Лопатин В.П. Лекции по предмету / 2

Назначение подстанций и её местоположение в энергосистеме.

Способ подсоединения подстанции к энергосистеме. Количество трансформаторов и число их обмоток. Способ управления подстанцией.

По сложности схемы по высокой стороне подстанции можно разделить на три группы:

1) подстанции без выключателей на стороне высшего напряжения (упрощенные схемы) для экономии с использованием короткозамыкателей и отделителей;

2) подстанции с малым числом выключателей на питающих линиях без сборных шин на стороне высшего напряжения;

3) подстанции с одной или несколькими системами сборных шин.

По назначению подстанции подразделяются на:

- системные;

- потребительские.

Системные подстанции входят в состав энергосистемы и предназначены для организации питающей электрической сети крупных энергетических районов.

Потребительские подстанции предназначены для питания энергией отдельных территории, промышленных районов или отдельных предприятий.

Потребительские подстанции делятся на 4 вида:

1. Районные подстанции входят в состав энергосистемы и предназначены для питания районов;

2. Главные понизительные подстанции (ГПП) – получают питание от районных подстанций напряжением U=110, 220, 330 кВ. Обеспечивают потребителей напряжением U=6, 10, 35 кВ.

3. Трансформаторная подстанция цеховая – происходит преобразование напряжения с 6 кВ на 0,4 кВ;

4. Подстанция глубокого ввода (ПГВ). Глубоким вводом называется система питания, при которой энергия подводится, как можно ближе к потребителю для уменьшения ступеней трансформации и снижение потерь мощности. ПГВ применяется для питания станков-качалок

По способу присоединения подстанции подразделяются на следующие виды:

1. Тупиковые подстанции, получают питание по радиальным линиям (электроснабжение бурильных установок);

2. Подстанции ответвлениях (отпаечные подстанции)

3. Проходная подстанция, включается в рассечку линии передачи или 2-х линий с односторонним или двусторонним питанием

4. Узловые подстанции, к которым подходят две и более линии электропередач. Такие подстанции относятся к системным подстанциям, могут исполнять роль районных подстанций.

По количеству трансформаторов подстанции подразделяются на:

- однотрансформаторные;

- двухтрансформаторные.

Для узловых подстанций могут использоваться трёх или четырёх трансформаторные подстанции.

Способы управления подстанции.

1. Полностью автоматизированные, без обслуживающего персонала;

2. Автоматизированные подстанции с дежурным персоналом на дому;

3. Автоматизированные подстанции с постоянным присутствием обслуживающего персонала (подстанция «Дружба» г. Уфа с комплектным РУ с элегазовым наполнением).

ВИДЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

Тепловые электростанции – вырабатывают до 70% электрической энергии.

Подразделяются на: - конденсационные (КЭС);

- теплофикационные (ТЭЦ);

КЭС (конденсационные электростанции) предназначены для выработки электрической энергии, работают в свободном режиме.

На теплоэлектростанциях (ТЭС) энергия сжигаемого топлива преобразуется в котле в энергию водяного пара, приводящего во вращение турбоагрегат. На ТЭС топливом служат уголь, торф, мазут и газ.

Условием строительства КЭС, является наличие источника водоснабжения. КПД КЭС не превышает 40%. Наибольшие энергетические потери имеют место в конденсаторе, где отработавший пар содержит некоторое количество тепла, при t= 60-70°С, которое нигде не используется. КЭС ещё называют также государственной районной станцией – ГРЭС (Кармановская ГРЭС). КЭС (ГРЭС) недостаточно маневренны, их подготовка к пуску и набор нагрузки занимает от 3 до 6 часов.

ТЭЦ (теплоэлектроцентрали), предназначены для снабжения промышленных предприятий и городов электроэнергией и теплом. Они более экономичные.

Специфика электрической части ТЭЦ определяется расположением электростанции вблизи центра электрических нагрузок.

КПД ТЭЦ около 60% за счёт более эффективного использования тепловой энергии.

Атомная электростанция (АЭС).

В АЭС используется энергия ядерных реакций. В качестве горючего используют изотоп урана-235. Изотоп - разновидность одного и того же элемента отличающегося массой атомов. Тепловая энергия, выделяющаяся при реакции деления, отводится с помощью теплоносителя.

Технологическая схема АЭС зависит от типа теплореактора, вида теплоносителя и замедлителя и может быть одно, двух и трёх контурной.

Замедлители, в качестве которых могут использоваться графит, замедляют быстрые нейтроны, образующиеся при делении ядер урана до медленных (тепловых) нейтронов.

Одноконтурная схема АЭС усложняет биологическую защиту, так как радиоактивность распространяется на все элементы блока.

Гидроэлекростнция (ГЭС)

Первичными двигателями на ГЭС являются гидротурбины, которые приводят во вращение синхронные генераторы. Мощность гидрогенератора пропорционально набору воды и её расходу.

Водное пространство перед плотиной называют верхним бьефом, ниже плотины – это нижний бьеф. Из-за меньших эксплутационных расходов, себестоимость электрической энергии на ГЭС меньше, чем на ТЭС.

Кпд ГЭС η =90%

Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС)

Имеет 2 водных бассейна верхний, нижний.

На ГАЭС устанавливаются обратимые гидроагрегаты. В часы минимума нагрузки энергосистемы, генераторы станции переводят в двигательный режим, а турбины в насосный режим и происходит перекачка воды из нижнего бассейна в верхний. В период максимума нагрузки при дефиците электрической мощности, генераторы вырабатывают электрическую энергию.

Агрегаты станции высокоманевренные, в некоторых случаях они могут использоваться в качестве синхронных компенсаторов.

Кпд ГАЭС η =70%

Нетрадиционные типы электростанций

К ним относятся станции с магнитогидродинамическими генераторами (МГД - генераторы). Эти генераторы могут использоваться в качестве надстройки на конденсационных электростанциях. Принцип действия МГД основан на законе электромагнитной индукции. Проводником в генераторе является поток ионизированного газа (плазма), магнитное поле создаётся мощными электромагнитами.

Энергию солнца можно использовать либо путём прямого получения электрической энергии через фотоэлементы, либо путём использования теплового излучения солнца сфокусированного зеркалами на парогенераторе.

Геотермальные электростанции используют энергию подземных термальных вод (напр. для районов Камчатки, где температура пород на глубине 4 км достигает 600°С). С помощью буровых скважин, в расположенные недра, может быть направлена вода, которая превратится в пар, и будет вращать турбины, вырабатывающие электрическую энергию.

Ветряная электростанция основана на использовании энергии ветра. Существует тенденция использования малых ГЭС («Башкирэнерго»)

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОММУТАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

С начала 80-х г.г. 20-го века происходит замена масляных и воздушных выключателей коммутационными аппаратами с использованием в качестве изоляционной и дугогасительной среды, вакуума и элегаза (газообразной шестифтористой среды SF6). Особенно видна тенденция по замене выключателей на элегазовые при напряжениях 110 кВ и выше.

Основные достоинства элегазового оборудования определяется свойствами элегазов, при атмосферном давлении электрическая прочность элегаза в 3 раза выше, чем у воздуха, а при незначительном повышении давления элегаза его электрическая прочность выше, чем у трансформаторного масла.

Элегазовому оборудованию присущи компактность, большие межревизионные сроки, широкий диапазон номинальных напряжений от 6 кВ до 35 кВ и иногда 110 кВ. Эти аппараты пожаробезопасны и имеют повышенную безопасность обслуживания.

Вакуумная техника характеризуется высокой электрической прочностью межконтактных промежутков (10-15мм), максимальной скоростью восстановления электрической прочности при отключении токов, минимальными массами подвижных частей, минимальной энергией привода, максимальным ресурсом и минимальными габаритами, и массой аппарата.