Elektroenergjetika 1l.pdf

1

KAPITULLI I PARË

1.

SISTEMI ELEKTROENERGJETIK

Sistemi elektroenergjetik ka për qëllim të prodhoj, transmetoj dhe shpërndaj energjinë elektrike. Për prodhimin dhe transmetimin e energjisë elektrike përdoret sistemi trefazor i rrymës alternative. Frekuenca e tensionit dhe rrymës është 50 Hz në Evropë, Australi dhe në disa shtete të Azisë si dhe 60 Hz në Shtetet e Bashkuara të Amerikës dhe në disa shtete të Azisë. Pjesët kryesore të sistemit elektroenergjetikë janë: 

Centralet elektrike që bëjnë gjenerimin e energjisë elektrike,



Linjat transmetuese, të cilat bëjnë transmetimin dhe shpërndarjen e energjisë,



Nënstacionet me stabilimente, dhe



Ngarkesat, të cilat e shpenzojnë (konsumojnë) energjinë elektrike.

Në figurën 1.1 janë treguar pjesët kryesore të një sistemi elektroenergjetik.

Fig.1.1. Sistemi elektroenergjetik

2

1.1 RRJETI ELEKTRIK Centralet elektrike bëjnë shndërrimin e energjisë kimike të thëngjillit, naftës ose gazit natyror, ose energjinë potenciale të ujit, ose energjinë nukleare në energji elektrik. Në termocentralet me fosile ose nukleare, energjia termike shndërrohet në shtypje të lartë të avujve me temperaturë të lartë e cila ven në lëvizje turbinën e cila në mënyrë mekanike është e lidhur në gjeneratorin elektrik. Në hidrocentralet, rënia e ujit drejtohet dhe fut në lëvizje grupin turbinëgjenerator. Gjeneratori prodhon energjinë elektrike në formë të tensionit dhe rrymës. Tensioni i gjeneratorit sillet rreth 11-25kV, i cili është i pamjaftueshëm për bartjen e fuqisë në largësi të mëdha. Kështu, në transformatorin afër gjeneratorit, tensioni rritet dhe njëherësh rryma zvogëlohet që të mundësoj bartjen e energjisë në distanca më të largëta. Nga fig. 1.1 shihet se tensioni rritet në 400kV, dhe një linjë e tensionit shumë të lartë bartë ( transporton) energjinë deri në nënstacionin në largësi, i cili është zakonisht i vendosur në periferi të qytetit të madh ose në qendër të disa ngarkesave të mëdha. Për shembull, në Kosovë linja transmetuese 400kV lidhë termocentralin Kosova B me nënstacionet në Shkup, Podgoricë dhe Nish ( si është treguar në fig. 1.2).

Fig.1.2. Sistemi transmetues i tensionit të lartë të Kosovës

Rrjeti i sistemit elektroenergjetik, duke u bazuar në nivelin e tensionit, është i ndarë në sistemin për bartje dhe shpërndarje. Sistemi i tensionit është treguar me vlerën mesatare të tensionit të linjës, që është tensioni në mes të përcjellësve të linjës. Vlerat nominale të tensionit që shfrytëzohen në pjesët e sistemit për prodhimin, mbartjen dhe shpërndarjen e energjisë elektrike janë të standardizuara. Këto janë:

3 -

për pjesët e sistemit mbi 1000V, 750 kV, 400kV, (220kV), 110kV, (35kV) dhe 20kV përkatësisht 10 kV, dhe për pjesët e sistemit nën 1000V - 400V, 400/230V dhe 230V

Tensioni i linjës i sistemit bartës në Evropë është prej 110kV deri në 750kV me gjatësi maksimale 600-800 km. Ndërsa, kohët e fundit janë ndërtuar edhe linjat e tensionit ultra të lartë mbi 1000kV. Linjat e tensionit 110 dhe 220kV janë linja të tensionit të lartë me gjatësi maksimale prej 150-300 km. Linjat e tensionit të lartë përfundojnë në nënstacione, të cilat formojnë nyje në rrjet. Nënstacionet i furnizojnë ngarkesat nëpërmjet transformatorëve dhe stabilimenteve shpërndarëse. Transformatori ndryshon tensionin dhe rrymën. Stabilimenti shpërndarës mbron sistemin. Pjesë shumë e rëndësishme e stabilimentit shpërndarës është çelësi elektrik i cili automatikisht ndërprenë ( hap) linjën në rast të prishjes. Linjat shpërndarëse janë me gjatësi deri në 50 km për tensione nën 35 kV.

1.1.1 Sistemi transmetues Sistemi transmetues bënë mbartje ( transportimin) e fuqisë trefazore nga centrali elektrik deri në qendrën e ngarkesës. Si në shembullin e treguar në fig. 1.2 ku është paraqitur rrjeti elektrik që furnizon Republikën e Kosovës me energji elektrike. Në këtë sistem linjat 400 kV, 220 kV dhe 110 kV bëjnë lidhjen e ngarkesave dhe centraleve elektrike së bashku. Veç kësaj linjat 400 kV, lidhin sistemin e Kosovës me Maqedoninë, Malin e Zi dhe me Serbinë, si dhe linja 220 kV lidh sistemin e Kosovës me Shqipërinë. Këto lidhje mundësojnë ndihmën e menjëhershme në rast të humbjes së gjenerimit dhe ndërprerjen e ndonjë linje në sistemin e Kosovës. Lidhja interkonektive gjithashtu lejon eksportin dhe importin e në varësi nga kërkesat për energji elektrike. Aktualisht i tërë sistemi elektroenergjetik i Evropës është i lidhur në mes veti që rritet siguria në furnizim me energji elektrike. Në zonat e hapura kryesisht përdoren linjat transmetuese ajrore. Kështu, për shembull linjat të cilat i lidhin qytetet ose linjat që shtrihen përgjatë rrugës brenda qyteteve janë linja ajrore. Në qytetet e mëdha dhe të mbipopulluara për transmetimin e energjisë elektrike më së shpeshti përdoren linjat kabllore nëntokësore. Linjat kabllore nëntokësore kanë çmim të lartë por janë më estetike dhe të preferuara për mjedisin. Zakonisht, çmimi për kilometër për linjat transmetuese ajrore është 6-10 herë më i ulët se sa i linjave nëntokësore kabllore. Në nënstacionin e tensionit të lartë, të treguar në figurën 1.1, transformatori ul tensionin në vlerën 230 kV, dhe pastaj linjat transmetuese 230 kV transporton energjinë në nënstacionin e tensionit të lartë, që janë të vendosur në periferi të qytetit. Pastaj tensioni ulët në 110 kV në nënstacioni e tensionit të lartë. Zakonisht linjat 110 kV bëjnë lidhjen e nënstacioneve të tensionit të lartë me stacionet shpërndarëse lokale, të cilat janë të vendosura në qytete.

1.1.2 Sistemi shpërndarës Sistemi shpërndarës përdor sistemin trefazor. Fabrikat e mëdha industriale furnizohen drejtpërdrejt nga linjat transmetuese ose nga linjat shpërndarëse të dedikuara për këto. Në nënstacionin shpërndarës tensioni ulet dhe pastaj furnizon linja e veçanta të cilat e shpërndajnë energjinë. Tensioni shpërndarës që përdoret tek ne është 10 kV dhe 35 kV, por sipas normave IEC për disa vite duhet të kalohet në 20 kV. Zonat me objekti banimi gjithashtu mund të furnizohen nga linjat ajrore apo kabllore 10(20) kV nëpërmjet transformatorëve ulës, si është treguar në fig. 1. 1. Secila linjë shpërndarëse furnizon disa transformator shpërndarës përgjatë trasesë së linjës. Zakonisht

4 transformatorët shpërndarës montohen në vend të caktuar në lagje të qytetit, në pjesën e brendshme të objekteve të parapara për këtë qëllim, apo në shtylla dhe ulin tensionin në 400/230 V. Linjat e tensionit të ulët furnizojnë shtëpitë, qendrat tregtare dhe ngarkesat lokale.

1.2 CENTRALET ELEKTRIK Në centralet elektrike bëhet shndërrimi i energjisë kimike të gazit, vajgurit dhe thëngjillit, ose lëndës djegëse bërthamore në energjinë elektrike. Në vitet 1800 makina me avull është përdorur për të ngas gjeneratorin dhe për të prodhuar elektricitet. Më kohë turbinat me avull me efikase i kanë zëvendësuar makinat me avull në shekullin e 19-të. Në furrën e kaldajës bëhet djegia e lëndës djegëse. Kjo nxehtësi prodhon avuj të cilët e vejnë në lëvizje grupin turbinë-gjenerator. Zakonisht turbina me avull dhe gjeneratori janë të montuar në një platformë/bazament të përbashkët dhe janë të lidhur së bashku në një bosht. Turbina vë në lëvizje gjeneratorin i cili shndërron energjinë mekanike rrotulluese në energji elektrike. Në fig. 1.3 është treguar turbina me avull dhe gjeneratori elektrik me njësinë e ngacmimit.

Fig.1.3. Turbina me avull dhe gjeneratori elektrik me ngacmuesin

5 Në fillin, si lëndë djegëse më së shpeshti është përdorur vajguri. Me rritjen e çmimeve të vajgurit për shkak të rritjes së konsumimit të benzinës për automobila, është rrit konsumi i thëngjillit si lëndë djegëse primare për gjenerimin e energjisë elektrike. Megjithatë, shqetësimet në lidhje me mjedisin ( si p. sh. prodhimi i dyoksidit të sulfurit, shirat acidike, ndotja me pluhur dhe problemi me trajtimin e hirit) gjatë djegies së thëngjillit do të zvogëlojnë numrin e centraleve elektrike të reja me thëngjill. Kohët e fundit gazi natyror përdoret me të madhe si lëndë djegëse e centraleve elektrike për shkak të tre faktorëve. Së pari, gazi natyror ka djegie të pastër duke bërë që këto centrale të përshtaten më lehtë rregullave të mjedisit. Së dyti, disponohet me gaz natyror me sasi të mëdha dhe me çmime të arsyeshme. Së treti, është arritur një rritje e rëndësishme në koeficientin termik të centralit me aplikimin e ciklit të kombinuar duke përdorur teknologjitë e avancuara të turbinave me gaz. Koeficienti termik është përkufizuar si:

t 

Pe fuqia elektrike (energjia ) neto e centralit , prodhimi  Qt fuqia termike (energjia ) e centralit , në hyrje

(1.1)

Hidrocentralet janë zhvilluar pothuaj njëkohësisht me centralet termike apo termocentralet. Niveli i ujit të lumenjve është rritur me pendë, që të mundësohet formimin e rënies së ujit. Kjo rënie gjeneron diferencë në shtypje që mundëson rrjedhje të shpejtë të ujit i cili ve në lëvizje turbinën hidraulike, e cila pastaj rrotullon gjeneratorin. Gjeneratori bënë shndërrimin e energjisë mekanike në energjinë elektrike. Pas luftës së dytë botërore fillon prodhimi i energjisë elektrike në centralet bërthamore. Sot në botë punojnë mbi 500 centrale nukleare. Në këto centrale fuzionin bërthamor e prodhon uraniumi i pasuruar. Reaksioni zinxhir i fuzionit bënë nxehjen e ujit dhe prodhimin e avujve. Avulli vë në lëvizje turbinën dhe gjeneratorin. Në dy dekadat e fundit, interesimi për mjedisin dhe çmimi i lartë kanë ndaluar ndërtimin e centraleve të reja dhe ndërprerjen e punës së centraleve ekzistuese. Centralet me thëngjill, nukleare, me gaz dhe hidrocentralet gjenerojnë pjesën më të madhe të elektricitetit në botë dhe në Evropë. Në fig. 1.4. është treguar gjenerimi neto i energjisë elektrike në Evropë në vitin 1995 dhe në vitin 2007. Nga kjo figurë shihet se në vitin 1995 nuk ka prodhim të energjisë elektrike nga era dhe biomasa, ndërsa në vitin 2007 ky prodhim arrin në vlerën 8%.

Fig.1.4 Gjenerimi neto i energjisë elektrike në Evropë ( Shënimet e marra nga Europian Wind Energy Assocation EWEA)

6

1.3 TERMOCENTRALET Në këto centrale si lëndë djegëse mund të përdoret thëngjilli, vajguri ose gazi natyror. Në fig. 1.5 është treguar pamja nga ajri e centraleve në Kosovë.

Fig.1.5. Pamja e termocentraleve të Kosovës

Pjesët përbërëse të një termocentrali janë: 

Depo e thëngjillit,



Kalldaja,



Turbina,



Gjeneratori dhe sistemi elektrik.

1.3.1 Depo e thëngjillit Thëngjilli transportohet me shirita transportues ose me vagonë të trenit. Shiriti transportues transporton thëngjillin deri në depon e hapur të thëngjillit e cila ndodhet në afërsi të termocentralit. Depo e thëngjillit ka rezervë disa javë për furnizim. Shiritat e tjera transportues transferojnë thëngjillin në termocentral i cili nëpërmjet hinkës mbush mullinjtë e mëdhenj. Në mullinj thëngjilli bluhet dhe bëhet pluhur. Pluhuri i thëngjillit përzihet me ajër dhe futet në kalldaj nëpërmjet aparatit për djegie. Kjo përzierje ndizet në brendi të furrës. Vajguri dhe gazi natyror i lëngshëm gjithashtu transportohet me tren ose me tubacione. Në termocentrale ndodhen rezervuarët në të cilët deponohen këto lëndë djegëse për furnizim disa ditor. Vajguri me pompa dërgohet në aparat për djegie. Aparati për djegie bënë përzierjen e grimcave të vajgurit me ajër. Kjo përzierje injektohet në furrë dhe ndizet.

7 Gazi natyror gjithashtu përzihet me ajër dhe futet në kalldaj nëpërmjet aparatit për djegie, dhe ndezja e kësaj përzierje bëhet ndodh brenda në furrë. Gazi natyror ndizet më lehtë se thëngjilli pasi që përzihet mirë me ajër dhe djegia është më e pastër me pak hi.

1.3.2 Kaldaja Në fig. 1.6 është treguar bllok diagrami i termocentralit. Kaldaja është nga çeliku dhe muret e saj janë të mbuluara me tuba të ujit. Kaldaja përbëhet prej këtyre pjesëve: 

sistemit për injektim të lëndës djegëse,



sistemit ujë-avull, dhe



sistemit për rrymim të ajrit,



sistemin e hirit.

AVULLI

TURBINA E SHTYPJES SË LARTË

TURBINA E SHTYPJES SË ULËT

GJENERATORI KALLDAJA LËNDA DJEGËSE

KONDENSATORI

UJI FTOHËS

POMPA

REZERVUARI

POMPA

Fig.1.6. Skema hapësirore e termocentrales dhe bllok diagrami

8 Sistemi për injektim të lëndës djegëse. Gazi natyror, vajguri ose thëngjilli i bërë pluhur së bashku me ajrin përzihen në aparat për djegie dhe injektohet në furrë. Përzierja ndizet dhe krijohen temperatura të larta, të cilat ngrohin ujin në tubat të vendosura në muret e kalldajes. Në temperatura të larta uji avullohet dhe prodhohen avuj. Sistemi ujë – avull. Uji i futur me pompa në kaldajë nxehet dhe qarkullon nëpër tuba. Për shkak të nxehtësisë që lirohet gjatë djegies së lëndës djegëse uji avullohet dhe prodhohet avulli. Avulli i ngimë tejnxehet me këtë rast rritet temperatura dhe vë në lëvizje turbinën me shtypje të lartë. Avujt e përdorur që dalin nga turbina e shtypjes së lartë rinxehen, të cilët vejnë në lëvizje turbinën e shtypjes së ulët. Avujt e përdorur dhe të dal nga turbina kondensohen në ujë në kondensator. Kondensatori gjeneron vakum që mundëson nxjerrjen e avujve nga turbina. Kondensatori është këmbyes i nxehtësisë, në të cilin avujt kondensohen në tuba, duke u ftohur me ujë nga burimi i afërt. Teknika ftohëse mund të jenë me anë të lumit, liqenit apo oqeanit, pastaj me kullën ftohëse. Kullat ftohëse mund të janë me variante të ndryshme duke përdorur metodën e kontaktit ujë – ajër dhe bëjnë ftohje me efekt më të lartë por me humbje të ujit. Kullat mund të jenë me rrymim të ajrit natyror dhe mekanik. Kullat me rrymim natyror të ajrit janë më të larta si është treguar në fig. 1.7.

Fig.1.7 Kulla ftohëse hiperbolike me rrymim natyror

Pengesat e vendosura brenda rrisin hapësirën e qarkullimit të ujit për ftohje më efikase. Uji i nxehtë me spërkatje hidhet deri në grilë në maje të kullës. Uji ngadalë rrjedh nga pjesa e lartë e kullës për në pjesën e poshtme nëpërmjet pengesave. Njëherësh, ventilatorët/ apo rrymimi natyror i ajrit qarkullon nga pjesa e poshtme e kullës në pjesën lartë. Sistemi i rrymimit të ajrit. Ventilatorët për rrymimin e ajrit lëvizin ajrin e freskët të ambientit nëpër ngrohësin e ajrit dhe rritet temperaturën e ajrit. Gazi i nxehtë e ngroh ajrin. Sistemi i hirit. Termocentralet me thëngjill prodhojnë sasi shumë të mëdha të hirit. Grimcat e hirit do të grumbullohet në fund të furrës dhe përzihen me ujë. Hiri fluturues nxirret nga thasët e filtrave dhe përzihet me ujë. Hiri pastaj hidhet në depot e hirit, të cilat duhet të mbulohen me tokë për të mbjell bimë që të minimizohet ndotja e ambientit. Gjithashtu hiri mund të përdoret edhe për beton.

9

1.3.3 Turbina Shtypja e lartë dhe temperatura e lartë e avujve e vejnë në lëvizje turbinën. Energjia e nxehtësisë në avuj shndërrohet në energji mekanike. Gjatësia e fletëve të turbinës rritet duke u nisur nga hyrje në dalje të avujve. Turbina ka pjesën e palëvizshme dhe boshtin rrotullues. Në fig. 1.8 është treguar pjesa e palëvizshme me fletët stacionare dhe rotori së bashku me fletët lëvizëse. Termocentralet bashkëkohore kanë një turbinë të shtypjes së lartë dhe një turbinë të shtypjes së ulët dhe në disa raste një turbinë me shtypje të ndërmjetme. Në fig. 8 është treguar një njësi me dy turbina.

Fig.1.8 Pjesët e brendëshme të turbinës me avull

1.3.4 Gjeneratori dhe Sistemi Elektrik Gjeneratori dhe turbina janë të montuara në një bazament dhe janë të lidhura në një bosht. Në fig. 1.3 janë treguar turbina dhe gjeneratori i një njësie të termocentralit tonë Kosova B. Statori i gjeneratorit e ka bërthamën nga fletat e çelikut me lugje. Mbështjellat trefazore janë të vendosura në këto lugje. Te gjeneratorët e mëdhenj mbështjellat janë të lidhura në yll (Y). Mbështjellat janë nga shufrat e bakrit të izoluar me mika. Në fig. 1.9 është treguar statori i një gjeneratori të madh gjatë konstruktimit.

10

Fig.1.9 Statori i gjeneratorit sinkron (Alstom)

Zakonisht në termocentralet përdoren gjeneratorët me rotor cilindrik, me shpejtësi të madhe, të cilët quhen turbogjenerator. Rotori cilindrik është nga çeliku me lugje. Thuprat e izoluara të bakrit vendosen në lugjet duke formuar dredhat, të cilat furnizohen me rrymë të vazhduar të ngacmuesit. Në fig. 1.10 është treguar bërthama nga çelikut masiv me lugje, por pa mbështjella. Nga shihet se lugjet nuk e përfshijnë tërë sipërfaqen e rotorit. Sipërfaqet pa lugje formojnë polet.

Fig.1.10 Rotori i gjeneratorit sinkron

Principi i punës së gjeneratorit është se rryma e vazhduar në rotor gjeneron fushën magnetike. Turbina e rrotullon rotorin dhe fushën magnetike. Fusha rrotulluese indukton tension në mbështjellat trefazore të statorit. Hidrogjeneratorët kanë rotorin me pole të theksuara si është treguar në fig. 1.11. Ky rotor i ka polet dhee mbështjellat e rrymës së vazhduar. Polet furnizohen me rrymë të vazhduar nëpërmjet furçave të lidhura në unazat rrëshqitëse.

11

Fig.1.11 Rotori me pole të theksuara

Gjeneratorët e vegjël ftohen me ajër, i cili qarkullon me ventilator të vendosur në rotor. Gjeneratorët e mëdhenj ftohen me hidrogjen i cili qarkullon nëpër një unazë të mbyllur. Gjeneratorët shumë të mëdhenj ftohen me ujë. Uji ftohës qarkullon nëpër zgavrat speciale në përcjellësit e mbështjellave. Rryma e vazhduar e ngacmimit prodhohet nga ridrejtuesi i lidhur në rotor nëpërmjet unazave rrëshqitëse dhe furçave. Për principin e punës dhe konstruksionin e gjeneratorit do të diskutohet më hollësisht më vonë kur të bëhet fjalë për makinat sinkrone. Gjeneratori bënë shndërrimin e energjisë mekanike të turbinës në energji elektrike. Energjia e prodhuar në centralet elektrike furnizon ngarkesat nëpërmjet linjave transmetuese. Në centralet elektrike motorët, mullinjtë, dhe pompat për punën e tyre shpenzojnë diku 10-15% të energjisë elektrike të prodhuar e cila quhet shpenzimi shërbyes (vetjak). Në fig. 1.12 është treguar një diagram i thjeshtuar i lidhjes të një njësie gjeneruese. Gjeneratori është lidhur drejtpërdrejtë në transformatorin kryesor. Transformatori kryesor furnizon zbarrën e tensionit të lartë nëpërmjet çelësit, ndarësve dhe transformatorit të rrymës. Edhe transformatori vetjak gjithashtu është i lidhur drejtpërdrejtë në gjenerator. Fuqia e cila i

Transformatori vetiak i centralit

Zbarra e tensionit të lartë

Çelësi

Transformatori i rrymës

~ Gjeneratori

Linjat transmetuese

Transformatori kryesor

Ndarësitë Lëshuesit e mbitensionit Transformatori i tensionit

Fig.1.12 Diagrami i thjeshtuar i lidhjes së një gjenratori të centrales

12 nevojitet centralit për punën e saj merret nga ky transformator. Çelësi, ndarësi dhe transformatori i rrymës e mbrojnë transformatorin vetjak nga ana e sekondarit. Përdorimi i çelësit në anën e gjeneratorit është joekonomik në rast të gjeneratorëve të mëdhenj. Zbarra e tensionit të lartë përbën një nyjë dhe e shpërndanë energjinë e gjeneratorit në mes të linjave transmetuese. Tensioni i zbarrës monitorohet duke përdorur transformatorin e tensionit. Dy linja dalëse transmetuese janë lidhur në zbarrë. Linjat janë të mbrojtura nga mbitensionet atmosferike dhe komutuese me anë të lëshuesve të mbitensionit. Secila prej linjave është e mbrojtur edhe me çelësat. Dy ndarës janë të vendosur para dhe prapa çelësit në rast të defektit në çelës. Transformatori i rrymës matë rrymën e linjës dhe aktivizon mbrojtjen në rast të defekteve në linjë. Nëse releu mbrojtës reagon atëherë do të hapet çelësi pra edhe linja.

1.4 CENTRALET BËRTHAMORE Centralet bërthamore bëjnë gjenerimin e elektricitetit në mënyrë të njëjtë sikurse te centralet me lëndë djegëse nga fosilet, pra si në termocentralet. Përparësitë e centralit bërthamor janë rezervat e bollshme dhe çmimi i ulët i lëndës djegëse, ndotja dhe funksionimi i lirë në kushte normale. Mirëpo, rrjedhjet ose dështimi i pajisjeve si mund të jetë gazi radioaktiv ose lëshimi i lëngut (ujit) mund të shkaktoj rrezik për shëndetin e komunitetit të afërt. Si çështje pa përgjigje është edhe deponimi final i lëndës djegëse të përdorur, që është radioaktiv dhe i rrezikshëm.

1.4.1 Reaktori Në pjesën më të madhe të reaktorëve si lëndë djegëse përdoret uraniumi i pasuruar. UO2 presohet në pilula dhe pilulat bashkohen në tufë duke formuar shufrat. Këto shufra përdoren si lëndë djegëse në reaktor. Disa shufra të grumbulluar në formë rrjete formojnë lëndën djegëse, si në fig. 1.13.

Fig.1.13 Pilula e lëndës djegëse bërthamore, shufra dhe grumbulli

13 Disa qindra grumbuj të lëndës djegëse nevojiten për vendosje në brendi të bërthamës së reaktorit. Në reaktor kryhet procesi i fuzionit të lëndës djegëse bërthamore e cila shpërbëhet nga bombardimi i bërthamës së tij në neutrone. Gjatë shpërbërjes së materialit lirohen neutrone të reja të cilat kanë shpejtësi të mjaftueshme për ta mbajtur shpërbërjen.

1.4.2 Reaktori me ujë në shtypje të lartë Reaktori me ujë në shtypje të lartë është tipi i reaktorit i cili më së shpeshti përdoret për centrale bërthamore. Në fig. 1. 14 është treguar diagrami i punës për reaktorin me ujë me shtypje të lartë. Reaktori ka dy unaza të ujit: unaza primare (radioaktive) e ujit dhe unaza sekondare (avull) e ujit. Ky sistem me dy unaza ndan fluidin ftohës të reaktorit nga unaza e avullit. Në brendi të reaktorit sistemi ftohës është i vendosur në një konstruksion betoni të padepërtueshëm i konstruktuar që të pengoj lëshimin e radioaktivitetit në mjedis.

Fig.1.14 Centrali bërthamor me reaktor me ujë në shtypje të lartë

Pompa ftohëse bënë qarkullimin e ujit në unazën primare nëpër reaktor dhe gjenerator të avujve ( këmbyes i nxehtësisë). Reaktori ngroh ujin e ftohët të sistemit primare. Ena nën shtypje mban shtypjen e lartë të ujit. Kjo shtypje e lartë ndan gjeneratorin e avujve nga bërthama e reaktorit. Në unazën ujë i pastër-avull, pompa fut ujin në gjeneratorin e avujve. Pasi që, shtypja në anën sekondare është relativisht e ulët, këmbyesi i nxehtësisë avullon ujin dhe prodhon avuj. Avujt e prodhuar do ta vënë në lëvizje turbinën. Ky sistem është i ngjashëm me atë të termocentralit konvencional të përshkruar më herët. Kondensatori krijon vakum dhe nxjerr avujt nga turbina ndërsa i kondenson në ujë. Uji i kondensuar do të rinxehet me ngrohës dhe do të kthehet në gjenerator të avujve.

14 Në fig. 1.15 është treguar pamje hapësinore e një centrale bërthamore në Arizona të SHBA. Kjo central ka tre reaktor të cilët janë të vendosur në tri konstruksione të padepërtueshme në formë kube. Turbinat dhe gjeneratorët janë të vendosur në ndërtesa të ndara. Lënda djegëse nukleare është e vendosur në depo- bunker pikërisht përball reaktorëve. Kondensatori ftohet me ndihmën e kullave ftohëse. Secili reaktor ka nga tri kulla ftohëse dhe nga një liqen. Stabilimenti shpërndarës është vendosur përball centrales.

Fig.1.15 Pamja hapësirore e centralit bërthamor në Arizona, SHBA

1.5 HIDROCENTRALET Hidrocentralet bëjnë shndërrimin e energjisë potenciale të rënies së ujit në energjinë mekanike me anë të turbinës hidraulike dhe pastaj gjeneratori shndërron energjinë mekanike në energji elektrike. Ka dy lloje të hidrocentraleve: 1. Hidrocentralet rrjedhëse, në të cilat uji vazhdimisht rrjedh dhe të cilat kanë një rezervuar të ujit të limituar. 2. Hidrocentralet akumuluese, në të cilat uji shfrytëzohet nga liqeni akumulues. Në fig. 1.16 është treguar koncepti gjeneral i një hidrocentrali që përdor rënie të ujit të mesme dhe të ulët. Penda ndërtohet mespërmes lumit duke formuar rezervuarin e epërm dhe rrjedhjen e pasme të ujit ( bjefi i poshtëm). Diferenca në mes të nivelit të ujit në rezervuari dhe rrjedhjes së pasme të ujit poshtë pendës quhet lartësia (rënia). Ndërtesa e centralit ndërtohet nën pendë. Ndërtesa e centrales ka turbinën e ujit, gjeneratorin dhe portën kontrolluese. Gjeneratori dhe turbina janë të lidhur në mes veti në një bosht vertikal. Rënia e ujit prodhon rrjedhje të shpejtë të ujit nëpër turbinë, e cila vë në lëvizje grupin turbinë – gjenerator dhe gjeneratori prodhon energjinë elektrike. Energjia e fituar nga hidrocentrali është e barabartë me prodhimin e lartësisë (H) dhe sasisë së ujit (Q) sipas shprehjes:

15 P  9.81 Q  H 

(kW)

Ku janë: Q – sasia e ujit ( m3 / s ), H – lartësia (rënia) e ujit (m),  - koeficienti i shfrytëzimit të gjeneratorit dhe turbinës. Uji i cili shkarkohet nga turbina vazhdon rrjedhjen më tej në rezervuarin e pasmë i cili është poshtë pendës, që shpesh është vazhdimi i lumit. Porta kontrolluese bënë rregullimin e rrjedhjes së ujit nëpër turbinë. Në rast të përmbytjeve, atëherë do të hapen kanalet e shkarkimit dhe uji i tepërt do të derdhet, ose do të hapen portat për largimin e ujit në fund të pendës. Në të dy rastet bëhet rrjedhja e ujit të tepërt në rezervuarin e pasmë, dhe eliminohet mbingarkesa e pendës.

Fig.1.16 Hidrocentrali (me lartësi mesatare dhe të ulët)

Në fig. 1.17 është treguar Kaskada e lumit Drin në pjesën veriore të Shqipërisë në të cilën janë të ndërtuara një numër i hidrocentraleve, me një fuqi instaluese të konsiderueshme.

16

Fig.1.17 Hidrocentralet në kaskaden e lumit Drin

1.5.1 Hidrocentrali me rënie të ulët Në fig. 1.18 është treguar prerja tërthore e një ndërtese të hidrocentralit me rënie të ulët, me turbinë të Kapllanit. Në ndërtesën e centralit është i vendosur gjeneratori me bosht vertikal. Turbina e Kapllanit me bosht vertikal është si një helikë e madhe me 4-10 fleta.

Fig.1.18 Prerja tërthore e një uzine të hidrocentrales

17 Uji hynë në turbinë nëpër portë dhe shpërndahet në formë spirale përreth turbinës. Rrjedhja e ujit rregullohet me “portën derëz” dhe me rregullimin e nivelit. Shpejtësia e ujit në turbinë është 300-900 m/s. Uji shkarkohet nga turbina nëpër tubën për shkarkim me një bërryl dhe shpejtësia e ujit zvogëlohet në 30-60 m/s. Hidrogjeneratori është makinë me pole të theksuar. Zakonisht makina ka 20-72 pole. Pështjellat në këto pole furnizohen me rrymë të vazhduar dhe prodhojnë fushë magnetike që indukton tension në gjenerator. Shpejtësia e boshtit është 100-300 rrot/min. Në fig. 1. 19 është treguar një hidrogjenerator i madh në fazën e konstruksionit.

Fig.1.19 Hidrogjeneratori i madh me pole të theksuara gjatë konstruktimit

Konstruksioni i poleve është nga llamarina e çelikut me mbështjellat e rrymës së vazhduar të cilat janë nga përcjellësit standard të bakrit. Statori është llamarina e çelikut me lugje. Korniza e ngjitur e çelikut mbërthehen bërthamën e çelikut. Në lugjet e statorit janë të vendosura mbështjellat trefazore, të cilat janë të izoluara me lesh xhami. Makinat e mëdha e kanë sistemin e frenimit i cili ndërprenë shpejtë makinën kur duhet të nxjerrët nga puna.

1.5.2 Hidrocentrali me rënie të mesme dhe të lartë Edhe hidrocentralet me rënie të mesme kanë konstruksion të njëjtë sikurse hidrocentralet me rënie të ultë, mirëpo në ato përdoret turbina e Francisit, e cila ka aranzhim tjetër të fletëve, si është treguar në fig. 1.20. Në fig. 1.21 është treguar një aranzhim i hidrocentrali me rënie të lartë. Rënia e lartë përdoret si shtytje për turbinë. Rënia e lartë prodhon shtypje të lartë të ujit e cila shndërrohet në shpejtësi të madhe të rrymimit të ujit e cila vë në lëvizje turbinën. Turbinat me rënie të lartë kanë fuqi më të vogël se 100 MW.

18

Fig.1.20 Mekanizmi i një turbine të Francisit për rënie të mesme.

Fig.1.21 Hidrocentrali me rënie të lartë të ujit

19

1.5.3 Pajisja e pompave për akumulimin e ujit –hidrocentrali reversibil Pajisja e pompave për akumulimin e ujit përbëhet nga rezervuari e ngritjes lartë si është treguar në fig. 1.22. Dhoma e centralit të pajisjeve të pompave për akumulim e ujit, është njëherësh godina e turbinës hidraulike reversibile, që përdoret në hidrocentral. Gjatë periudhës së natës kur kërkesat për energji elektrike janë të ulëta, pompat do të furnizohen me energji që të ngritin ujin nga poshtë në rezervuarin e vendosur lartë. Por, gjatë ditës kur kërkesa për energji elektrike është më e madhe, uji do të rrjedh nga lartë-poshtë dhe prodhon energji elektrike dhe pastaj vazhdon në rezervuarin e poshtëm. Natyrisht, për të ngritur ujin në lartësi shpenzohet një sasi e madhe e energjisë elektrike dhe pastaj gjenerohet gjatë lëshimit teposhtë të ujit. Megjithatë, kjo është ekonomike pasi ajo prodhon energji me çmim të lartë, gjatë ngarkesës maksimale dhe konsumon atë me çmim të ulët.

Fig.1.22 Hidrocentrali reversibil