асс. Василевский Юрий Леонидович, каф. Электроснабжения.

Производство, транспорт, распределение и потребление электроэнергии - экзамен

64 лекц = 48 Василевский + 16 – Гавриленко Сергей Демъянович, 32 лб – Прокопенко + Гавриленко, 16 практических занятий – Прокопенко Людмила Васильевна + курсач, 78 часов курсовое проектирование, 2 часа консультация, 10 часов экзамен.

Bntu.samomu.ru – методички.

Лекция 1

Список литературы:

1. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций – М. Энергоатомиздат, 1986 – 640с, 2 тома.

2. Липкин Б.Ю. – Электроснабжение промышленных предприятий и установок – М, высшая школа, 1990, 366с.

3. Князевский Б.А. – Электроснабжение промышленных предприятий, -М, Высшая школа, 1986, 400с.

4. Евтекова И.П., Кацевич Л.С., Некрасова Н.Н., Свечанский А.Д. – Электротехнологические промышленные установки, Учебник для вузов под редакцией Свечанского А.Д., Энергоатомиздат, 1982.

Дополнительная литература:

1. Короткевич Владимир Николаевич – Проектирование системы электроснабжения – Мн.: НПООО «Пион», 2001, 292с.

2. Ристхейн Э.М. – Электроснабжение промышленных предприятий – М, Энергоатомиздат, 1991, 424с.

3. Козловская В.Б. – Электрическое освещение, (соавторы Радкевич, Сацукевич) – Мн, БНТУ, 2005, 165с.

4. Кудрин В.И. Электроснабжение промышленных предприятий. (соавтор Прокопчик В.В.), Мн, Вышейшая школа, 1988, 358с.

5. Прима В.Н. – Электроснабжение промышленных предприятий. Учебно-методическое пособие к практическим занятиям (Прима В.Н., Прокопенко Л.В.), Мн, БНТУ, 2004, 80с.

6. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. – Электрооборудование станций и подстанций.

Лекция 2

Термины и определения:

Электроустановка – установка, в которой производится, преобразуется, потребляется или перераспределяется электроэнергия. Открытая (наружная) электроустановка (ОРУ – распределительное устройство) – электроустановка, находящаяся на открытом воздухе. Закрытая (внутренняя) (ЗРУ) – находится в помещении.

Электростанция – электроустановка, производящая электрическую или электрическую и тепловую энергию. (на ТЭЦ)

Электрическая подстанция – электроустановка, предназначенная для преобразования электроэнергии одного напряжения (частоты) в электроэнергию другого напряжения (частоты).

Электрическая линия – система проводов или кабелей, предназначенная для передачи электроэнергии от источника к потребителям.

Электрическая сеть – совокупность электрических линий и подстанций.

Энергосистема – совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей и потребителей электрической и тепловой энергии, связанных общностью режима и непрерывностью процесса производства, распределения и потребления электрической и тепловой энергии.

Электрическая система – часть энергосистемы, за исключением тепловых сетей и потребителей тепла. Основное количество электроэнергии вырабатывается на электростанциях. Особенностью работы энергосистемы является то, что в каждый момент времени количество потребленной и произведенной электроэнергии должны быть равны.

Электростанции представляют собой сложные технологические комплексы с большим количеством основного и вспомогательного оборудования. Основное оборудование служит для производства, преобразования, передачи и распределения электроэнергии (котел, турбина, генератор, трансформатор). Вспомогательное оборудование служит для выполнения вспомогательных функций (измерение, сигнализация, управление, защита, автоматика и т.д.). Взаимное соединение различного электрооборудования показывают на упрощенных принципиальных электрических схемах.

Виды электростанций

В настоящее время в выработке электроэнергии участвуют электростанции следующих типов:

1. Тепловые электростанции (ТЭС)

   1. Теплофикационные (ТЭЦ)

   2. Конденсационные (КЭС, крупные КЭС исторически получили названия государственных, районных электростанций (ГРЭС)).

ТЭС могут также сооружаться с использованием газотурбинных (ГТУ) и паротурбинных установок (ПТУ).

2. Гидроэлектростанции (ГЭС), гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС).

3. Атомные электростанции (АЭС)

4. Дизельные электростанции (ДЭС)

5. Солнечные электростанции (СЭС)

6. Геотермальные электростанции (ГЕОТЭС)

7. Приливные электростанции (ПЭС)

8. Ветреные электростанции (ВЭС)

В настоящее время во всем мире ведутся теоретические исследования по осуществлению управляемой термоядерной реакции синтеза гелия из дейтерия, что, как ожидается, позволит иметь практически неограниченный источник энергии.

В настоящее время во всем мире основную долю электроэнергии получают на ТЭС, ГЭС и АЭС, также широко используются ВЭС и СЭС.

Условные обозначения типов электростанций на планах:

Преимущества объединения электростанций в энергосистему:

- Повышение надежности электроснабжения потребителей

- Уменьшается требуемый резерв мощности в энергосистеме

- Улучшаются условия загрузки агрегатов, благодаря выравниванию графика нагрузка и снижению максимума нагрузки энергосистемы.

- Появляется возможность более полного использования генерирующих мощностей электростанций, обусловленное различием в их географическом месторасположении по долготе и широте.

- Улучшаются технико-экономические показатели энергетики из-за возможности использования более мощных и экономичных агрегатов

- Улучшаются условия эксплуатации электрохозяйства

- Создаются условия для оптимального управления развитием и режимами работы энергетики.

Оперативное управление энергосистемами осуществляется их диспетчерскими службами, устанавливающие на основании соответствующих расчетов оптимальные режимы работы энергосистемы.

Структурная схема процессов производства, распределения и потребления тепловой и электрической энергии:

Лекция 2

Первичный источник энергии (энергоресурс – это уголь, газ, нефть, урановый концентрат, гидроэнергия, солнечная энергия и т.д.) поступают в тот или иной преобразователь энергии, на выходе которого получается или электрическая или электрическая и тепловая энергия.

Конденсационные электростанции (кэс)

Принципиальная схема КЭС:

Тепловой принцип действия:

В котел Кт подается топливо (уголь, мазут, торф, сланцы), подогретый воздух и питательная вода. (Ее потери компенсируются химически очищенной водой ХОВ). Подача воздуха осуществляется дутьевым вентилятором ДВ, а питательной воды – питательным насосом ПН. Образующиеся при сгорании топлива газы отсасываются из котла дымососом Д и выбрасываются через дымовую трубу (высотой 100-250 метров) в атмосферу. Острый пар из котла подается в дымовую турбину Тб, где, проходя через ряд ступеней, совершает механическую работу – вращает турбину и жестко связанный с ним ротор генератора. Отработанный пар поступает в конденсатор К (теплообменник). Здесь он конденсируется благодаря пропуску через конденсатор значительного количества холодной (5-25^оС) циркуляционной воды. Расход циркуляционной воды в 50-80 раз больше расхода пара через конденсатор. Источниками холодной воды могут быть река, озеро, искусственное водохранилище, а также охлаждающие установки башнями (градирни) или с брызгательными бассейнами (на относительно мелких электростанциях), откуда охлажденная вода подается в конденсатор циркуляционными насосами ЦН. Воздух, попадающий в конденсатор через неплотности, удаляется с помощью эжектора Э. Конденсат, образующийся к конденсаторе, с помощью конденсаторного насоса КН, подается в деаэратор ДР, который предназначен для удаления из питательной воды газов, в первую очередь кислорода, вызывающего усиленную коррозию труб котла. В деаэратор также подается ХОВ, т.е. химически очищенная вода. После деаэратора питательная вода питательным насосом ПН подается в котел Кт. Предварительно вода подогревается, причем ее подогрев осуществляется в подогревателях различного давления, снабжаемых паром из отборов турбины, а также в экономайзере (хвостовой части котла). Пропуск основной массы пара через конденсатор приводит к тому, что 60-70% тепловой энергии, вырабатываемой котлом, бесполезно уносится циркуляционной водой.

Особенности КЭС:

1. Строятся по возможности ближе к месторождениями топлива.

2. Подавляющая часть выработанной электроэнергии подают в электрические сети повышенных напряжений (110-750 кВ)

3. Работает по свободному, то есть неограниченному тепловыми потребителями графику выработки электроэнергии. Мощность может меняться от расчетной максимальной до технологического минимума.

4. Низко маневренный: разворот турбины и набор нагрузки из холодного состояния требует 3-10 часов.

5. Относительно низкий КПД 30-40%.

Тепловые электростанции (тэц)

Лекция 3

В отличие от КЭС на ТЭЦ имеются значительные отборы пара, частично отработанного в турбине, на производственные и коммунально-бытовые нужды.

Коммунально-бытовые потребители обычно получают теплоэнергию от сетевых подогревателей (СП, бойлеров). При снижении электрической нагрузки ТЭЦ ниже мощности на тепловом потреблении необходимая для потребителя теплоэнергия может быть получена с помощью редукционно-охладительной установки (РОУ), питающейся «острым» паром котла (высокая температура и давление). Чем больше отбор пара из турбины для теплофикационных нужд, тем меньше теплоэнергии уходит с циркуляционной водой и, следовательно, тем выше КПД электростанции.

Следует, однако, отметить, что, во избежание перегрева хвостовой части турбины, через нее должен быть обеспечен во всех режимах пропуск определенного количества пара.

Из-за несоответствия мощностей потребителей теплоэнергии и электроэнергии, ТЭЦ часто работает по конденсационному (смешанному) режиму, что снижает их экономичность.

Особенности ТЭЦ:

1. Строится вблизи потребителей тепловой энергии.

2. Обычно работают на привозном топливе.

3. Большую часть вырабатываемой электроэнергии выдают потребителям близлежайших районов на генераторном или повышенном напряжении.

4. Работают по частично вынужденному графику выработки электроэнергии, то есть график зависит от теплового потребления.

5. Низкая маневренность, как и у КЭС.

6. Имеют относительно высокий суммарный КПД (при значительных отборах пара на производство и коммунально-бытовые нужды ПКД=60-70%)