|
|
|
Назначение и типы электрических станций
В зависимости от рода первичного двигателя и способа преобразования различных видов энергии электростанции могут быть тепловыми (в том числе и атомные) и гидравлическими.
Тепловые станции (ТЭС), в свою очередь, делятся на станции с паровыми турбинами, двигателями внутреннего сгорания, газовыми турбинами. Наибольшее применение нашли паровые ТЭС - Тепловые электрические станции (ТЭС).
 В настоящее время около 80% электроэнергии производится на тепловых электрических станциях. Они используют органические виды топлива: уголь, нефть, газ, торф, относящиеся к невозобновляемым источникам энергии. Энергией перегретого водяного пара приводится во вращение турбина, соединенная с генератором. Если весь пар, за исключением небольших отборов подогрева питательной воды, используется для вращения турбины, то такие станции называются конденсационными (КЭС) (или ГРЭС), их располагают вблизи районов добычи топлива и водоемов и выдача мощности производится на высоких напряжениях (220-750 кВ).
Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) предназначены для централизованного снабжения городов и предприятий электрической и тепловой энергией.
Атомные электрические станции (АЭС).
Строительству атомных электростанций (АЭС) с учетом повышения их безопасности уделяется все большее внимание, так как они приводят к значительной экономии органического топлива.
Основной частью АЭС является ядерный реактор, в котором энергия ядерных реакций превращается в тепловую энергию. Ядерный реактор состоит из активной зоны, отражателя, системы охлаждения, системы управления, регулирования и контроля, корпуса и биологической защиты. В рабочие каналы активной зоны помещается ядерное топливо в виде урановых или плутониевых стержней, покрытых герметической оболочкой. В этих стержнях и происходит ядерная реакция, сопровождающаяся выделением большого количества теплоты.
Стержни с ядерным топливом называют тепловыделяющими элементами (твэлами). Количество твэлов в активной зоне может доходить до нескольких тысяч. Деление ядер урана происходит при бомбардировке их нейтронами, в результате чего получаются осколки ядер, нейтроны и другие продукты деления, которые разлетаются в разные стороны с огромными скоростями и следовательно, имеют большую кинетическую энергию, которая почти полностью превращается в теплоту, которая используется для нагрева теплоносителя, омывающего рабочие каналы твэлов с помощью принудительной циркуляции. В качестве теплоносителя используются обычная вода, тяжелая вода, водяной пар, жидкие металлы, некоторые инертные газы (углекислый газ, гелий). В активной зоне находится замедлитель, уменьшающий скорость деления нейтронов до значения, обеспечивающего управляемую реакцию.
Активная зона окружена отражателем, который возвращает в нее вылетающие нейтроны. Управление реактором производится с помощью специальных стержней, которые вводятся в активную зону и изменяют поток нейтронов, а следовательно, и интенсивность ядерной реакции. За корпусом реактора имеется биологическая защита, выполненная в виде толстого слоя бетона с внутренними каналами для отвода теплоты.
Ядерное топливо обеспечивает значительную экономию органического топлива: 1 кг урана U-235 заменяет 2900 т угля.
{mospagebreak}
Гидравлические и другие типы электростанций. Гидроэлектростанции (ГЭС) сооружаются на реках и водопадах и используют энергию водного потока. Этот источник энергии возобновляемый. Установленная мощность ГЭС составляет более 20% общей мощности электростанции. Перед плотиной ГЭС образуется водохранилище, вода которого используется по мере необходимости для выработки электроэнёргии.
Пуск агрегата ГЭС занимает не более 30 с, поэтому резервирование мощности в энергосистеме целесообразно осуществлять агрегатами ГЭС. КПД - 85-90%.
Приливная гидроэлектростанция (ПЭС) на Кольском полуострове работает с 1968 г. Мощность ее невелика, но позволяет водить эксперименты по использованию обратимых гидроагрегатов. Необходимо также преодолеть трудности, связанные со строительством ПЭС (высокая стоимость и пульсирующий характер выдачи мощности) .
Нетрадиционные возобновляемые источники энергии.
Солнце обладает огромными запасами энергии, однако плотность солнечного потока у земной поверхности и нерегулируемый приток его к земной поверхности затрудняют использование этой энергии. Современные фотопреобразователи позволяет преобразовать солнечную энергию в электрическую с КПД 12-20%. В Крыму сооружена первая солнечная установка мощностью в 5 МВт. Широкое использование солнечные батареи получили в космонавтике.
Ветроэнергетическими ресурсами богаты прибрежная полоса Северного Ледовитого океана и восточные районы. В этих районах могут быть использованы ветроустановки мощностью до 300 кВт. Разработаны ветроэлектродвигатели серии «Циклон» и ведутся работы по их совершенствованию.
Геотермальная энергия. Термальные воды и пар из скважин широко используются для отопления и горячего водоснабжения на Кавказе, в Казахстане, Западной Сибири, на Камчатке. Буровая скважина, дающая 100 т пара в час, обеспечивает ежегодную экономию 20 т м3 нефти. С 1967 г. успешно эксплуатируется первая в стране Паужетская геоТЭС на Камчатке у вулкана Камбальный, где температура пород на глубине 3,5 км достигает 6000С. С помощью буровых скважин в раскаленные недра направляются речные воды; превратившись в пар, они приводят в действие мощные турбоагрегаты.
Большой интерес представляют методы непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую. Такие воды подразделяются на магнитогидродинамические, термоэлектрические, термоэмиссионные.
Принцип действия магнитогидродинамического (МГД) генератора основан на законе электромагнитной индукции: если в магнитном поле перемещать проводник, то в нем возникает ЭДС.
Проводником в МГД-генераторе является поток ионизированного газа (плазма), магнитное поле создается мощными электромагнитами, ЭДС постоянного направления снимается специальными электродами. Термоэлектрические генераторы (ТЭГ) основаны на возникновении термо-ЭДС при перепаде температур в спае металлов или в полупроводниках п. и с. ТЭГ широко используются в качестве источников энергии на космических объектах, ракетах, подводных лодках, маяках и др. Их КПД - 10%.
Термоэмиссионные генераторы основаны на явлении термоэлектронной эмиссии с горячего катода. В энергетических целях возможно использование ядерных термоэмиссионных преобразователей, в которых для нагрева катода используется теплота, получаемая в результате ядерной реакции. КПД - 15%. Принципиально возможно прямое преобразование ядерной энергии в электрическую, так как при радиоактивном распаде электроны испускаются вследствие естественного свойства элементов.
Основы электроснабжения потребителей
Передача электроэнергии от источников к потребителям производится энергетическими системами, объединяющими несколько электростанций.
Приемники электроэнергии городов, поселков, предприятий получают питание от системы электроснабжения, которая является составной частью энергетической системы.
Системой электроснабжения (СЭС) называется совокупность взаимосвязанных электроустановок, предназначенных для производства, передачи и распределения электроэнергии.
Энергетическая система (ЭС) - совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, потребителей электроэнергии и теплоты, связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электрической тепловой энергии при общем управлении этим режимом.
 Электроэнергетическая система (ЭЭС) - часть энергетической системы без тепловых сетей и потребительской теплоты. Она обеспечивает централизованное электроснабжение потребителей на территории, охватываемой подчиненными ей электрическими сетями.
Электрическая сеть - совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии на определенной территории, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, аппаратуры присоединения, защиты и управления.
Электростанция - установка или группа установок, предназначенных для производства электро - и зачастую и тепловой энергии.
Воздушная (ВЛ) или кабельная (КЛ) линия электропередачи электроустановка, являющаяся совокупностью токоведущих элементов, их изоляции и несущих конструкций, предназначенная для передачи электроэнергии на расстояние.
Приемный пункт (или пункт приема) электроэнергии - электроустановка, на которую поступает электроэнергия для электроприемников предприятия, жилья и т. д. от внешнего источника питания. В зависимости от потребляемой мощности и от удаленности от источника питания приемными пунктами электроэнергии могут быть УРП, ГПП, ПГВ, ТП, РП, ЦРП.
Трансформаторная подстанция (ТП) - электроустановка, предназначенная для преобразования электроэнергии одного напряжения в электроэнергию другого напряжения с помощью трансформатора. Цеховая или квартальная ТП средней или малой мощности преобразует энергию с напряжением 6-10 кВ в напряжение 0,4/0,23 или 0,69/0,4 кВ и служит для питания нескольких близлежащих цехов или жилых кварталов.
Комплектная трансформаторная подстанция (КТП) - подстанция, состоящая из трансформаторов, блоков комплектных распределительных устройств и других элементов, поставляемая в полностью собранном или частично собранном и подготовленном для сборки виде.
Главная понизительная подстанция (ГПП) - подстанция, получающая питание напряжением 35-220 кВ непосредственно от районной энергосистемы и распределяющая электроэнергию на более низком напряжении 6-35 кВ по всему объекту или отдельному его району, т. е. по ТП предприятия, города, включая и питание крупных ЭП на 6,10,35 кВ.
Глубоким вводом называется система питания электроэнергией, при которой электрическая линия подводится возможно ближе к электроустановкам потребителей для уменьшения числа ступеней трансформации, снижения потерь мощности и энергии.
Подстанция глубокого ввода (ПГВ) - подстанция, выполненная по упрощенным схемам коммутации на первичном напряжении получающая питание напряжением 35-220 кВ непосредственно энергосистемы или от узловой распределительной подстанции данного района и предназначенная для питания отдельного объекта или района, или предприятия.
{mospagebreak}
Узловой распределительной подстанцией (УРП) называется центральная подстанция, получающая электроэнергию от энергосистемы напряжением 110-330 кВ, как правило, имеющая районное значение.
Распределительный пункт (РП) - распределительное устройство, предназначенное для приема и распределения электроэнергии на одном напряжении без преобразования и трансформа не входящее в состав подстанции. РП 6-10 кВ питаются в основном от ГПП, от УРП.
Центральным распределительным пунктом (ЦРП) называется центральный пункт, получающий питание непосредственно от районной энергосистемы 6-20 кВ и распределяющей, его на том же напряжении по всему объекту или отдельной части.
Проект - это изображение будущего устройства или сооружения, выполненное в схемах, чертежах и пояснительных записках на основе логического анализа, расчетов и разработки исходных данных.
Электрические схемы определяют принцип действия электроустановки, ее назначение, порядок работы и выполняются в соответствии с ГОСТами.
Электроустановками (ЭУ) называется совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, трансформации, передачи, распределения электроэнергии и преобразования ее в другой вид энергии, изменения рода тока, напряжения, частоты или числа фаз.
ЭУ разделяют по назначению, роду тока (постоянный или переменный) и по напряжению (до 1 кВ и более).
Приемник электрической энергии (ЭП) - аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электроэнергии в другой вид энергии (электродвигатель - крутящий момент; прожектор - свет и т. д.).
Бесперебойность (надежность) электроснабжения электроприемников (потребителей) электроэнергии в любой момент времени определяется режимами их работы. В отношении обеспечения надежности электроснабжения, характера и тяжести последствий от перерыва питания приемники электроэнергии согласно ПУЭ разделяются на следующие три категории:
 Электроприемники I категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Так, например, на нефтехимических заводах и синтетического каучука нагрузка потребителей I категории составляет 75-80% суммарной нагрузки предприятия. ЭП I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв в их электроснабжении при аварии на одном из ИП может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.
Для электроснабжения особой группы электроприемников (электрозадвижки, вентиляторы, насосы, подъемные машины на подземных рудниках, аварийного освещения и т. д.) должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого источника питания (ИП).
Электроприемники II категории - такие ЭП, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовому простою рабочих, механизмов, промышленности, транспорта, нарушению ритма жилья в городской и сельской местности.
Это наиболее многочисленная группа. ЭП II категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых ИП.
Электроприемники III категории - все остальные, менее ответственные ЭП (склады и т. д.), где перерыв в электроснабжении может продолжаться не более суток.
| | |
|
Каталог услуг и оборудования:
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
