Учебники 80382

УДК 621.31(075.8)

Ситников Н.В. Электрические станции и подстанции: учеб. пособие [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые и граф. данные (12,5 Мб) / Н.В. Ситников, С.А. Горемыкин. – Воронеж : ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2015. - Ч. 1. – 1 электрон. опт. диск (СDROM) : цв. – Систем. требования : ПК 500 и выше ; 256 Мб ОЗУ ; Windows XP ; SVGA с разрешением 1024x768 ; Adobe Acrobat ; СD -ROM дисковод ; мышь. –

Загл. с экрана.

В учебном пособии рассматриваются основные вопросы дисциплины «Электрические станции и подстанции». Приведены сведения о структуре и технологии работы электрических станций различных типов. Описаны конструкции основного электрооборудования электростанций и подстанций – синхронных генераторов и силовых трансформаторов. Представлены практические рекомендации по ограничению уровней токов короткого замыкания в схемах электростанций и подстанций. Проанализированы способы гашения дуги в высоковольтных выключателях. Рассмотрены конструкции коммутационных аппаратов силовых цепей электроустановок.

Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлениям 35.03.06 «Агроинженерия» (профиль «Электроснабжение и электрооборудование сельскохозяйственных предприятий»), 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» (профиль «Электроснабжение»), дисциплине «Электрические станции и подстанции».

Табл. 8. Ил. 69. Библиогр.: 10 назв.

Рецензенты: кафедра электроэнергетики Международного института компьютерных технологий (зав. кафедрой канд. техн. наук, проф. А.Н. Низовой); д-р техн. наук, проф. В.М. Питолин

©Ситников Н.В., Горемыкин С.А., 2015

©Оформление. ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2015

4

ВВЕДЕНИЕ

Развитие промышленности, сельского хозяйства и в конечном итоге уровень жизни населения зависит от выработки и потребления электрической энергии. Выработка электрической энергии в России за 2013 год составила 1045 миллиардов киловатт-часов. Наибольшая эффективность использования электроэнергии достигается в объединенной электроэнергетической системе. Электрические станции и подстанции составляют основу единой электроэнергетической системы. Поэтому при подготовке специалистов электроэнергетиков всех уровней уделяется большое внимание изучению электрической части электростанций и подстанций. Важным этапом успешного освоения студентами дисциплины «Электрические станции и подстанции» и подготовки к выполнению выпускной квалификационной работы является курсовое проектирование.

Цели и изучения дисциплины формирование способности решать инженерные задачи с использованием основных законов механики, электротехники, гидравлики, термодинамики и тепломассообмена; способности использовать типовые технологии технического обслуживания, ремонта и восстановления изношенных деталей машин и электрооборудования; способности использовать современные методы монтажа, наладки машин и установок, поддержание работы электрифицированных и автоматизированных технологических процессов, непосредственно связанных с биологическими объектами.

Для достижения цели ставятся задачи: изучение теории получения, преобразования и распределения электрической энергии; изучение оборудования, конструкций и электрических схем электроустановок, обеспечивающих надежное электроснабжение; получение практических навыков создания электроустановок генерирования, преобразования и распределения электрической энергии.

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ

Типы электростанций, их характеристики и технологические схемы.

Типы трансформаторных подстанций, их электрические схемы и конструкции.

Электрооборудование первичных цепей электростанций и подстанций.

Методики проектирования районных трансформаторных подстанций.

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ НЕОБХОДИМО УМЕТЬ

Разрабатывать электрические схемы трансформаторных подстанций.

Выбирать электрические аппараты силовых цепей электроустановок.

Проектировать силовые цепи районных трансформаторных подстанций.

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ НЕОБХОДИМО ВЛАДЕТЬ

Навыками анализа надежности схем электроустановок в аварийных режимах.

Правилами составления нормативно-технической документации.

6

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Учебными планами направлений 110800.62 «Агроинженерия» и 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника» предусмотрено изучение дисциплины «Электрические станции и подстанции».

Теоретической базой освоения программного материала являются следующие дисциплины: «Теоретические основы электротехники», «Электрические аппараты», «Электрические машины», «Электротехнические материалы», «Электроснабжение», «Электрические сети и системы».

Программный материал предусматривает изучение нижеследующих тем.

Типы электростанций. Синхронные генераторы и компенсаторы, особенности конструкции и системы охлаждения.

Нагревание проводников и аппаратов при КЗ. Термическая стойкость токопроводов и электроаппаратов.

Электродинамические силы в токопроводах и электрических аппаратах. Электродинамическая стойкость электрического оборудования.

Выбор электрооборудования по условиям термической и динамической стойкости.

Способы ограничения токов КЗ в электрических системах. Токоограничивающие реакторы.

Электрическая дуга. Гашение дуги в высоковольтных выключателях.

Электрическое оборудование распределительных устройств, основные понятия, определения, назначение, требования.

Выключатели переменного тока напряжением свыше 1 кВ. Масляные выключатели. Воздушные выключатели.

Элегазовые выключатели. Вакуумные выключатели. Электромагнитные выключатели. Выбор выключателей.

Приводы высоковольтных выключателей.

Разъединители, выключатели нагрузки, плавкие предохранители.

Системы оперативного тока, собственных нужд, измерений на электростанциях и подстанциях.

Трансформаторы и автотрансформаторы. Основные типы и конструкции.

Электрические схемы электроустановок. Виды схем и их назначение. Требования к главным схемам электроустановок.

Подстанции, состав, схемы электрических соединений.

Схемы электрических соединений распределительных устройств.

Конструкции распределительных устройств.

КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Учебными планами в объеме дисциплины «Электрические станции и подстанции» предусмотрено выполнение курсового проекта.

Курсовой проект «Силовая цепь районной трансформаторной подстанции» выполняется в рамках самостоятельной работы студентов.

Цель курсового проекта – познакомить студентов с основными проблемами проектирования понизительных подстанций, научить применять теоретические знания к решению конкретных инженерных задач, выработать навыки самостоятельной работы и квалифицированного принятия решений. При выполнении курсового проекта необходимо использовать учебно-методическую, справочную литературу и нормативную документацию.

Объектом учебного проектирования являются понизительные подстанции, осуществляющие электроснабжение промышленных и сельскохозяйственных районов.

7

Выполнение курсового проекта должно базироваться на современных достижениях в области электроэнергетики и электроаппаратостроения, ориентироваться на энергосберегающие технологии, отражать задачи повышения надежности и качества электроснабжения.

В расчетно-пояснительной записке должны быть разработаны и отражены следующие вопросы: введение, определение расчетных нагрузок подстанции, выбор числа и мощности источников питания, выбор и обоснование схемы электроустановки, расчет токов короткого замыкания, выбор электроаппаратов и токопроводов по условиям рабочего режима и проверка их по устойчивости к токам короткого замыкания, выбор числа отходящих ЛЭП, типа и сечения проводов и кабелей, выбор трансформаторов собственных нужд и системы оперативного тока, выбор измерительных приборов, выбор конструкций и компоновки РУ, заключение, список литературы.

Графическая часть курсового проекта должна содержать главную схему электрических соединений подстанции, план и разрез подстанции.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА И КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ

Для успешного изучения дисциплины «Электрические станции и подстанции» студенты должны регулярно самостоятельно работать над закреплением и углублением знаний, полученных на лекционных и практических занятиях, изучать учебную литературу и нормативную документацию.

Особое место в самостоятельной работе студентов занимает подготовка и выполнение курсового проекта.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

1.Ополева, Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения [Текст]: справочник: учеб. пособие / Г.Н. Ополева . – М.: ФОРУМ: ИНФРА – М, 2006. – 480 с.

2.Будзко, И.А. Электроснабжение сельского хозяйства [Текст]/ И. А. Будзко, Т. Б. Лещинская, В.И. Сукманов. – М.: Колос, 2000. – 536 с.

3.Рожкова, Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций [Текст] / Л. Д. Рожкова, Л. К. Карнеева, Т. В. Чиркова. – М.: Академия, 2004. – 448 с.

4. Ситников, Н.В. Электрические станции и подстанции [Текст]: учеб. пособие

/Н.В. Ситников. – Воронеж: Кварта, 2007.- Ч.1. – 120 с.

5.Ситников, Н.В. Электрические станции и подстанции [Текст]: учеб. пособие

/Н.В. Ситников, В.П. Шелякин. – Воронеж: Научная книга, 2008. ч.2. – 109 с.

6.Ситников, Н. В. Основы проектирования районных трансформаторных подстанций [Текст]: учеб. пособие / Н. В. Ситников, А. Н. Низовой. - Воронеж: Научная книга, 2005. - 104 с.

7.Ситников, Н.В. Электроснабжение [Текст]: справочные материалы / Н.В. Ситников, С.А. Горемыкин. - Воронеж: ВГТУ, 2013. - 89 с.

8

1 ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ РОССИИ

ГЛАВА

1.1.Краткая характеристика энергосистемы России

1.2.Технологический процесс производства электроэнергии на электростанциях

При подготовке специалистов в области электроэнергетики уделяется много внимания практическому и теоретическому изучению электрических станций. Учебными планами направлений 35.03.06 «Агроинженерия» и 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» предусмотрено изучение дисциплины «Электрические станции и подстанции». В ходе освоения данной дисциплины студенты должны ознакомиться с основными характеристиками электроэнергетической системы России. Основу электроэнергетики составляют электрические станции, поэтому изучение технологии производства электрической энергии на различных типах электростанций для будущих специалистов электроэнергетиков является одной из важнейших задач.

Цель главы – дать основные характеристики электроэнергетической системы России. Рассмотреть технологический процесс производства электрической энергии на различных типах электростанций, показать преимущества и недостатки каждого процесса.

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ГЛАВЫ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ

Характеристику электроэнергетической системы страны.

Перечень наиболее мощных электростанций России.

Особенности технологического процесса производства электроэнергии на конденсационных электростанциях.

Особенности технологического процесса производства электроэнергии на теплофикационных электростанциях.

Особенности технологического процесса производства электроэнергии на гидравлических электростанциях.

Особенности технологического процесса производства электроэнергии на атомных электростанциях.

Особенности технологического процесса производства электроэнергии на газотурбинных и парогазовых установках.

Особенности технологического процесса производства электроэнергии на дизель – электрических электростанциях.

9

1.1. Краткая характеристика энергосистемы России

Единая энергетическая система России — одна из самых крупных в мире. Электрические сети охватывают огромную территорию страны — шесть часовых поясов с востока на запад.

В таблице приведен перечень крупнейших электростанций России.

Крупнейшие электростанции Российской Федерации