvodi sa rastavnim osigurač sklopkama, nazivna struje 400 A (odnosno prema potrebi trošila), sabirnice neutralnog vodiča (N), sabirnice zaštitnog vodiča (PE) i konzole za pričvršćivanje niskonaponskih kabela. U niskonaponskom dovodu s energetskog transformatora snage 400 kva, u gornjem dijelu ormara, ugrañen je kompaktni prekidač 400/230 V, 50 Hz, fiksne izvedbe s priključcima sa prednje strane, opremljen elektronskom zaštitom, okidačem za daljinski isklop i pomoćnim kontaktima. Preporučuje se ugradnja prekidača za 1250 A jer omogućuje kasniju zamjenu transformatora jačim snage 630 kva, bez rekonstrukcije razvodnog ormara. To je važno ukoliko investitor želi povećati instaliranu i vršnu snagu trošila prema planovima razvoja kamenoloma. U gornjem dijelu odvodnog polja ugrañuje se mjerni terminal tipa MT 10S namjenjen za lokalno i daljinsko mjerenje napona, struje, snage, energije, frekvencije i faktora snage. Tu se još ugrañuju odvodnici prenapona i automatski instalacijski prekidači za zaštitu pomoćnih strujnih krugova, a predviñen je i odgovarajući prostor za smještaj niskonaponske kondenzatorske baterije za kompenzaciju jalove snage energetskog transformatora u praznom hodu. Za napajanje kondenzatorskih baterija za kompenzaciju struje praznog hoda energetskog transformatora predviñena je u istom polju ugradnja osigurač sklopke nazivne struje 160 A, sa topivim uloškom osigurača od 125 A (odnosi se na kondenzatorsku bateriju od 50 kvar). 4

5 Slika 2: niskonaponski sklopni blok Uzemljenje transformatorske stanice Korenići 1 Uzemljenje transformatorske stanice Korenići 1 izvodi se kao združeno zaštitno i radno uzemljenje, uz uvjet mogućeg lakog razdvajanja u slučaju potrebe, što znači da će uzemljenje biti izvedeno razdvojeno tj. posebno zaštitno i posebno radno. U ovoj prvoj fazi rada na samoj stanici uzemljenje će biti meñusobno povezano. Unutar transformatorske stanice izvedena je zaštita od indirektnog dodira izjednačenjem potencijala, tj. spajanjem svih metalnih dijelova postrojenja (koji u normalnom pogonu nisu pod naponom) na zaštitno uzemljenje. Zaštitno uzemljenje se izvodi kao spoj paralelnih uzemljivača: sabirnog voda uzemljenja unutar kućišta transformatorske stanice i tri vanjska prstena zaštitnog uzemljenja oko betonske kućice, izvedenih FeZn trakom dimenzija 30x4mm. Pogonsko se uzemljenje izvodi kao izdvojeno, na 20 metara od transformatorske stanice, energetskim kabelom PP00 1x95mm 2 uvučenim u zaštitnu cijev PEHD 50, i tri kraka izvedena FeZn trakom 30x4 mm dužine 50 metara. Na sabirni vod unutarnjeg uzemljenja se na više mjesta spaja i galvanski povezana armatura armirano betonskih konstruktivnih elemenata kućišta transformatorske stanice. Sa sabirnog voda unutarnjeg uzemljenja se izvode i odcjepi za uzemljenje svih metalnih konstrukcija, kotla energetskog transformatora i sklopnih blokova s ugrañenom elektroopremom. Sva metalna kućišta elektroopreme povezuju se preko predviñenih vijaka na zaštitno uzemljenje. Povezanost metalnih masa potrebno je provjeriti mjerenjem i potvrditi odgovarajućim atestom. Nakon kontrolnih mjerenja može se po potrebi izvršiti odgovarajuća korekcija uzemljivača. 2.2 Transformatorska stanica Korenići 2 5

6 U ovom slučaju radi se o tipskoj transformatorskoj stanici proizvoñača Končar snage 250 kva ugrañenoj na betonskom stupu. Sukladno potrebama investitora pri eksploataciji i obradi kamena u navedenom kamenolomu, na istoj lokaciji izgraditi će se tipska transformatorska stanica na betonskom stupu visine 10 metara, koja će biti udaljena približno 200 metara od transformatorske stanice Korenići 1. Stanica na betonskom stupu proizvod je tvrtke Končar, te je ovjerena kao tipska transformatorska stanica na betonskom stupu HEP-a, i za istu su izrañeni tipski projekti, pa se dokumentacija za njezinu izgradnju svodi na projekt prilagodbe lokaciji i eventualnim posebnim uvjetima. Obzirom na zahtjevanu priključnu snagu trošila od približno 200 kw, ugraditi će se primarno preklopivi transformator 10(20)/0,4 kv, 250 kva, a iz niskonaponskog ormara transformatorske stanice napajati će se razvodni ormari na samom radilištu. Niskonaponski ormar transformatorske stanice sastoji se od dva dijela. U prvom je ugrañena sljedeća oprema: - prekidač AS 500 A, - jedna tropolna pruga 400 A (paralelan izlaz niskonaponskog kabela), - dvije izlazne pruge 250 A (rezerva), - voltmetar i - instalacija unutarnje rasvjete ormara. U drugom dijelu je oprema za rasvjetu radilišta (bez brojila), te kondenzator za kompenzaciju jalove energije transformatora 250 kva u prazom hodu, koji se na sustav priključuje preko osigurača Uzemljenje transformatorske stanice Korenići 2 Uzemljenje transformatorske stanice Korenići 2 izvodi se isto kao kod prethodno opisane transformatorske stanice Korenići 1, tj. kao združeno zaštitno i radno uzemljenje, uz uvjet mogućeg lakog razdvajanja u slučaju potrebe. Na samoj stanici izvedena je zaštita od indirektnog dodira izjednačavanjem potencijala, odnosno spajanjem svih metalnih dijelova postrojenja (koji nisu pod naponom) na zaštitno uzemljenje. Zaštitno uzemljenje se izvodi kao spoj paralelnih uzemljivača dva vanjska prstena zaštitnog uzemljenja oko betonskog temelja stanice, izvedenih FeZn trakom 30x4 mm. S obzirom na činjenicu da je u samoj trasi napojnog 20 kv kabela položena FeZn traka dimenzija 30x4 mm, uzemljivač ove transformatorske stanice će biti povezan i na taj uzemljivač, a samim time i na uzemljivač transformatorske stanice Korenići 1. Pogonsko se uzemljenje izvodi kao izdvojeno, na 20m od stanice na prvom stupu NN mreže sa dva kraka po 50m i posebno još jednom sa dva kraka po 50m. 3. Analiza isplativosti predaje EES postrojenja kamenoloma Korenići na upravljanje i održavanje HEP-u Rad na eksploataciji arhitektonsko grañevinskog kamena na lokaciji Korenići obavlja se tokom cijele godine, svim radnim danima (od ponedjeljka do subote, 8 sati dnevno), dok je nedjeljom kamenolom zatvoren. Na toj lokaciji izgraditi će se 2 transformatorske stanice ukupne snage 650 kva (zidana TS 400 kva i stupna TS 250 kva), a buduće prosječno opterećenje u kamenolomu procijenjeno je na 0,7 odnosno 70%. Ovako visok prosjek posljedica je činjenice da će ukupna snaga instalirane opreme u kamenolomu biti oko 800 kw, što je i više od snage transformatorskih 6

7 stanica, ali rad je moguć jer se faktor istovremenosti rada instalirane opreme kreće izmeñu 0,5 i 0, Procjena godišnje potrošnje električne energije po mjesecima energija VT (kwh) energija NT (kwh) snaga (kw) Siječanj Veljača Ožujak Travanj Svibanj Lipanj Srpanj Kolovoz Rujan Listopad Studeni Prosinac UKUPNO Tablica 1: procjena potrošnje el. energije kamenoloma Pod a) prikazana je procjena troškova potrošnje električne energije za godinu, za tarifni model srednji napon u koji spada kupac Kamen d.d. iz Pazina, dok je pod b) prikazana jednaka potrošnja za navedenog kupca, ali za tarifni model niski napon. a) Poduzetništvo, mjerenje na srednjem naponu: Cijena za poduzetništvo - srednji napon Godišje vrijednosti potrošnje Ukupno, bez PDV-a energija VT energija NT snaga Naknada mjernu i opskrbu 0,45 0,23 58, , , , Tablica 2: procjena troškova, srednji napon za uslugu Ako se zbroje ukupne cijene za radnu energiju VT, radnu energiju NT, radnu snagu i nakandu za mjernu uslugu i opskrbu, dolazi se do ukupne godišnje cijene za potrošnju električne energije koja onaj tarifni model bez PDV a iznosi ,35 kn U slučaju da poduzeće za opskrbu električnom energijom, u ovom slučaju Elektroistra, preuzme na održavanje i upravljanje srednjenaponsku mrežu kamenoloma Korenići, a da se postojeća snaga isto tako rasporedi potrošačima na niskom naponu tj. razvodnim ormarima RO1, RO2, RO3 i RO4, tada bi kupac dobio drugi tarifni model, a mjerenje bi se vršilo na niskom naponu u svakoj transformatorskoj stanici posebno. 7

8 b) Poduzetništvo, mjerenje na niskom naponu Cijena za poduzetništvo - srednji napon Godišje vrijednosti potrošnje Ukupno, bez PDV-a energija VT energija NT snaga Naknada za mjernu uslugu i opskrbu 0,52 0,26 70, , , , Tablica 3: procjena troškova, niski napon Ako se zbroje ukupne cijene za radnu energiju VT, radnu energiju NT, radnu snagu i nakandu za mjernu uslugu i opskrbu, dolazi se do ukupne godišnje cijene za potrošnju električne energije koja onaj tarifni model bez PDV a iznosi ,25 kn Ukoliko potrošač ostane kupac na srednjem naponu, tada se osim troškova potrošene električne energije i troškova za isporučenu radnu snagu, mora računati na još nekoliko dodatnih troškova, a to su: - održavanje ovlaštene tvrtke za održavanje TS Korenići ,00 kn - održavanje ovlaštene tvrtke za održavanje TS Korenići ,00 kn - ukupni troškovi po ugovoru o pogonskim manipulacijama i uslugama pogonske spremnosti ,00 kn - Razlika u cijeni tada bi iznosila ,90 kn godišnje. 4. Zaključak Elektroenergetski sustav je danas jedan od glavnih pokretača industrijske proizvodnje, razvoja i gospodarstva općenito, pa ni Istarska županija nije iznimka. Teško je zamisliti moderan život bez energetike i elektroenergetskog sustava. Primjer tvrtke Kamen d.d. tipičan je primjer ulaganja u buduću proizvodnju tj. eksploataciju kamena i širenje kamenoloma Korenići. Pitanje na koje se tražio odgovor je isplativost ulaganja i isplativost predaje transformatorskih stanica na upravljanje i održavanje HEP-u. Isplativost ulaganja u elektroenergetski sustav je višestruko isplativa, počevši od saznanja da će u kamenolomu biti mnogo veća zaliha instalirane snage nego do sada, pa do činjenice da sada postoji mogućnost širenja eksploatacije na toj lokaciji. Sadašnjim stanjem na terenu kamenoloma, gdje su strojevi i oprema napajani električnom energijom iz tri agregata često dolazi do problema pokretanja pojedinih strojeva u trenutku dok su ostali strojevi pod velikim opterećenjem, a to je vrlo često. Tada agregati jednostavno nemaju dovoljno snage da isporuče zahtijevanu količinu električne energije. 8

9 Ne treba zaboraviti ni ekološki aspekt ove problematike. Naime, diesel električni agregati velikih snaga pokretani motorima vrlo velikog obujma postaju i znatni zagañivači okoliša, a moguće je i onečišćenje prirode naftom. Nadalje, preciznim izračunima gdje su uzeti u obzir svi parametri kao što su potrošnja električne energije, troškovi održavanja transformatorskih stanica Korenići 1 i Korenići 2, te troškovi ugovora o manipulacijama, došlo se do jednostavnog zaključka da je u interesu poduzeća Kamen d.d. da zadrži transformatorske stanice u svojem vlasništvu. Tada će to poduzeće ostati kupac na srednjem naponu, što podrazumijeva jeftinije tarife električne energije, ali je kupac dužan pronaći ovlaštenu tvrtku za održavanje transformatorskih stanica, a HEP-u je dužan isplatiti troškove po ugovoru o manipulacijama. Kada se podmire svi navedeni troškovi tvrtka Kamen d.d. može računati na oko ,00 kuna godišnje uštede financijskih sredstava. Kako se ovdje radi o novim transformatorskim stanicama, ovaj zaključak još više dobiva na težini, jer se očekuje pouzdan rad cijelog elektroenergetskog sustava kamenoloma sljedećih godina, a nakon tog vremena moguće je da će i resursi kamenoloma biti iscrpljeni. Uz sve to, tvrtka Kamen d.d. ima pravo prodaje transformatorskih stanica skupa sa kamenolomom, a to znači da ,00 kn uloženih sredstava ostaje u njihovom vlasništvu, te samim time povećava vrijednost kamenoloma. 9