24

1.Основные определения. Роль и место электрических станций и подстанций в электроэнергетических системах.

Электроустановка–совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования вместе с помещениями и сооружениями, предназначенные для производства, преобразования, трансформации, передачи и распределения электроэнергии.

Электрический приемник–аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии (механическую, световую, тепловую).

Потребитель–электрический приемник или группа электрических приемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на общей территории.

Электростанция–электроустановка, предназначенная для производства электрической энергии или одновременно электрической и тепловой энергии.

Электрическая подстанция - это электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии, состоящая из трансформаторов или других преобразователей электрической энергии, устройств управления, распределительных и вспомогательных устройств.

Электрическая подстанция–электроустановка, предназначенная для преобразования электрической энергии одного напряжения (частоты) в электрическую энергию другого напряжения (частоты).

Линия электропередачи(ЛЭП) –система проводов или кабелей для передачи электрической энергии от источника к потребителю.

Электрическая сеть–совокупность ЛЭП и подстанций.

Энергосистема–совокупность электрических станций, электрических и тепловых сетей и потребителей электроэнергии и тепла.

Электроэнергетическая система(электрическая система) –часть энергосистемы за исключением тепловых сетей и потребителей.

Питающие (районные) сети предназначены для передачи электроэнергии от подстанций системообразующей сети и частично от шин 110-220 кВ электростанций к центрам питания (ЦП) распределительных сетей – районным подстанциям. Питающие сети обычно замкнутые.

Распределительные (местные) сети предназначены для передачи электроэнергии на небольшие расстояния от шин низшего напряжения районных подстанций к промышленным, городским, сельским потребителям. Такие сети обычно работают в разомкнутом режиме. Различают распределительные сети напряжением выше 1 кВ (Uном > 1 кВ) и ниже 1 кВ (Uном < l кВ). По характеру потребителей распределительные сети подразделяются на промышленные, городские и сети сельскохозяйственного назначения.

Для электроснабжения больших промышленных предприятий и крупных городов осуществляются глубокие вводы высокого напряжения, т. е. сооружение подстанций с первичным напряжением 110—500 кВ вблизи центров нагрузок.

3. Типы электростанций. Участие электростанций в заполнении суточного графика нагрузки энергосистемы.

ТЭС (тепловые)66–68%

ТЭС – тепловые, вырабатывают электрическую энергию;

ТЭЦ – электроцентрали, вырабатывающие электроэнергию + тепло (расстояние передачи тепла не более 20-30 км);

ГРЭС – государственные районные электростанции.

Уголь, газ, мазут, торф => по этому можно строить везде.

ГЭС (гидравлические)17–18%

1.Виды электростанций:

ГЭС – гидроэлектростанция на равнинных и горных реках;

ГАЭС -гидроаккумулирующая станция (Загорская);

ПЭС – приливная электростанция (высоту приливов и отливов).

2.Сырьё:

Вода равнинных и горных рек.

Движение воды во время приливов и отливов.

АЭС (атомные)14–15%

АЭС – атомная электростанция, вырабатывает электроэнергию;

АЭЦ – атомная электроцентраль (тепло + энергия).

Ядерное топливо (плутоний и уран). При расходе 1 кг урана образуется энергии как при сгорании 2500 кг угля.

Рисунок 7.3. Суточный график нагрузки электроэнергетической системы.

С учётом этих обстоятельств на графике (7.3) показаны рекомендации покрытия графика электрических нагрузок. В качестве регулирующих электрических станций, покрывающих пиковую область переменной части графика (3), могут использоваться газотурбинные установки и гидроаккумулирующие станции, ГЭС. В полупиковой области переменных нагрузок работают тепловые и гидроэлектростанции (2).В базовой (1) работают АЭС.

P < Pmin–базовая;

Pmin≤P ≤Pср–полупиковая;

Pср≤P ≤ Pmax–пиковая.

где : - мощность, отдаваемая с шин электростанции;

- установленная мощность генераторов;

- максимальный расход на собственные нужды

Коэффициент заполненияграфика нагрузки:

𝑘зап=𝑊𝑃𝑚𝑎𝑥∙𝑇=𝑃ср𝑃𝑚𝑎𝑥

Коэффициент неравномерностиграфика нагрузки:

𝑘нер=𝑃𝑚𝑖𝑛𝑃𝑚𝑎𝑥

5.Теплофикационные электростанции.Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) — разновидность тепловой электростанции, которая производит не только электроэнергию, но и является источником тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения (в виде пара и горячей воды, в том числе и для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов). Принцип работы ТЭЦ конструктивно устроена как конденсационная электростанция (КЭС). Главное отличие ТЭЦ от КЭС состоит в возможности отобрать часть тепловой энергии пара, после того, как он выработает электрическую энергию. В зависимости от вида паровой турбины, существуют различные отборы пара, которые позволяют забирать из нее пар с разными параметрами. Турбины ТЭЦ позволяют регулировать количество отбираемого пара. Отобранный пар конденсируется в сетевых подогревателях и передает свою энергию сетевой воде, которая направляется на пиковые водогрейные котельные и тепловые пункты.

На ТЭЦ есть возможность перекрывать тепловые отборы пара, в этом случае ТЭЦ становится обычной КЭС. Это дает возможность работать ТЭЦ по двум графикам нагрузки: тепловому — электрическая нагрузка жёстко зависит от тепловой нагрузки (тепловая нагрузка — приоритет) электрическому — электрическая нагрузка не зависит от тепловой, либо тепловая нагрузка вовсе отсутствует (приоритет — электрическая нагрузка).

Греют воду в котле,выходит пар высокогодавления, который крутиттурбину, турбина крутитгенератор которыйвырабатываетэлектроэнергию. Послепрохождения паромтурбины он превращается вводу, которая идет наотопление города.

Использование Использование в практических целях отработавшего тепла двигателей, вращающих электрические генераторы, является отличительной особенностью ТЭЦ и носит название теплофикация. Комбинированное производство энергии двух видов способствует более экономному использованию топлива по сравнению с раздельной выработкой электроэнергии на конденсационных электростанциях и тепловой энергии на местных котельных установках. Замена местных котельных, нерационально использующих топливо и загрязняющих атмосферу городов и посёлков, централизованной системой теплоснабжения способствует не только значительной экономии топлива, но и повышению чистоты воздушного бассейна, улучшению санитарного состояния населённых мест.

Простейшие схемы теплоэлектроцентралей с различными турбинами и различными схемами отпуска пара а — турбина с противодавлением и отбором пара, отпуск тепла — по открытой схеме; б — конденсационная турбина с отбором пара, отпуск тепла — по открытой и закрытой схемам; ПК — паровой котёл; ПП — пароперегреватель; ПТ — паровая турбина; Г — электрический генератор; К — конденсатор; П — регулируемый производственный отбор пара на технологические нужды промышленности; Т — регулируемый теплофикационный отбор на отопление; ТП — тепловой потребитель; ОТ — отопительная нагрузка; КН и ПН — конденсатный и питательный насосы; ПВД и ПНД — подогреватели высокого и низкого давления; Д — деаэратор; ПБ — бак питательной воды; СП — сетевой подогреватель; СН — сетевой насос.

Теплофикационные турбины Основное оборудование паротурбинных ТЭЦ — турбоагрегаты, преобразующие энергию рабочего вещества (пара) в электрическую энергию, и котлоагрегаты, вырабатывающие пар для турбин. В состав турбоагрегата входят паровая турбина и синхронный генератор. Паровые турбины, используемые на ТЭЦ, называются теплофикационными турбинами (ТТ). Среди них различают ТТ: с противодавлением; с конденсацией и отборами пара; с конденсацией и отбором пара (отопительным).

Топливо На ТЭЦ используют твёрдое, жидкое или газообразное топливо. Вследствие большей близости ТЭЦ к населённым местам на них шире (по сравнению с ГРЭС) используют более ценное, меньше загрязняющее атмосферу твёрдыми выбросами топливо — мазут и газ. Для защиты воздушного бассейна от загрязнения твёрдыми частицами используют (как и на ГРЭС) золоуловители, для рассеивания в атмосфере твёрдых частиц, окислов серы и азота сооружают дымовые трубы высотой до 200—250 м. ТЭЦ, сооружаемые вблизи потребителей тепла, обычно отстоят от источников водоснабжения на значительном расстоянии. Поэтому на большинстве ТЭЦ применяют оборотную систему водоснабжения с искусственными охладителями — градирнями. Прямоточное водоснабжение на ТЭЦ встречается редко.

Топливо На газотурбинных ТЭЦ в качестве привода электрических генераторов используют газовые турбины. Теплоснабжение потребителей осуществляется за счёт тепла, отбираемого при охлаждении воздуха, сжимаемого компрессорами газотурбинной установки, и тепла газов, отработавших в турбине. В качестве ТЭЦ могут работать также парогазовые электростанции (оснащенные паротурбинными и газотурбинными агрегатами) и атомные электростанции. ТЭЦ — основное производственное звено в системе централизованного теплоснабжения.

7.Электростанции с парогазовыми установками.Парогазовые установки

Парогазовая установка (ПГУ) или Парогазовая электростанция (ПГЭС)–это тепловая электростанция, в которой в качестве привода электрического генератора используется газовая и паровая турбины.

ПГУ получается за счет объединения паротурбинной и газотурбинной установок общим технологическим циклом.

ПГУ (как и ГТУ) способны вырабатывать тепловую энергию.

В ГТУ турбину вращают газообразные продукты сгорания топлива (природный газ, дизельное топливо). Газовая турбина (ГТ) вращает первый генератор.

Проходя через ГТ, продукты сгорания отдают лишь часть своей энергии и на выходе из неё, когда их давлениеуже близко к наружному и работа не может быть ими совершена, все ещё имеют высокую температуру. С выхода ГТ продукты сгорания попадают в паросиловую установку, вкотел-утилизатор, где нагревают воду и образующийсяводяной пар. Температура продуктов сгорания достаточна для того, чтобы довести пар до состояния, необходимого для использования в паровой турбине (ПТ). ПТ вращает второй генератор.

Особенности ПГУ

Электрический КПД более 60% (выше, чем у паросиловых и газотурбинных установок).

Низкая стоимость единицы установленной мощности.

Потребляют существенно меньше воды на единицу вырабатываемой электроэнергии по сравнению с паросиловыми установками.

Компактные размеры позволяют возводить непосредственно у потребителя (завода или внутри города), что сокращает затраты на ЛЭП и транспортировку эл. энергии

Более экологически чистые в сравнении с паротурбинными установками.

Недостатки ПГУ

Низкая единичная мощность оборудования (160—972 МВт на 1 блок), в то время как современные ТЭС имеют мощность блока до 1200 МВт, а АЭС 1200—1600 МВт.

Необходимость осуществлять фильтрацию воздуха, используемого для сжигания топлива.

Ограничения на типы используемого топлива.