136

Соответствие лекций разделам и темам курса

«Электрические станции и подстанции»

Лекция	Раздел	Тема	Название темы
1	1	1.1	Введение. Краткая историческая справка о развитии электроэнергетики. (0,5 часа)
1	1	1.2	Условные обозначения, система заземления нейтралей. Стандартная шкала мощностей и напряжений. (0,5 часа)
1	1	1.3	Основные типы станций: ТЭЦ, КЭС, ГЭС, АЭС, ГТУ, ПГУ. Возобновляемые источники энергии: ГэоЭС, ВЭС, ПЭС и др. (1 час)
2	1	1.4	Графики нагрузок СЭС. Качество электроэнергии. Классификация потребителей. (1 час)
2–3	2	2.1	Основы теории электрической дуги и способы её гашения. Физические процессы в электрической дуге. Отключение цепей постоянного тока. Отключение цепей переменного тока. Основные способы гашения дуги. (3 часа)
4	2	2.2–2.4	Нагрев проводников токами нормального режима. Тепловое действие тока. Определение Iдл. доп . Действие токов на проводники и аппараты. Термическое действие токов КЗ. Электродинимическое действие токов КЗ. Координация токов КЗ. Способы ограничения токов КЗ (секционирование, реакторы, трансформаторы с расщеплённой обмоткой). (2 часа)
5–6	3	3.1	Шины, изоляторы и контактные соединения. Жесткие шины, конструкции и выбор. Гибкие шины, конструкции и выбор. КЭТ, конструкции и выбор. Изоляторы, конструкции и выбор. Конструкции контактов шин и аппаратов. Основные характеристики контактных соединений. (4 часа)
7	3	3.2	Электрические аппараты. Коммутационные аппараты до 1000 В. Рубильники, пакетные выключатели и переключатели. Контакторы. Магнитные пускатели. Плавкие предохранители. Воздушные автоматические выключатели и УЗО. (2 часа)
8–11	3	3.3	Коммутационные аппараты выше 1000 В. Масляные выключатели (малообъемные). Выключатели нагрузки. Воздушные выключатели. Вакуумные выключатели. Элегазовые выключатели. Приводы выключателей. Выбор выключателей при проектировании. Новые тенденции применения выключателей. Разъединители, короткозамыкатели, отделители. Принцип действия, конструкции, марки, условия выбора. Плавкие предохранители. (7 часов)
11–13	3	3.4	Измерительные трансформаторы. Трансформаторы тока. Принцип действия, конструкции, марки. Векторные диаграммы, классы точности. Условия выбора. Трансформаторы напряжения. Принцип действия, конструкции, марки. Векторные диаграммы, классы точности. Условия выбора. (4 часа)
13	3	4	Устройство и выбор реакторов. (1 час)
14–16	4	4.1	Синхронные генераторы. Системы охлаждения. Системы возбуждения генераторов. Гашение поля генераторов. Включение генераторов на параллельную работу. Режимы работы синхронных генераторов. Автоматическое регулирование возбуждения. (6 часов)
17-18	4	4.2	Силовые трансформаторы. Общие сведения о работе и конструкциях трансформаторов. Маркировка и технические характеристики. Системы охлаждения трансформаторов. Схемы и группы соединений. Регулирование напряжения. Включение трансформаторов на параллельную работу. Нагрузочная способность трансформаторов. Автотрансформаторы, особенности конструкции и режимы работы. (4 часа)
19-21	5	5.1	Схемы электрических станций и РУ. Требования к электрическим схемам. Конструкции закрытых распределительных устройств (ЗРУ). Комплектные распределительные устройства высокого напряжения. Конструкции открытых распределительных устройств (ОРУ). Размещение РУ на территории электростанций и подстанций. (6 часов)
22-23	5	5.2
24	6	6.1
24	6	6.2
24	6	6.3

Раздел 1.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

ЛЕКЦИЯ 1.

Тема 1.1–1.3 (2 часа).

План

1.1. Введение. Краткая историческая справка о развитии электроэнергетики.

1.2. Условные обозначения, система заземления нейтралей. Стандартная шкала мощностей и напряжений.

1.3. Основные типы станций: ТЭЦ, КЭС, ГЭС, АЭС, ГТУ, ПГУ. Возобновляемые источники энергии: ГэоЭС, ВЭС, ПЭС и др.

1. Введение. Краткая историческая справка о развитии

электроэнергетики

Топливно-энергетический комплекс страны охватывает получение, передачу, преобразование и использование различных видов энергии и энергетических ресурсов.

Электроэнергетика – ведущая составляющая часть энергетики, обеспечивающая электрификацию хозяйства страны на основе рационального производства и распределения электроэнергии.

Основная часть электроэнергии вырабатывается крупными электростанциями. Электростанции объединены между собой и с потребителями высоковольтными линиями электропередачи (ЛЭП) и образуют электрические системы.

Начало применения электричества положили открытие электрической дуги В. В. Петровым (1802 г.), изобретение П. Н. Яблочковым электрической дуговой свечи (1876 г.) и А. Н. Лодыгиным лампы накаливания (1873–1874 гг.).

Промышленное применение электроэнергии началось с создания Б. С. Якоби первого практически применимого электродвигателя с вращательным движением (1834–1837 гг.) и изобретения гальванопластики (1838 г.). В 1882 г. Н. Н. Бенардос открыл способ электросварки металлов.

Первые центральные электростанции постоянного тока мощностью несколько десятков, а позднее несколько сотен киловатт были сооружены в 80-х и начале 90-х годов XIX в. в Москве, Петербурге, Царском селе (ныне г. Пуш-кин) и ряде других городов. Эти электростанции почти не имели силовой нагрузки, и только с 1892 г., когда был пущен электрический трамвай в Киеве (первый трамвай в России), появляется некоторая силовая нагрузка у станций постоянного тока.

Небольшое напряжение станций постоянного тока (110–220 В) ограничивало радиус их действия, а тем самым и их мощность. Изобретение силового трансформатора (П. Н. Яблочков, 1876 г.) открыло возможность применения переменного тока высокого напряжения и значительно увеличило радиус действия электростанций.

Первые центральные электростанции однофазного переменного тока напряжением 2–2,4 кВ были сооружены в Одессе (1887 г.), Царском селе (1890 г.), Петербурге (1894 г.) и ряде других городов.

Переломным моментом в развитии электроснабжения вообще и электростанций в частности явилось создание в 1888–1889 гг. выдающимся русским инженером М. О. Доливо-Добровольским системы трёхфазного переменного тока. Им впервые были созданы трёхфазные синхронные генераторы, трёхфазные трансформаторы и, что особенно важно, трёхфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым и фазным роторами.

Первая в России электростанция трёхфазного тока мощностью 1200 кВ∙А была сооружена инженером А. Н. Щенсновичем в 1893 г. в Новороссийске. Станция предназначалась для электрификации элеватора.

Подводя общие итоги развития электроэнергетики в дореволюционной России, можно сказать, что установленная мощность всех электростанций России в 1913 г. составляла около 1100 МВт при производстве электроэнергии около 2 млрд. кВт ∙ ч в год. По уровню производства электроэнергии Россия занимала 15-е место в мире.

План ГОЭЛРО, принятый в 1920 г., предусматривал увеличение объёма промышленного производства в стране примерно в 2 раза по сравнению с 1913 г. Основой такого роста промышленности, было намечавшееся в течение 10–15 лет сооружение 30 районных электростанций в различных регионах страны общей мощностью 1750 МВт. Выработку электроэнергии предполагалось довести до 8,8 млрд. кВт ∙ ч в год.

План ГОЭЛРО был выполнен к 1 января 1931 г., то есть за 10 лет. Установленная мощность электростанций и выработка электроэнергии в различные исторические периоды приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

	1913	1931	1940	1950	1960
Руст млн. кВт	1,1	2,88	11,2	19,6	66,72
W, млрд. кВт ∙ ч	2,0	8,8	48,3	91,2	292,27

Окончание табл. 1.1

	1970	1980	1985	1998–1999
Руст , млн. кВт	166,2	266,7	315,1	210
W, млрд. кВт ∙ ч	741	1293,9	1544,2	1000

С начала 90-х годов XX в. в топливно-энергетическом комплексе происходят кризисные явления. В отдельных районах наблюдается дефицит электроэнергии. Возросли требования к охране окружающей среды. России нужна новая энергетическая политика, которая была бы достаточно гибкой. Обязательно должна быть сохранена целостность электроэнергетического комплекса и ЕЭС России. Важна поддержка независимых производителей энергоносителей, ориентированных на использование возобновляемых или местных энергетических ресурсов.

В итоге проведения реформы будут достигнуты следующие результаты:

– увеличится объём инвестиций в электроэнергетику, и как следствие, ускорится процесс модернизации отрасли, повысится её эффективность;

– изменения в электроэнергетике будут способствовать развитию смежных отраслей: поставщиков оборудования, топлива и т. д.;

– сократится средний удельный расход электроэнергии;

– возрастёт надежность энергоснабжения потребителей;

– возникнут рыночные, экономические стимулы для независимого производства электроэнергии и развития межсистемных связей.

Энергетическая стратегия определила объёмы вводов на электростанциях России на период до 2020 г. В оптимистическом варианте они оцениваются в 177 млн. кВт, в том числе на ГЭС и ГАЭС – 11,2 млн. кВт, на АЭС – 23 млн. кВт, на ТЭС – 143 млн. кВт (рис. 1.2). При этом объёмы вводов на замену устаревшего оборудования (техническое перевооружение) должны составить около 76 млн. кВт. В умеренном варианте потребность во вводе генерирующих мощностей составит 121 млн. кВт, из них 70 млн. кВт на техническое перевооружение.

С учётом увеличения экспорта производство электроэнергии к 2020 г. составит 1215–1365 млрд. кВт · ч. При этом намечается значительный рост производства электроэнергии: на АЭС – со 142 млрд. кВт · ч в 2002 г. до 230–300 млрд. кВт · ч в 2020 г., на ГЭС – со 164 млрд. кВт · ч в 2002 г. до 195–215 млрд. кВт · ч в 2020 г.

Как и в настоящее время, в перспективе особенности территориального размещения топливно-энергетических ресурсов будут определять структуру вводов мощностей.