Caiet practică - electricitate

Electricitatea si aplicatiile sale au luat un mare avant inca din secolul al XIX-lea, cand se realizeaza transportul energiei electrice la distante mari si se prezinta primul tren electric la o expozitie din Berlin.

Inceputul secolului al XX-lea se caracterizeaza prin introducerea tractiunii electrice pe unele cai ferate, pentru ca ceva mai tarziu acest sistem de tractiune sa capete un rol din ce in ce mai important, tinzand sa se devolte in mod continuu pe toate continentele. Aceasta se datoreaza faptului ca tractiunea electrica reprezinta un sistem modern, rational si cu siguranta sporita in circulatie. In conditiile actuale de dezvoltare a sistemelor electro-energetice, tractiunea electrica se impune mai ales pe linii cu profil dificil si cu traffic intens ca un sistem mult mai rentabil decat celelalte sisteme de tractiune(abur sau diesel). In ultimii ani se observa un ritm accentuat si sustinut in ceea ce priveste dezvoltarea cailor ferate electrificate pe tot globul. Lungimea cailor ferate electrificate in acesti ani se apreciaza ca s-a dublat fata de reteaua existenta anterior.

Prima cale ferata electrificata din lume a fost construita pe distanta Cannes-Grasse si inaugurate la 16.12.1911.

La noi in tara primele cai ferate electrificate au fost construite in curent continuu de 1.5 kV pe liniile Arad-Ghiroc-Pincota (23km + 34km) si Ghiroc-Radna (13km), in anul 1912. Dupa aceasta premiera, o serie de specialisti romani incep sa studieze posibilitatea dezvoltarii energeticii si electrificarii cailor ferate romane. Asa, de exemplu, in anul 1913 sub conducerea prof. I. S. Gheorghiu s-a dezvoltat un studiu cu privire la elctrificare liniei ferate Pietrosita-Moroieni-Sinaia si a sectiei Predeal-Sinaia-Ploiesti.

In timp, au mai fost studiate si propuse proiecte pentru electrificarea urmatoarelor cai ferate:

- 1924/1925 – studiu pentru electrificarea liniei Brasov-Predeal-Ploiesti

- 1928/1930 – studiu pentru electrificarea liniei Brasov-Campina

- 1932 – elaborarea de caiete de sarcini in vederea tinerii unei licitatii pentru electrificarea in curent continuu a liniei Brasov-Ploiesti, cu concursul unor firme straine

- 1941 – se pune din nou problema electrificarii liniei Brasov-Ploiesti in colaborare cu firme germane

- 1942 – si infiinteaza Directia de electrificare C.F.R. sub conducerea prof. ing. D. Leonida, avand ca obiectiv electrificarea cailor ferate.

Toate aceste studii si preocupari nu au avut insa nici un sprijin, ci din contra, au intampinat o serie de greutati din partea guvernelor din trecut. Dupa anul 1944 au fost reluate si aprofundate, parte din ele punandu-se in aplicare.

Astfel, in anul 1963 s-a inceput electrificarea primei magistrale de cale ferata, Brasov-Bucuresti. Primul tronson electrificat Brasov-Predeal s-a dat in exploatare in anul 1965, urmand dupa aceea Predeal-Campina in anul 1966 si Campina-Ploiesti Triaj la 25 mai 1967. Inaugurarea intrgii magistrale Brasov-Bucuresti a avut loc la 16 februarie 1969.

Magistrala Craiova-Caransebes-Calnic s-a electrificat si s-a dat in functie in anul 1971. Sectiile Filiasi-Tg.Jiu-Amaradia si Mintia-Subcetate s-au dat in exploatare in anul 1972, iar in anul 1973 s-a dat in functie intreaga magistrala Craiova-Filiasi-Simeria-Mintia. Concomitent s-a dat in functie si sectia Adjud-Ghimes.

In anii 1974 si 1975 au fost electrificate liniile Ghimes-Ciceu, Ciceu-Deda, Ciceu-Brasov-Caransebes-Timisoara-Curtici, iar in anul 1977 liniile Ploiesti-Buzau si Bucuresti-Cernavoda. In anul 1978 urmeaza electrificarea liniei Buzau-Adjud, care va inchide primul inel Brasov-Ploiesti-Adjud-Ciceu-Brasov. Se vor e;ectrifica de asemenea liniile Cernavoda-Constanta si Deda-Beclean-Dej intrand in executie alte linii ca: Brasov-Teius, Buzau-Galati, Adjud-Suceava etc.

Din literature de specialitate, precum si din statisticile privind dezvoltarea cailor ferate electrificate si a sistemelor de electrificare, se pot trage unele concluzii:

- tarile care au introdus primele sistemul de tractiune electrica au lungime mai mare de cale ferata electrificata, astfel ca majoritatea traficului este preluat de tractiunea electrica. Aceste tari sunt: Rusia, Elvetia, Olanda, Suedia, Italia, R.F. Germana, Franta;

- alta grupa de tari, cum sunt: Belgia, Spania, Anglia, R.D. Germana, Luxemburg, Polonia, Cehoslovacia, Iugoslavia, Ungaria, au pus un deosebit accent pe dezvoltarea tractiunii electrice mai ales dupa cel de al II-lea razboi mondial, continuand si in present;

- o alta grupa de tari care de cativa ani au introdus tractiunea electrica pe calea ferata, au un program bogat de electrificare feroviara, asa de exemplu Romania si Bulgaria.

In unele tari dezvoltate din punct de vedere tehnic, cum sunt: Italia, Suedia,

Austria, Anglia, ritmul de extindere al tractiunii electrice este mai lent. Aceeasi tendinta se observa si in S.U.A., unde s-a pus accent mai mult pe tractiunea diesel.

Echipamentul electric al circuitelor de forta

Echipamentul electric al circuitelor de forta din substatiile de tractiune cuprinde: transormatoarele de putere 100/27,5 kV, aparatajul de conectare 110 si 25 kV (intrerupatoare si separatoare), transformatoarele de masura (tensiune si curent) de 110 si 25 kV.

Acest echipament, cu exceptia transformatoarelor de putere, este partial identic iar partial, derivat din echipamentul utilizat in statiile electroenergetice trifazate.

Transformatoarele de putere utilizate in substatiile de tractiune sunt de tip monofazat alimentat in curent alternativ cu frecventa de 50Hz, neutilizate in statiile de 110/35/6 kV ale sistemului energetic.

Aparatajul electric al partii de 110 kV al substatiilor de tractiune este de tip bipolar derivat din aparatajul tripolar. Aparatajul partii de 25 kV este de tip exclusiv monopolar derivate din cel tripolar de 35 kV.

Echipamentul electric al circuitelor de forta trebuie sa functioneze in depline conditii de siguranta. O intrerupere in functionare, conduce la intreruperea alimentarii liniei de contact si oprirea trenurilor remorcate cu locomotive electrice.

In functionarea echipamentului electric al circuitelor de forta se disting doua regimuri de functionare; regim normal si regim de defect sau avarie.

In regim normal, aparatajul si partile conducatoare de current functioneaza in conditii bune daca curentul si tensiunea nu depasesc valorile nominale ale aparatului.

In regim de avarie, aparatajul este solicitat mult datorita cresterii curentului sau tensiunii, crestere cauzata de scurtcircuite, supratensiuni de comutatie sau cauzate de descarcarile atmosferice.

Tensiunile nominale si curentii nominali formeaza parametric de baza ai tuturor aparatelor de inalta tensiune.

Tensiunea nominala a aparatului Un este tensiunea la care are loc functionare normala de durata a aparatului si care corespunde unei anumite clase de tensiune. In tara noastra echipamentul si aparatajul electric se construieste pentru urmatoarele tensiuni nominale: 0.5 ; 1 ; 6 ; 10 ; 15 ; 20 ; 35 ; 110 ; 220 si 400 kV.

Pentru buna functionare a aparatelor si izolatoarelor partilor conductoare de current este necesar ca: Umax≤ Un unde:

- Umax este tensiunea de lucru a instalatiei;

- Un este tensiunea nominala a aparatului.

Valoarea tensiunii nominale influenteaza foarte mult dimensiunile principale de gabarit ale aparatelor, deoarece distantele dintre partile conductoare ale diferitelor faze, precum si distantele dintre partile conductoare si pamant, se aleg plecand de la rigiditatea dielectrica admisa a spatiilor izolante, care pentru fiecare clasa de tensiune nominala se caracterizeaza prin tensiunea de incercare. In tabelul 1 sunt indicate valorile tensiunii de incercare, pentru diferite valori ale tensiunii nominale.

Curentul nominal (de durata) al aparatului In este curentul care poate trece prin aparat in timp nelimitat si la care, incalzirea diferitelor parti ale aparatului (contacte, izolatie, legaturi, etc.), nu trebuie sa depaseasca anumite valori admise pentru o temperature data a mediului ambient.

Valoarea curentului nominal care trece prin aparat, determina incalzirea aparatului in regimul de functionare indelungata si influenteaza in special asupra dimensiunilor caii de curent.

Calea de curent a aparatului reprezinta un ansamblu compus din anumite parti conductoare (tije, bare, cutite, bobine, legaturi flexibile, etc.), legate intre ele electric si mecanic, prin diferite elemente de prindere cu contact. Trecerea prin calea de curent a aparatului, a curentului nominal in regim normal de functionare de lunga durata si a curentilor de scurta durata in caz de scurtcircuit in regim de avarie, determina incalzirea nu numai a elementelor, ci si a tuturor celorlalte elemente legate constructiv de acestea (parti metalice ca suport, parti din materiale izolante s.a.).