Жэо туралы жалпы мәлімет

Жылу электр орталықтары үлгісіндегі станцияларда бес цикл бар, отын және ауа циклдары аудандық электр станцияларының комплекстерімен бірдей.

Ал қалған үш циклдың айырмашылықтары төмендегідей.

Бу. Жылу электр орталықтарында будың бөлінуінің арнаулы екі түрі бар, оның ішіндегі өнекәсіптік бөліну тікклей өндіріске түседі. Жылумен қамтамасыз ету жүйесіндегі будың бөлінуі жылытқыштарда - бойлерде пайдаланылады, онда жылыту жүйесіндегі айналмалы ыстық су үнемі жылытып отырады.

Су. Айналмалы су, конденсат, үстеме және пайдалынатын су - осы төрт ағын аудандық электр станцияларының ағындарымен бірдей.

Электр энергиясы. Жылу электр орталықтарының генераторлары 6-10 кВ кернеулі генератордың жергілікті тұтынушыларды, яғни өндірістік кәсіпорындар мен трансформаторлық қондырғыларды қамтамасыз етуге арналған кабель линиялары тарайтын құрама шиналарға тікелей қосылады. Сонымен, әр жылу электр орталығына генераторлық кернеудің құрама шиналары қажет, өйткені олар станцияның өзіндік мұқтажды трансформаторларын жабдықтайды.

Отынның түрі – көмір

Электр станциясының (КЭС, ЖЭС) отыны үш түрлі агрегаттық күйде болады : қатты, сұйық, газ түрінде.

Қатты отын сан алуан түрлі болып келеді. Оның ішінде: ағаш, сабан, ауыл шаруашылығының калдықтары, шымтезек, жанғыш тақта тас, қоңыр көмір, тас көмір, антрацит және басқалары бар.

Қоңыр көмір, тас көмір және антрациттің қорлары орасан зор, олардын негізінде қуатты электр сеанцияларын салуға болады. Тас көмірдің қызуы аса жоғары – 3500-ден 7500 ккал/кг-ға дейін жетеді. Міне, осындай қасиеттеріне қарай көмір-электр станцияның негізгі қатты отыны болып саналады.

Қуаттылығы бір миллион киловатт қазіргі жылу электр станциясының тәуліктік отын жұмсауы

Қазіргі энегетикада жылу электр станциялары маңызды рөл атқарады. Олар конденсациялық және жылу электр орталықтары болып бөлінеді.

Жылу электр станцияларының екі түрінде де отын ретінде түрлі маркалы көмір, оның ішінде: мазут, шымтезек, тақта тас немесе газ қолданылады. Көмірмен жұмыс істейтін станциялардың үлес саны әдеқайда зор, өйткені онда көбінесе металлургия мен химия өнеркәсіптерінде қолданылмайтын қоңыр көмірдің төмен бағалы сорттары жағылады. Жылу электр орталықтары тұтынушыларды тек электр энергиясымен ғана емес, сонымен бу түріндегі жылумен немесе ыстық сумен қамтамасыз етеді.

ЖЭО тұтынуға жақын жерлерде, көбінесе қалада немесе өндірістік кәсіпорын орталығында орналасуы керек, өйткені ЖЭО-нан 4-6 км радиуысты бумен қамтамасыз ету аса тиімді, сөйтіп, жергілікті тұтынушылар 6-10 кВ электр энергиясымен қамтамасыз етіледі. Жылу электр орталықтарының генераторы өндірістік кәсіпорындар мен трансформаторлық қондырғылар қамтамасыз етуге арналған кабельдер тарайтын, құрама шиналарға тікелей қосылады. Сонымен, әр жылу электр орталығына құрама шиналар қажет, өйткені олар станцияның өзіндік трансформаторларын жабдықтайды.

Электр генераторлары. Жұмыс icmey принципі мен конструкциясы

Электр генераторы — турбинадан алған механикалық энергияны электр энергиясына түрлендіретін машина.Генератордың жұмыс принципі (Ферадей-Максвелл) электроомагниттік индукция құбылысына негізделген.Генераторда өндірілген ток пен кернеу синусоида заңы бойынша өзгереді,сондықтан да генератор өндірген электр қозғаушы күш айнымалы шама, әрі ол магнит ағынының (Ф) өзгеpyiнe байланысты болады. Сонымен (1, 2):

₍₁₎

Электр қозғаушы күші (Э.Қ.К) магнит ағынының (Ф) өзгepiciнe байланысты,ал опың өзі ротордың орамынан ток аққанда пайда болады . Ротор дегеніміз болат білік-подшипниктерден айналатын цилиндр. Цилиндрге ойық жасалып, онда тұрақты токтың сым орамы орнатылған. Токтың (1) орам санына (W) кебейтіндісі магнит қозғалтқыш күшін (I ‎‎‎‎‎• W), оның өзі темір өзекшеде магнит индукциясын (В) тудырады: В = р • I • W, мұндағы μ -полюстің квадрат сантиметр бетіндегі магнит күш сызығы жолының магнит өткізгіштігі.

Ротор генераторының η минуттa айналуының және айнымалы ток жиілігінің (f) араларында тәуелділік бар. Бұл тәуелділік:

₍₂₎

Ток жиілілігі герц-секундпен өрнектеледі. Дүние жүзіндегі көпшілік елдердегі жалпы өнepкeciптік электр станцияларының стандартты жиілілігі - 50 Гц.

1-сурет. Үш фазалы ток генераторы.

1. Ротор бөшкесі. 2. Статор темірі. 3. Статордың үш орамасы (обмоткасы). 4. Ротор валы. 5. Ротор мен статордың арасындағы бос кеңістік. Ол 6ipнеше мм-ден бірнеше см-гe дейін жетеді 6. Статор теміріндегі әдейі жасалған қуыстар (пазы): 1, II, III. Олар орамдармен толықтырылады. 7. Ротор бөшкесіндегі қоздырғыш орамамен толтырылған қуыстар (пазы). Орамамен толтырылмаған ротордың, қуыстары, ротордың оңтүстік және солтүстік полюсы болып есептелінеді.

Генераторларды қоздыру және салқындату схемалары

Статор орамасындағы ЭҚК-тi индукциялау үшін ротор қуатты магнит ағынын тудыру қажет екендігі туралы жоғарыда айтылған болатын. Табиғи магниттер аз шамадағы магнит ағынын туғызады және де бұл магнето-типтес айнымалы ток генераторларында, қопарғыш машиналарға ғана жарамды. Қуатты магнит ағынын жасау үшін электр магниттерi қажет. Электрлік магниттер тұрақты токты темір өзекшесі бар катушкада өндіреді (2-сурет).

Электрлік магниттер табиғи магниттерден он және жүз еседей асып түсетін маг-

нит ағынын жасайды. Тез айналатын турбогенераторларда роторлы магнит цилиндр формалы келеді және магнит полюсі ойықтар мен орамдар орналаспаған жерде болады (3-сурет).

3-сурет. Полюсі айқын емес ротор.

1.Болаттан жасалған ротор бөшкесі.

2.Ротор валы. 3. Тұрақты токқа қо- сылатын ротордың периметрі бойын- ша әдейі қуысқа орнатылған орам. 4. Магнит сызықтарының бағыты.

2-сурет. Айқын полюсті. электрлік магнит.

1. Жұмсақ магниттен жасалған темip өзекше. 2. Тұрақты токқа қо-сылатын орама (обмотка). 3. Маг­нит сызықтарының бағыты.

Тұрақты токпен қоректендіру үшін магнит ағынын туғызатын ротор орамында көптеген құрылғылар болады. Қоздырудың ең қарапайым әдісіне — тұрақты токты генераторды қоздыратын электр-машиналық әдісне тоқталайык (4-сурет).

4-сурет. Тұрақты токты генераторды қоздыратын

электр-машиналық әдістің схемасы

G - үш фазалы синхронды генератор. ОВГ - генератордың қоздыру орамы. GE - қоздырғыш электр машинасы (возбудитель). ОВВ ~ қоздырғыш электр машинасының қоздыру орамы. ШР -шунттайтын реостат. АГП - магнитік өpicің сөндіретін құрылғы. АРВ - кернеудің реттейтін автомат. KV - кернеу релесі.

G - шығаруында кернеу тербелген кезде бұл тербеліс ТИ арқылы APB~ғa беріледі де, ОВВ ток шамасына әсер етеді, соның әсернің GE-дағы кернеу өзгереді, ал GE-дан және ОВГ-ден G-ғa қарай маг­нит ағыны (Ф) өзгереді.

G - қысқышындағы кернеу де соған байланысты болады, өйткені U=ƒ • /ф/. Кернеу тербеліп және өзгepiп қана қоймай, АРВ-ға гене­ратор статоры орамындағы ток өзгepici де әсер етеді, мұның өзi TA-ға да ықпал етеді, өйткені статор орамында токтың кебеюі ротордағы Ф ағынын магнитсіздендіріп, статор реакциясы деп аталатын құбылыс пайда болады. Мұндай жағдайда ТА-дағы ток АРВ-ға, соцғысы ОВВ-ға т.б. әсер етеді.

Генератор қысқышындақ кернеу кенеттен төмендегенде TV-KV -ге әсер етіп, ол өзінің қалыпты ажыратылған түйіспесін тұйықтайды, олар ШР тізбегнен ажыратылады, OBB-дeгi ток артады, GE-дағы кернеу кебейеді т.б.

Апаттық жағдайда генераторды ажыратқан кезде Kepнeyдi тез төмендету қажет, Ол үшін магнит ағыны мен ток құйыны төмендетіледі, мұны жузеге асыру ушін К1-ді ажыратады, бipaқ мұндай жагғдайда ротор тізбегінде кернеу күрт артуы мүмкін, ал онын өзi мынаған байланысты болады:

₍₃₎

мұндағы L - ОВГ-нің индуктивтілігі; di/dt - ажыратқан кездегі қозу тогының жоғалу жылдамдығы.

Сондықтан KI-дi ажыратар алдында K2-түйicпeciн қосады, сонда ОВГ-дегi магнит өpiciнің энергиясы ГГ кедергісінде шашырайды.

Жаңа және күpдeлi қозу жүйeлepi арнайы курстарда қарастырылады.

Генераторды салқындату. Генераторлар жұмыс істеген кезде энергия шығыны болады. Шығын статор мен ротор арқылы токтың өтунен; статор темірінде — айнымалы магнит өpiciнiң әcepiнен темipдiң қайта магниттелінен болады. Бұл шығын жылуға ауысады. Генератордың алған қуатының 2-ден 1,5%-ғa дейін жылугға ауыса­ды. Генератор қуаты жүз мың кВт-қа жеткенде шығын мың кВт болады екен. Сондықтан генератор қалыпты жұмыс icтey үшін салқындатылуы тиic.

Салқындатудың жанама, тікелей және аралас әдістері бар. Жанама әдісте өткізгіштің оқшаулатқыш сыртқы қаптамасы арқылы салқындатылады. Кейбір жағдайда өткізгіш салқындатқыш ортадан оқшаулатқышпен және статор немесе ротор металдарымен оқшау-ланған, ал мұның өзi салқындатуды едәуір қиындата түседі.

Жанама салқындату 5-суретте керсетілген. Жанама салқындату кезіндегі салқындатқыш ортадағы ауа немесе cyтeгi (H2) болып саналады. Жанама салқындату кезде салқындатқыш орта тұйық цикл бойынша генератор-салқындатқышта айналысқа (цир-куляцияға) түседі Салқындатудың принциптік схемасы 6-суретте көрсетілген.

Онын қуысында (пазасында) өткізгіш әдейі орналастырылған.

Салқындату үшін ауа және cyтeгi (H2) газдарын қолданады. Сутeгi ауадан 14,3 есе жеңіл, сондықтан ротордың газға үйкелісі, ауаға үйкелicінен анағұрлым төмен. Сонымен қоса, cyтeгiнiң жылу өткізгiштiгi ауаға қарағанда 7,1 ссе кеп, ал жылу шығарғыштық қабілеті 1,44 есе артық.

Егер сутегімен салқындатылмаса генератордың қуаты 50% кемтілуі тиіс, сондықтан әpбip Электр станциясында электролиттік жіктеу әдісімен cyтeгiн өндіретін, өзіндік cyтeri станциясы болады.

5-сурет. Генераторды жанама

салқындату схемасы.

1. Жылу бөлінетін ток еткізгіш өзек.2.Ораманың изоляциясы. 3.Толассыз салқындатқыш газ. 4.Толассыз жылу. 5. Ста­тор неме- се ротордың тeiмipi.

6-сурет. Генераторды тұйык цикл бойынша жанама салқындатудың принцтік схемасы.

Генераторды тікелей салқындату.

Тікелей салқындату деп мыс орамына салқындатқыш орта мен тiкелей жанастыруды айтады. Мұндай жағдайда орам оқшаулатқышының болуы салқындатуға кедергі жасамайды. Тікелей салқындату үшін ротор мен статордың электр тогы өткізгіштерінде салқындатқыш арқылы өтетiн канал немесе қуыс болуы тиіc. Орам өткізгіштерінің конструкциясы түтікшелі не астаушалы болады (7-сурет).

7-сурет. Генераторды тікелей салқындатудың принциптік схемасы а) Салқындатылған орама өткізгіштерінің түтінті конструкциясы; б) салқындатылған орама өткізгіштерің астаушалы конструкциясы. 1. Мыстан жасалған өткізгіштер. 2. Салқындатқыш каналдар.

1-кесте. Есептеу графикалық жұмысқа берілгендер

Жылу электр орталығы
Нұсқа №	Отын түрі	Генера тор ардың саны және қуаты, МВт	Генера торлық кернеудегі желілердің саны, жүктеменің қуаты, МВт	Ө.М. шығыны	ОҚТҚ номиналды кернеуі, Кв	ОҚТҚ желілердің саны, жүктеменің қуаты, МВт	Жүктеменің ұзақтығы қыс/жаз	Жүйемен байланысты желілер дің номинал ды кернеуі, Кв	Желілер саны және ұзындығы, км
148	Көмір	3/6 0 2/100	8/5 2/20	10	35	4/20	150/215	110	2/40

Есептеу графикалық жұмыстың берілгені бойынша генератордың түрін және қоздыру жүйесін таңдаймын:

ТВФ-60-2 турбогенераторының техникалық деректері:

Айналу жиілігі: n = 3000 айн/мин;

Қуаты: S_ном = 75 МВА;

Қуат коэффиценті: cosφ = 0,8;

Активті қуат: P_ном = 60 МВт;

Статор тогы: I = 6,88 / 4,25 кА;

Статор кернеуі: U_ном = 6,3/ 10, 5 кВ;

ПӘК: η = 98,5 %;

Асқын өтпелі индуктивтік кедергі: ;

Қоздыру жүйесі: М­­­­­ ­-­ тұрақты токтың машиналық қоздыруы;

Статор орамаларын суару: КВД – косвенное водородом;

Ротор орамаларын суару:НРВ – непосредственное водородом;

Жалпы массасы: m = 11,2 т;

Ротор массасы: m_р = 24,2 т.

ТВФ -100-2 турбогенераторының техникалық деректері:

Айналу жиілігі: n = 3000 айн/мин;

Қуаты: S_ном = 117,5 МВА;

Қуат коэффиценті: cosφ = 0,85;

Активті қуат: P_ном = 100 МВт;

Статор тогы: I = 6,475 кА;

Статор кернеуі: U_ном = 10,5кВ;

ПӘК: η = 98,7 %;

Асқын өтпелі индуктивтік кедергі: ;

Қоздыру жүйесі: М­­­­­ ­-­ тұрақты токтың машиналық қоздыруы;

Статор орамаларын суару: КВД – косвенное водородом;

Ротор орамаларын суару:НРВ – непосредственное водородом;

Жалпы массасы: m = 153,0 т;

Ротор массасы: m_р = 30,0 т.

180 150 75 50 25							t, сағ
						1
						2
0	4 8 12 16 20 24

1-қыс, 2-жаз

8-сурет. ЖЭО генераторларының қуат өндіру графигі

 

100   80 60   40 20								t, сағ
0	4 8 12 16 20 24

 

1-қыс, 2-жаз

9-сурет. 35-кВ-тық кернеудегі жүктеменің графигі.

25 20 15   10 5	Р, Мвт							t, сағ
0	4 8 12 16 20 24

қыс жаз

10–сурет. Генератордың өзіндік мұқтаждығы графигі

БЭк-10-13	Уақыт	0-12	12-19	19-24
	Қыс	90%	100%	90%
	Жаз	75%	90%	75%

 

10-сурет. 10 кВ-тағы жүктеме графигі

11-сурет.1-ші нұсқа үшін станцияның құрылымдық сұлбасы

эс

12-сурет.2-ші нұсқа үшін станцияның құрылымдық сұлбасы

Қалыпты режимде 1-ші нұсқа үшін жүктемелердің баллансын құрастыру.

1. G1 ,G2және G3 қуаттарын өндіру, МВт

Қыс Жаз

Электр станцияларындағы электр энергияны өндірудің айнымалы графигі кезінде өзіндік мұқтаждықтың қуат шығынын анықтауға болады.

где - t уақытта станцияның шинаға беретін қуаты, МВт;

- станцияның белгіленген қуаты , МВт;

- өзіндік мұқтаждықтың максималды қуаты,

2) G1 ,G2және G3 ө.м. жүктемесі, МВт

Қыс Жаз

3. G4 және G5генераторының ө.м.-ның жүктемесі, МВт

Қыс Жаз

3. 10 кВ-тағы жүктеме, МВт _;

Қыс: P_0-12 = 80 МВт Жаз: Р_0-12 = 56МВт

Р_12-19 = 80 МВт Р_12-19 = 56МВт

Р_19-24 = 80 МВт Р_19-24 = 56 МВт

3. Т1 және Т2 жүктелуі, МВт (қосындысы)

Қыс Жаз

3. Т-1 және Т-2 трансформаторлардың әрбірінің жүктелуі, МВт

Қыс Жаз

3. 35 кВ-тағы жүктеме, МВт 4*20МВт=80МВт

Қыс Жаз

3. Т-3 және Т-4 ораманың 10 кВ-қа жүктелуі, МВт

Қыс Жаз

3. Т-3 және Т-4 орамының 35 кВ-қа жүктелуі, МВт

Қыс Жаз

3. Т-3 және Т-4 орамының 110 кВ-қа жүктелуі, МВт

Қыс Жаз

3-кесте.1-ші нұсқа үшін қуат балансы кестесі

Анықталатын параметр	Жылдың кезеңі	Уақыты, сағ 0-12 12-19 19-24
1. Г-1, Г-2 және Г-3 қуаттарын өндіру, МВт	қыс жаз	162 135	180 162	162 135
2. Г-1, Г-2 және Г-3 ө.м. жүктемесі, МВт	қыс жаз	16,92 15,3	18 16,92	16,92 15,3
3. Г-4 және Г-5 генераторының ө.м.-ның жүктемесі, МВт	қыс жаз	18,8 17	20 18,8	18,8 17
4. 10 кВ-тағы жүктеме, МВт	қыс жаз	80 56	80 56	80 56
5. Т-1 және Т-2 жүктелуі, МВт(қосындысы)	қыс жаз	65,08 63,7	82 89,08	65,08 63,7
6. Т-1 және Т-2 трансформаторлардың әрбірінң жүктелуі, МВт	қыс жаз	32,54 31,85	41 44,54	32,54 31,85
7. 35 кВ-тағы жүктеме, МВт	қыс жаз	64 48	80 56	64 48
8. Т-3 және Т-4 орамының 10 кВ-қа жүктелуі, МВт	қыс жаз	162 135	180 162	162 135
9. Т-3 және Т-4 орамының 35 кВ-қа жүктелуі, МВт	қыс жаз	-1,08 -15,7	-2 -33,08	-0,08 -15,7
10. Т-3 және Т-4 орамының 110 кВ-қа жүктелуі, МВт	қыс жаз	163,8 150,7	182 213,08	163,8 150,7

Қалыпты режимде 2-ші нұсқа үшін жүктемелердің баллансын құрастыру.

1. G1 ,G2және G3 қуаттарын өндіру, МВт

Қыс Жаз

Электр станцияларындағы электр энергияны өндірудің айнымалы графигі кезінде өзіндік мұқтаждықтың қуат шығынын анықтауға болады.

где - t уақытта станцияның шинаға беретін қуаты, МВт;

- станцияның белгіленген қуаты , МВт;

- өзіндік мұқтаждықтың максималды қуаты,

2) G1 ,G2және G3 ө.м. жүктемесі, МВт

Қыс Жаз

3)G4 және G5генераторының ө.м.-ның жүктемесі, МВт

Қыс Жаз

4)10 кВ-тағы жүктеме, МВт _;

Қыс: P_0-12 = 80 МВт Жаз: Р_0-12 = 56МВт

Р_12-19 = 80 МВт Р_12-19 = 56МВт

Р_19-24 = 80 МВт Р_19-24 = 56 МВт

5)Т1 және Т2 жүктелуі, МВт (қосындысы)

Қыс Жаз

6)Т-1 және Т-2 трансформаторлардың әрбірінің жүктелуі, МВт

Қыс Жаз

7) 35 кВ-тағы жүктеме, МВт 4*20МВт=80МВт

Қыс Жаз

8) Т-3 және Т-4 ораманың 10 кВ-қа жүктелуі, МВт

Қыс Жаз

9)Т-3 және Т-4 орамының 35 кВ-қа жүктелуі, МВт

Қыс Жаз

4-кесте.2-ші нұсқа үшін қуат баллансы кестесі

Анықталатын параметр	Жылдың кезеңі	Уақыты, сағ 0-12 12-19 19-24
1. Г-1, Г-2 және Г-3 қуаттарын өндіру, МВт	қыс жаз	162 135	180 162	162 135
2. Г-1, Г-2 және Г-3 ө.м. жүктемесі, МВт	қыс жаз	16,92 15,3	18 16,92	16,92 15,3
3. Г-4 және Г-5 генераторының ө.м.-ның жүктемесі, МВт	қыс жаз	18,8 17	20 18,8	18,8 17
4. 10 кВ-тағы жүктеме, МВт	қыс жаз	80 56	80 56	80 56
5. Т-1 және Т-2 жүктелуі, МВт(қосындысы)	қыс жаз	65,08 63,7	82 89,08	65,08 63,7
6. Т-1 және Т-2 трансформаторлардың әрбірінң жүктелуі, МВт	қыс жаз	32,54 31,85	41 44,54	32,54 31,85
7. 35 кВ-тағы жүктеме, МВт	қыс жаз	64 48	80 56	64 48
8. Әрбір Т-1 және Т-2 трансформаторының 110 кВ-тық пен бірге 35 кВ жүктелуі, МВт	қыс жаз	0,54 7,85	2 16,54	0,54 7,85
9. Т-1 және Т-2 орамының 110 кВ-тық жүктелуі, МВт	қыс жаз	32 24	40 28	32 28

Қорытынды

Бұл жұмыста электр генераторының жалпы жұмыс істеу принципі, құрылымы, генераторларды қоздыру және салқындату жүйесін қарастырылды. Бастапқы берілген мәліметтер бойынша турбогенератор қолданып, генератор санына және жүктеме құрамына сәйкес екі құрылымдық сұлбасын салдым. Қалыпты режимде жүктемелердің баланысын қарастырып, ЖЭО-ның генераторының қуат өндіру графигі мен генераторының өзіндік мұқтаждық графигі және 35 - кВ тық кернеудегі графигін құрдым.