1 Дәріс конспектісі.
Дәріс тақырыбы: Кіріспе. Электрэнергетика құрылымы – электр энергияны өндіру, жеткізу, тарату, пайдалану. Электр энергияның тәуліктік, маусымдық және жылдық пайдалану графигі. ҚР электрэнергетика туралы заңы. Қазақстанның және жер шарының энрегетикалық ресурстары – көмір, мұнай, газ, отын, суресурсы, жел және күн энергиясы.
Басқа энергияларға қарағанда шаруашылықтың барлық түріне, сонымен қатар тұрмысқа ең керек маңыздысы электр энергиясы болып табылады. Алыс қашықтыққа желі тарту, яғни электр энергиясын тарату, басқа энергия көзінен тоқ алу үшін қажет және бул энергия түтынушыларға пайдалану үшін керек.
Электр энергиясын электр станцияларынан аламыз. Олар жылу, су, атом электр станциялары болуы мүмкін. Электр станциялары тутынушылардан кашық немесе жақын орналасуы мумкін. Электір энергиясы кандай қашыктықта болсын электр желілері арқылы таратылады. Түсінікті болу үшін оны сызба арқылы түсіндіреміз.
Қайсыбір жерлерде керкеуді төмендететін немесе жоғарылататын қосалқы станциялары қолданылады. Заман талабына байланысты көптеген елді мекендерде жылу электр орталыктары орналастырылган, олардағы отын көздері: көмір, газ, немесе мазут болып табылады.
Электрмен қамтамасыз ету жүйесі 3 түрге бөлінеді:
1) электр энергиясын өндіру орны - электр станциялары болып табылады;
2) электр энергиясын кабылдап алу және бөлу орны - электр жүйесі;
3) электр энергиясымен өндіріс орындарын және тұрмысты қамтамасыз ету орны - электр қабылдағыштар.
Электр станциялары, тоқ тарату желілері, қосалқы станциялар мен жылу кұбырлары - барлығы бір тұтас режимде жүмыс істеуге біріге отырып, электірлік және жылулық энергияларды ұздіксіз өндіре, сонымен катар тарата отырып энергетикалык жүйені кұрайды. Құрамында генераторлар, тарату қү-рылғылары, жоғары және төмен кернеулі қосалкы станциялары және электр энергиясы қабылдағыштары бар энергетикалық жүйенің бір бөлігі электірлік жүйе деп аталады.
Енді энергетикалық жүйе мен электрлік жүйе айырмашылығын қарастырайық. Электрлік жүйеге алғашқы двигательдер мен жылу жүйелері кірмейді.
Электр желілері дегеніміз - электр жүйесінің бір бөлігі, құрамына қосалқы станциялар және әр түрлі кернеулі кабель және әуе желілері кіреді. Электр желісінің қызметі - электр энергиясын өндіретін жерден тұтынушыларға дейін жеткізу және оны тұтынушылар арасында тарату.
Үлкен қуатты электр энергиясын алыс жерлерлеге тасымалдау үшін экономикалық жағынан жоғары кернеулі электір желісін қолданған тиімді.Сондықтан да генератордан шыққан злектір энергиясы электір станцияда орналасқан трансформаторлардың жәрдемімен жоғары кернеу энергиясына түрленеді. Бұл түрлену жүзеге асатын қосалқы станция жоғарлатқыш трансформаторлы қосалқы станция деп аталады. Энергияны қабылдаушы немесе оны тасымалдаушы электр желісіндегі кернеуден тоқ тарату қосалқы станциясынан қоректенетін тұтынушылар кернеуі деңгейіне дейін төмендететін станцияны төмендеткіш қосалқы станция деп атаймыз. Ал электрлік энергияны ешқандай түрлендірмей, тек қабылдап тарататын қосалқы станцияларды таратушы орындар(распр. пункттер) дейміз.
Энергетикалық жүйедегі электр желілерін олардың тұтынушыларды жалпы электірмен қамтамасыз ету схемасындағы кызметіне байланысты екі топқа белуге болады:
жергілікті желілер (тұрмысқа қажеттік, фабрика - зауыттық, ауыл шаруашылық т.б.), олар кернеуі 35 кВ дейінгі, радиусы 15-30 км арақашықтықтан аспайтын, жүктеме тығыздығы аз кішігірім аудандарға қызмет көрсетеді;
аудандық (райондық) желілер, олар үлкен ауқымды райондарды қамтиды, электір жүйесіндегі станцияларды бір бірімен және тұтынушылар орталықтарымен жалғайды. Бұл желідегі кернеу 110 кВ және одан жоғары болуы мүмкін. Аталған желілер жүйесінің схемасы және өзара байланысы 1.1-ші суретте бейнеленген.
Берілген схемаға талдау жасасақ төмендегілерді байкауға болады. Электр энергиясы қуаты жоғары су электр станциясынан кернеуді жоғарылатқыш қосалқы станция, кернеуі 220 кВ, ал ұзындығы 300 км дейінгі желі және төмендеткіш қосалқы станция арқылы кернеуі 110 кВ аудандық желіге беріледі.
Cурет -1.1.Электр энергияны тарату схемасы
Ғаламшарымыздағы жаңартылмайтын қорларын екі үлкен топқа бөлуге болады – жаңартылмайтын минералды қорлар мен жаңартылмайтын энергетикалық қорлар. Осы қордың екі түріде бізге өте маңызды, бірақ олар бір-бірімен өте қатты ерекшеленетіндіктен ажыратылған. Алдымен жаңартылмайтын қорларды қарастырайық.
Жүзден астам жаңбайтын минералдар қазіргі уақытта жер қабатынан қазып алынады. Минералдар жердегі тау кен жыныстарының көптеген милион жылдар бойы пайда болу кезінде өтетін процестердің нәтижесінде пайда болады және түрлері өзгереді. Минералды қорды пайдалану бірнеше кезеңнен құралған. Олардың біріншісі – бұл жеткілікті бай кен орнын тауып алу. Содан кейін – минералды оны қазып алудың қандайда бір түрін ұйымдастыру жолымен алу. Үшінші кезең- қорды ондағы қоспаны жою және оны қажетті химиялық түрге айналдыру үшін өңдеу. Соңғысы –минералды әртүрлі бұйымды өңдеу үшін пайдалану.
Кенді жер бетінен онша алыс емес орналасқан пайдалы қазба кен орындары орналасқан үстімен қазып алу жолымен өңделеді, олар ашық корьерлер, көлденең жолақтарды құру әдісімен ашық қазба, немесе жерді қазғыш жабдықтар көмегімен қазып алу арқылы жүзеге асады. Пайдалы қазба кен орын жер асты алыс орналастырылған кезде олар жер асты қазып алу әдісімен алынады.
Кез келген жанбайтын минералды қорды қазып алу, өңдеу және пайдалану топырақ қабатының бұзылуы мен эрогзияны тудырады, ауа мен суды ластайды. Жер асты қазба – жер үстінен қазбаға қарағанда өте қауіпті және қымбат тұратын процесс, бірақ ол топырақ қабатын аз дәрежеде бұзады. Жер астынан қазу кезінде шахталы қышқылды дренаж күшімен су ластанады. Көп жағдайларда қазба жүретін территорияларда қайта қалпына келтіруге болады, бірақ қымбат тұратын процесс. Пайдалы кен орындарын қазып алу мен сол кен орындарынан даярланатын өнімдерді пайдалануға ысырапты тәсіліде қатты үлкен мөлшердегі қатт қалдықтардың пайда болуына алып келеді.
Нақты жеткілікті мағынадағы пайдалы минералды қорды қазып алу мөлшерін бағалау - өте қымбат тұратын және өте күрделі процесс. Сонымен қатар, мұны аса дәлдікпен анықтау мүмкін емес. Миниралды қорлар айқындалған қорлар және айқындалмаған қорлар болып бөлінеде, яғни категорияның әрқайсысы өз кезегінде резервтерге бөлінеді, яғни қазып алу технологиясындағы маңызды бағалары бойынша пайда түсіріп алуға болатын кен орындарына және қорларға барлық табылған мен табылмаған қорлар, бағаларымен технологиясы бойынша пайда түсіру арқылы алынуы мүмкін қорларды қосқанда. Нақты жаңартылмаған қорлардың біршама айтылған бағалаулар резервтіге жатады.
80% резервтер немесе бағаланған материал қорлары алынған және пайдаланған болса, қор таусылған болып саналады, өйткені қалған 20%-ті алу әдетте пайда алып келмейді. Қорды алду мөлшерімен оны тауысу уақытының бағаланған резервтерді көбейту жолымен жоғарлатуға болады, егер жоғары баға жаңа кен орындарын іздеуге, жаңа қазба технологиясын өңдеуге рециркуляция мен қосымша пайдалану үлесін жоғарлатуға немесе қорды тұтыну деңгейін азайтуға душар етсе.
Қорларды өсіру үшін қоршаған ортаны қорғаудың жақтастары жаңартылмайтын миниралы азды қорларды рециркуляциялаумен қайтадан пайдалану үлесін жоғарлатуды және осындай қорлардың ақталмаған шығындарын азайтуды ұсынады. Рециркуляциялау, қосымша пайдалану және қалдық мөлшерін төмендету өзін іске асыру үшін аз ғана энергетикалық шығынды талап етеді және аз дәрежеде алғашқы қорларға қарағанда су мен ауаны ластайды.
Қоршаған ортаны қорғаудың жақтастары салалы елдерді үлкен мөлшердегі қалдықтарды бір рет пайдаланудан аз ғана мөлшерде қалдық бөлінетін шаруашылыққа шақырады. Бұл, рециркуляция мен қосымша пайдаланудан бөлек, өкіметпен адам әрекетінен анықталған экономикалық ынтылықтыда, жер тұрғындарының іс әрекеттерімен өмір сүру үлесін өзгертуді талап етеді.
Енді жаңартылмайтын энергетиялық қорларға көңіл аударайық. Кез келген энергия көзін пайдалану дәрежесін анықтайтын негізгі факторлары оның бағалау қорлары, пайдалы энергияның таза шығыны, құны, қоршаған ортаға деген потенциалды зиян әсерлері, сонымен қатар әлеуметтік салаларымен мемлекет қауіпсіздігіне әсері болып табылады. әрбір энергия қорек көзінің артықшылықтарымен кемшіліктері бар.
Қарапайым ішкі мұнайды оңай тасымалдауға болады, ол салыстырмалы түрде арзан және көп пайдаланылатын отын түрі болып табылады. Пайдалы энергияны таза шығару мәні жоғары. Дегенмен мұнайдың жеткілікті қорлары 40-80 жылдан кейін таусылуы мүмкін, мұнайды жаққан кезде атмосфераға үлкен мөлшерде көмірқышқыл газы бөлінеді, ол планета климатының глобалды түрде өзгеруіне алып келуі мүмкін.
Дәстүрлі емес ауыр мұнай, жай мұнайдың қалдығы, және де мұнайдан қөұралған шым тезек пен құмдардан қазбалар мұнай қорын жоғарлата алады. Бірақ ол өте қымбат тұрады. Пайдалы энергияны таза шығару мәні төмен, қайта өңдеу үшін үлкен мөлшерде суды талап етеді және қарапайым мұнайға қарағанда қоршаған ортаға аса зиян әсер береді.
Қарапайым табиғи газ өте көп жылу береді және басқа қазба отын түрлеріне қарағанда толығымен жанып кетеді, көп жақтылы және салыстырмалы арзан отын түрі болып табылады, пайдалы энергияны таза шығару мәні жоғары. Бірақ оның қорлары 40-100 жылдан кейін таусылуы мүмкін, және оны жаққан кезде көмірқышқыл газы пайда болады.
Көмір - әлемдегі қазба отындардың ең көп тараған түрі. Оның электр өндірісімен өндірістік процестер үшін температурасы жоғарғы жылуды өңдеп шығару кезінде пайдалы энегияны таза шығару мәні жоғары және салыстырмалы түрде арзан. Бірақ көмір өте лас, оны қазып алу қаупі және қоршаған ортаға зиянын тигізеді, егер ауаның ластану деңгейін бақылаудың арнайы қымбат тұратын құрылғылары болмаса, жағу кезінде де зиян келтіреді, басқа қазба отын түрлеріне қарағанда алынған энергия білігіне көп көмірқышқыл газын бөліп шығарады, және оны газ тәріздес немес сұйық түрге алдын ала аудармасақ, көлік қозғалысымен үйлерді жылыту үшін пайдалану үшін қолайсыз. Қазып алу кезінде топырақ қабаты едәуір бұзылады.
Жер қойнауында бекітілген жылу, немесе гиетермалды энергия жер шарының әртүрлі жерлеріндегі құрғақ булі, су булы және ыстық сулы жаңартылмайтын жер асты кен орындарына түрленеді. Егер осы кен орындары жер бетіне жеткілікті жақын орналасқан болса, оларды өңдеу кезіндегі жылуды ғимараттты жылыту мен электр энергиясын өңдеп шығару үшін пайдалануға болады. Олар кен орынға жақын орналасқан аудандар да 100-200 жыл энергиямен қамтамассыз ете алады, және де орташа бағамен. Оларды пайдалы энергияны таза шығару мәні орташа және көмірқышқыл газын бөліп шығармайды. Әйтседе энергия көзінің бұл түріде қазып алу кезінде біршама қолайсыздықтар тудырып, қоршаған ортаны аздап ластайды.
Ядролы бөліну реакциясы ол да энергия көзі, және де өте перспективалы. Бұл энергия көзінің негігзі ерекшелілі ядролы реакторлар көмірқышқл газбен қоршаған ортаға зиян басқа заттарды бөліп шығармайды, және су мен топырақ қабатының ластану дәрежесі ядролы жылудың дұрыс өту шарты кезіндегі аралықта орналасқан. Кемшілігіне осы энергия көзіне қызмет көрсету жабдықтарына кететін шығындар өте көп екенін жатқызуға болады; қарапайым атом электр станциялары тек электр энергия өндірісінде ғана пайдалануы мүмкін; ірі аппаттың болу қаупі бар; пайдалы энергиянын шығымы төмен радиактивті қалдықтарды сақтау қоймасы әлі өңделмеген. Осы энергия көзінің жоғарыда келтірілген кемшіліктерінің салдарынан қазіргі уақытта аз тараған. Сондықтан экологиялық түрде таза болашақ – альтернативті электр көзінде.
Негізгі әдебиеттер 5 [6-54]
Қосымша әдебиеттер 2 [14-19]
Бақылау сұрақтары:
1. Электр станцияның қандай түрлерін білесіз?
2. КЭС-тің әрекет приципі.
3. Жылу станцияларының әрекет принципі.
4. Жылу энергиясының электр энергиясына түрленуі.
5. КЭС -тен ТЭЦ-ң қандай айырмашылығы бар?
6. Өзіндік қажеттілік деген не?
7. ГЭС-те қандай энергия электр энергиясына түрленеді?