REGULACIJA AGREGATOV NA mHE ROGOZNICA

Naročnik je naročil izdelavo projektne dokumentacije in izvedbo projekta za izrabo hidroenergetskega potenciala vodotoka Rogoznica na jezu v Markovcih. V sklopu te dokumentacije so bili načrti električne opreme in električnih instalacij, ter izvedba regulacije agregatov na mali hidroelektrarni.Objekt za proizvodnjo je umeščen na obstoječi drenažni kanal, v katerega se steka vodotok Rogoznica s pritokom Grajeno in okoliške drenažne vode. Priključen je na javno električno omrežje.

Glavni objekti obsegajo:
– vtok z zajetjem (drsna zapornica splavajočo zaveso)
– obstoječi dovodni kanal- mobilna agregata z zapornico (različnemoči), pritrjeno na dolvodni krilni zid.

V sklopu hidromehanske opreme so dobavljeni elektro razdelilci turbinske regulacije oz. sinhronizacije agregatov na mrežo ter elektro razdelilec krmiljenja in nadzora agregatov mHE Rogoznica.V projektu je zajeta instalacija tehnoloških porabnikov (elektromotorni pogoni, ventili in ostali tehnološki porabniki). Krmljenje je izvedeno iz krmilnika, ki je nameščen v razdelilnik krmiljenja.

Celotna električna oprema je projektirana za napajalno napetost 3x400VAC/50Hz, ter napajalno napetost 48VDC. Krmilna napetost je 230VAC in 24VDC. Izmenično napajanje razdelilca (400V, 50 Hz) je izvedeno iz obstoječega razvoda lastne rabe, istosmerno napajanje (48V) razdelilca pa iz enosmernega razvoda.

Električno opremo upravljanja sestavljajo električni razdelilec krmiljena in nadzora, ki se nahaja v jezovni zgradbi jeza Markovci, ranžirni omarici na dolvodnem krilnem zidu in na sami dolvodni zapornici, merilna oprema ter energetski in signalni kabli, ki povezujejo opremo med seboj.

Oprema v razdelilcu krmiljenja je namenjena upravljanja agregatov mHE Rogoznica, obenem pa je povezna na obstoječi sistem vodenja jezu Markovci. Za potrebe upravljanja je sklopu projekta izvedena vgradnja merilnikov nivoja vode in sicer za meritev nivoja zgornje vode oz. nivoja vode pred rešetko in meritve nivoja vode za rešetko, ter meritev spodnje vode. V sistem upravljanja je vpeljan tudi signal za meritev položaja zapornice.

Iz razdelilnika krmiljenja se napajajo vsi porabniki, ki so del sistema upravljanja z agregati mHE Rogoznica in sicer pogon zapornice, pogon čistilca in pogona predturbinskih loput agregatov mHE Rogoznica.

Razdelilca sinhronizacije agregatov mHE Rogoznica se napajata direktno iz generatorskih izvodov in na noben način nista energetsko povezana z razdelilcem krmiljenja ali katerim drugim energetskim razdelilcem.

Ena ranžirna omara je nameščena na dolvodnem krilnem zidu in je namenjena povezovanju kablov med razdelilcem krmiljenja in opremo na zapornici. Druga ranžirna omara je nameščena na dolvodni zapornici je namenjena povezovanju kablov med ranžirno omaro na dolvodnem krilnem zidu in opremo na zapornici. Ta ranžirna omarica se uporablja za prehod fleksibilnih kablov s premikajoče zapornice na fiksni del objekta.

Izolirani vodniki in kabli so zaščiteni pred mehanskimi, toplotnimi, kemičnimi in drugimi zunanjimi vplivi, ki jih določajo pripadajoči standardi. Za prehod med premikajočo zapornico in fiksnim delom (krilni zid) so uporabljeni visoko fleksibilni kabli, nameščeni v fleksibilno verigo, ki ob enem predstavlja UV zaščito za te kable.

Krmilnik, ki je nameščen v razdelilnik krmiljenja, je proizvajalca Siemens serije S7-1200 in služi za vodenje agregatov mHE Rogoznica. Na vratih razdelilnika je nameščen operaterski panel proizvajalca Siemens serije TP700 Comfort in analizator mreže proizvajalca Siemens serije PAC 3200. Za komunikacijo proti sistemu vodenja je v uporabljen Profibus DP modul. Povezava na sistem vodenja se izvede preko opto-električnega pretvornika, ki se nahaja v obstoječi omari, nameščeni v upravljalnem prostoru jezovne zgradbe.

Razen merilne opreme na objektu je uporabljena tudi detekcijska oprema. Predturbinski loputi imata vgrajeni končni stikali za zaznavanje odprtega/zaprtega položaja, diskretni signali iz teh stikal pa so povezani na digitalne vhode krmilnika. Enako velja za končni stikali zaznavanja položaja zapornice (zaprta/odprta). Pogoni in aktuatorji se krmilijo iz digitalinih izhodov krmilnika in pripadajočih 24VDC relejev ter močnostih kontaktorjev s krmilno napetostjo 230VAC. Močnostni tokokrogi vseh pogonov in aktuatorjev se nemudoma odklopijo, če je sprožen direktni varnostni izklop.

Zaradi varnostni je predviden direktni varnostni izklop, katerega sproži gobasta tipka za ustavitev v sili. Direktni varnostni izklop se izvede mimo krmilnika z direktnim delovanjem na krmilne tokokroge pogonov in aktuatorjev.

Upravljanja z agregati mHE Rogoznica se izvaja iz razdelilca krmiljenja. Na vratih električne omare so vgrajena vsa potrebna stikala in tipke za izbiro mesta upravljanja, vklopa in izklopa posameznih pogonov in aktuatorjev, izklopa v sili, lučke za informacijo o delovanju posameznega pogona ali aktuatorja elementa in signalizacije generalne napake. Na operacijskem panelu so uporabniku na voljo vse ostale podrobne informacije o stanju sistema upravljanja.

Upravljanje agregatov mHE Rogoznica je možna iz dveh lokacij:
– Lokalno
– Daljinsko

Lokalni vklop agregatov in ostalih elementov se izvaja s pomočjo tipk in stikal na vratih razdelilca krmiljenja in relejev v razdelilcu. Vsi vklopi/izklopi se izvedejo preko komand iz PLC-a.

Elementi za lokalno upravljanje na vratih omare so:
– Izbirno stikalo: Izbira mesta upravljanja:o Lokalno
o Daljinsko
– Tipka: Odpiranje zapornice
– Tipka: Zapiranje zapornice
– Tipka: Odpiranje preturbinske lopute
Agregata 1
– Tipka: Zapiranje preturbinske lopute
Agregata 1
– Tipka: Odpiranje preturbinske lopute
Agregata 2
– Tipka: Zapiranje preturbinske lopute
Agregata 2
– Stikalo: Vklop/izklop čistilnega stroja

Daljinsko upravljanje je predvideno kot upravljanje iz nadrejenega sistema vodenja jezu Markovci. V tem primeru je blokirano kakršnokoli lokalno vklapljanje/izklapljanje agregatov in elementov na zapornici, preko tipk in stikal na vratih razdelilca krmiljenja. Vsi vklopi in izklopi se izvedejo preko komand, ki jih nadrejeni sistem vodenja pošlje krmilniku. Komunikacija med sistemom vodenja in lokalnim krmilnikom je izvedena preko Profibus DP vmesnika.

Regulacija delovanja agregatov mHE Rogoznica se izvede na podlagi informacije o netu padcu in izračunanih vrednostih pretoka preko zapornice na vtoku in pretoka skozi agregate. Meritve zgornje vode je izvedena v dovodnem kanalu (s pomočjo potopne sonde), ker je na tem mestu zagotovljena najbolj točna informacija o trenutnem nivoju. Vodenje mHE Rogoznica se izvaja z vključevanjem oz. izključevanjem enega ali obeh agregatov. Ker je pogonski sklop turbina-generator narejen tako, da ni možna zvezna turbinska regulacija (fiksne lopatice) je regulacija izvedena v štirih stopinjah in sicer:
– oba agregata mirujeta
– obratuje manjši agregat
– obratuje večji agregat
– obratujeta oba agregata

Glede na zgornje režime obratovanja bo pretok skozi mHE Rogoznica različen, vse pa sloni na gibanju nivoja zgornje vode. Ko se nivo vode poveča za določeno vrednost se pretok elektrarne poveča za eno stopnjo, ko pa se nivo vode zmanjša pod določeno mejo se pretok elektrarne zmanjša za eno stopnjo.

V dobavi sklopa turbina-generator sta zajeta tudi pripadajoča električna razdelilca za sinhronizacijo agregata na mrežo. Sinhronizacija se izvede samodejno, na podlagi logike vgrajene v element za sinhronizacijo. Proizvajalec agregatov je točno določil meje vrednosti pretoka znotraj katerih je možno izvesti sinhronizacijo posameznega agregata na mrežo. Prav tako je določil spodnjo in zgornjo mejo trenutnega pretoka pri kateri se mora izvesti ustavitev agregata. Na podlagi teh robnih pogojev in podatkov o netu padcu in trenutnemu pretoku skozi elemente mHE, krmilnik vodenja elektrarne daje naloge za vklop ali izklop posameznega agregata. Tukaj je še celi niz drugih vhodnih informacij, ki so nujne za detekcijo stanja sistema kot celote in se uporabljajo za uspešen zagon ali ustavitev agregatov v regularnih razmerah, kakor tudi za varnostno posredovanje v izrednih situacijah.

Ker na objektu vodne razmere lahko zelo nihajo tudi na urni in ne samo na dnevni bazi in agregati nimajo možnost klasične turbinske regulacije (regulacija lopatic), vodenje elektrarne je bilo potrebno izvesti na način, da je število vklopov/izklopov agregatov čim manjše oziroma, da so prehodi me obratovalnimi stanji čim manj pogosti. Zato je bil narejen namenski algoritem, ki je, ob upoštevanju trenutnih realnih dogajanj na objektu, maksimalno izkoristil trenutne vodne razmere in istočasno zagotovil manjšo stopnjo prehodov med obratovalnimi stanji. Varnostni vidik obratovanje mHE ima prednost pred izkoriščanjem trenutnega vodnega potenciala na objektu. Pojav visokih voda (na zgornji ali spodnji strani tablaste iztočne zapornice) ali previsokega pretoka skozi dovodni kanal povzroči ustavitev agregatov in takojšnji dvig zapornice. Ta dvig se sprva izvede polovično, kjer avtomatika vodenja elektrarne en čas čaka na morebitno umiritev vodnih razmer, če pa se te razmere še naprej slabšajo se izvede dvig v kočno odprto pozicijo, v kateri je zagotovljena varnost vseh elementov vgrajenih na sami zapornici. Vnovični zagon elektrarne je spet možen le ob prihodu obratovalnega osebja na objekt. Takrat se odgovorni operater seznani s situacijo na objektu in ob ugotoviti stabilnih razmer vrne zapornico v spodnjo (obratovalno) lego ter izda nalog za ponovni zagon elektrarne.

Na zaporni tabli je nameščena tudi rešetka s čistilnim strojem, ki je krmiljen iz razdelilca krmiljenja. Vklop čistilnega stroja je avtomatičen (na podlagi meritve zamašenosti rešetke ali v rednem ciklu čiščenja) ali preko stikala na vratih razdelilca po nalogu operaterja.

Razdelilec krmiljenja za potrebe upravljanja agregatov izvaja izmenjavo signalov z ostalimi električnimi napravami in sklopi mHE Rogoznica. Iz razdelicev sinhronizacije se v sistem upravljanja prenesejo informacije o stanju napetosti na mrežni strani, stanju motorskega zaščitnega stikala generatorja in uspešno ali neuspešno izvedeni sinhronizaciji. Iz obstoječega razvoda lastne rabe se v razdelilec krmiljenja prenese informacija o razpoložljivosti ločilnega mesta za mHE Rogoznica. Ta informacija se potrdi v krmilniku upravljanja, potrditev pa se prenese nazaj v razvod lastne rabe, nakar se tam izvede vklop ločilnega mesta in se informacija o vklopu vrne nazaj v krmilnik upravljanja. To je predpogoj za zagon agregatov in njihovo povezovanje na javno električno omrežje.