5.3. Энергия жүйелерін біріктірудң тиімділігі

Электр энергетикасы алғаш дами бастағанда құрамында бір-екі ғана электр станциясы бар әрбір электр энергетикасының жүйесі бір-бірінен дара жұмыс жасады. Кейінірек осындай кішкене энергия жүйелері өзара байланыстырылып, қуатты энергия жүйелері құрыла бастады. Біріктірілген, аса қуатты энергия жүйелерін жасау жұмыстары көптеген елдерде қолға алынды.

Қуатты энергия жүйелерінің әрбір электр станциясының жеке жұмыс жасауына қарағанда бірқатар елеулі тиімділігі бар. Солардың ең негізгілері мыналар:

1. Электр станцияларының жалпы орнатылған қуаты азаяды.

Қандай болмасын электр энергиясын тұтынушылардың энергия тұтыну сызығы болады P = f(t) (5.1 сурет). Бір энергия жүйесінің барлық тұтынушыларының тұтыну сызықтарының жиынтығы энергия жүйесінің жинақталған тұтыну сызығын құрайды. Мысалы, бір қаланың тұтыну сызығын алып қарастырайық. Қалада көптеген әр түрлі кәсіпорындар, қалалық электр транспорты, тұрғын үйлер, халықка кызмет көрсету мекемелері және т.б. көптеген тұтынушылар бар делік. Өндіріс орындары өз ерекішліктеріне қарай бір, екі немесе үш сменада

ж ұмыс жасайды және онда еңбек адамдарының үзіліс уақыттары болады. Халыққа қызмет көрсету мекемелерінің әрқайсысының өзіне ғана тән жұмыс жасау, яғни электр энергиясын тұтыну ерекшеліктері бар, ал тұрғын үйлердің электр энергиясын тұтыну шамасы кешке қарай халық үйді-үйіне жиналып, электр шамдарын жағып, қөгілдір экрандардың алдында отырғанда күрт өседі. Міне, осылай электр энергиясын тұтынушылардың ерекшеліктерін сипаттап айта беруге болады. Энергетиктер жалпы қала тұтыну сызығын тұрақтандыру бағытында көптеген шаралар жасағанымен,оның ең аз және ең көп мөлшерлерінің арасында елеулі айырмашылық сақталып қалады.

Егер де энергия жүйесінің қуаты мол болып, ол үлкен географиялық ауданды қамтып жататын болса, бір-бірінен әжептәуір сағат айырымында орналасқан тек екі қаланың ғана энергия тұтыну сызығын қосудың өзі, қосынды энергия тұтыну сызығының біршама тұрақтанатынын көрсетеді (5.2 сурет).

Әрбір энергия жүйесі сенімді жұмыс жасауы үшін оның кұрамындағы электр станцияларының жалпы қуаты осы жүйеге қосылған барлық тұтынушылардың жиынтық сызығының ең үлкен шамасына жететіндей болуы керек. Бұл әрбір энергия жүйесінің қорда энергия көздерінің (генератордың) болуын кажет етеді. Егер де екі энергия жүйесі біріктірілетін болса, онда қордағы генераторлардың қуатын азайту мүмкіндігі туады. Мұны мысалмен дәлелдеп көрейік.

Айталық дара жұмыс жасайтын екі электр станциясы бар делік. Олардың әрқайсысында төрт агрегаттан орнатылған. Әрбір станция орнатылған қуаттың тек 3/4 пайдаланып қана электр энергиясын өндіреді, себебі бір агрегат қорда болады. Ал екі станция қосылып бірге жұмыс жасаған уақытта, барлық куаттың 7/8 пайдаланылады. Станциялар дара жұмыс жасаған уақытта барлық куаттың 25%-і қорда болатын болса, олар бірге жұмыс жасағанда одан 2 есе аз, небәрі 12,5% қуат қорда болады.

2. Су энергия қорларын молырақ пайдалану мүмкіндігі туады. Осы кітаптың арнайы бөлімінде су электр станциялары куатының ағын су көлемі мен оның құлай ағу биіктігіне тәуелді болатыны және оның жұмыс жасау ерекшелігі жайлы егжей-тегжейлі мағлұматтар берілген.

Жылу және су электр станциялары бірге жұмыс жасаған уақытта, олардың жұмыс жасау тиімділіктері артады. Бұған бір мысал қарастырайық. Айталық қуаты 100 МВт екі станция (ЖЭС және СуЭС) бір-бірінен бөлек тек өз тұтынушыларына ғана жұмыс жасайды делік. Әр ауданда орналасқан тұтынушылар тәулігіне 1600

МВт*сағ. энергия қажет етеді. Ал су қоры су электр станциясында тек 1200 МВт*сағ. энергия өндіруге жетеді деп есептейік. Сонда бұл ауданға тәулігіне 400 МВт*сағ энергия жетпейді. Ал жылу электр станциясы бір сөткеде 2400 МВт*сағ энергия өндіре алады делік, яғни бұл ауданда қосымша 800 МВт*сағ. энергия өндіруге болады. Егер де осы екі станцияны бір жүйеге біріктіретін болсақ, онда ешбір қиындықсыз барлық тұтынушыларды энергиямен тиімді қамтамасыз ету мүмкіндігі туады. Жылу электр станциясының үнемі жұмыс жасағаны тиімді, ал су электр станциясы жұмысқа жылдам қосылып, өз жұмысын жылдам тоқтата алатын — маневрлі станция және онда өндірілген электр энергиясы жылу электр стаициясында өндірілген энергиядан арзан болады. Miнe, осындай және қоршаған ортаны корғау, өндірілген энергияны тұтынушыларға жеткізу кезіндегі шығын, т.б. көптеген жайларды кешенді ойластырып, энергия жүйесінің техника-экономикалық тиімділігін арттыруға болады.

3. Электр энергиясын өндірудің тиімділігі артады. Электр энергиясын тұтыну сызығы біркелкі болмауына байланысты, тұтынушыларды сенімді түрде сапалы электр энергиясымен қамтамасыз ету күрделі мәселелердің бірі екені айтылды. Тұтыну сызығы тәулік ішінде өзгеріп отырады, бір күн тұтынған энергия екінші күні өзгеруі мүмкін, әр айдың, әр маусымның сызықтары да бір-бірінен өзгеше болады.

Осындай өзгерістердің бәрін уақтылы анықтап, электр станцияларының сенімді жұмыс жасауын қамтамасыз ету үшін электрондық - есептеуіш машиналары (ЭЕМ) қолданылады.

Қуатты электрондық есептеуіш машиналарында күрделі есептеулер жүргізу арқылы энергия жүйесі бойынша алдағы сөткенің тұтыну сызығы анықталады. Тәжірибе электрондық есептеуіш машина анықтаған болжамды сызығы нақтылы сызықтан 5—10% мөлшерінде ғана ауытқитынын көрсетіп отыр. Осындай алдын ала жүргізген есептеулер энергия жүйесіне қосылған электр станцияларының тиімді жұмыс жасауын қамтамасыз етуге көп септігін тигізеді: қай уакытта қандай синхронды генераторлар электр энергиясын өндіреді, қай уақытта қандай агрегатты тоқтатып, қай уақытта оны қайтадан жұмысқа қосу керек, т.т. Себебі, әрбір блоктың тиімді жұмыс жасайтын кезеңі болады. Ол өндірілген электр энергиясына жұмсалатын алғашқы энергия қор ының өзіндік шығынымен анықталады. Мақсат—жалпы энергия жүйесі бойынша аз шығынмен мол, әрбір уақыт бірлігіне қажетті электр энергиясын өндіру. Электр станцияларынд тұтынушыларға қажетті электр энергиясының тиімді өндірілуін қамтамасыз ету барлық станцияларда орнатылған әрбір синхронды генератордың тиімді жұмыс жасауына тәуелді болады.

4. Жеке агрегаттардың қуатын арттыру мүмкіндігі туады. Жеке агрегаттар қуатының артуына байланысты, олардың техникалық-экономикалық көрсеткіштері де жақсара түседі және оларда өндірілген электр энергиясының өзіндік құны азаяды (5.3 сурет).

5. Электр энергиясымен жабдықтаудың сенімділігі артады. Бұл электр энергиясына қойылар басты талаптардың бірі.

Энергия жүйесінің құрамында жүздеген күрделі қондырғылар, мыңдаған километрге созылып жатқан электр энергия желілері, оның автоматты түрде жұмыс жасауын қамтамасыз ететін және әр түрлі авария жағдайында іске қосылатын көптеген қондырғылары болады. Miнe, осылардың бәрі тұтас бір дене мүшелері ретінде тегіс жұмыс жасағанда ғана, энергия жүйесінің сенімді жұмыс жасауы қамтамасыз етіледі.

Жалпы энергия жүйесінің сенімді жұмыс жасауы әрбір қондырғы, әрбір аппараттың сенімділігін көрсететін салыстырмалы көрсеткішпен анықталады, себебі 100% сенімді жұмыс жасайтын ешқандай кұрал жоқ. Әрбір кондырғы бір жағынан, белгілі бір уақыт жұмыс жасағаннан кейін тексеріліп, жеңіл жөндеуден өткізуді қажет етеді, ал екінші жағынан, тосыннан болған жағдайларға байланысты аварияға ұшырауы мүмкін. Бұл екі жағдайда да олардың жұмысын белгілі бір уақытқа тоқтату қажет болады.

Бұл екі тоқтату да энергия жүйесіне зиянды әсер етеді. Себебі, белгілі бір кондырғының жұмысын тоқтатуға байланысты, біріншіден, электр энергиясын өндіретін синхронды генератор тоқтауы мүмкін, бұл жағдайда қажетті энергия өндірілмеуіне байланысты энергия жүйесі зиян шегеді, екіншіден, электр энергиясы тұтынушыларға басқа желілермен тиімсіз жеткізілуіне байланысты, оның шығыны артуы мүмкін, ал үшіншіден, өндіріс орындары жеткілікті мөлшерде электр энергиясын алмаса, онда электр энергиясының болмауынан электр жетектері тоқтайды да, оның салдарынан өндірістік қондырғылар тоқтауына байланысты өнім өндірілмейді, яғни халық шаруашылығы бұдан да зиян шегеді.

Электр энергетикасы жұмысының сенімділігін шығын мөлшері көрсетеді. Шығын жоқ болса, онда энергия жүйесінің сенімді жұмыс жасағаны, ал шығын көп болса, онда энергия жүйесінің сенімсіз жұмыс жасағаны.

Энергия жуйесінің сенімділігін арттыру үшін түрлі релелі қорғаныс және автоматты қондырғылар қолданылады. Олардың негізгі мақсаты — болған аварияның дамуын шектеу, ол жерді уақтылы энергия көзінен айыру, аварияның түрін, мүмкін болса, себебін айқындау, энергия жүйесін басқару орталықтарына кажетті мағлұматтар беру т.б. Түсініктірек болу үшін екі автоматты қондырғыға тоқтала өтейік: автоматты қайта қосу (АҚҚ) және резервті автоматты қосу {РАҚ)- АҚҚ өздігінен жойылатын авариялардың шығынын азайтуға негізделген. Айталық, бір құс электр өткізгіштерін тұйықтап қосып кетті делік. Мұндай тұйық қосылу салдарынан болған аварияны тұрақты авария деп айтуға болмайды. Бірақ тұйық қосылу болғаннан кейін ажыратқыш (5.4 сурет) электр желісін бірден энергия көзінен айырады. Ал АҚҚ осы ажыратқышты белгілі бір уақыттан кейін қайтадан автоматты түрде жұмысқа қосады, яғни осы электр желісіне қайтадан электр энергиясы беріледі. Көптеген тұйық қосылулар өз табиғатында өздігінен