3. Технические характеристики и принцип производства оао «мрск Урала»
3.1 Техническая характеристика оао «мрск Урала»
ОАО "Межрегиональная распределительная сетевая компания Урала" осуществляет передачу электроэнергии по электрическим сетям напряжением 110 кВ - 0,4 кВ и технологическое присоединение потребителей к электросетям. В состав "МРСК Урала" входят три филиала - "Свердловэнерго", "Челябэнерго" и "Пермэнерго", а также два дочерних предприятия - ОАО "Курганэнерго" и ОАО "ЕЭСК".
На сегодня к электрическим сетям "МРСК Урала" присоединено более 1,6 млн. потребителей, в том числе 30 тыс. крупнейших промышленных предприятий Уральского региона. В зоне ответственности ОАО "МРСК Урала" находится более 150 тыс. км кабельных и воздушных линий электропередачи, 36,3 тыс. подстанций с общей установленной мощностью более 52 тыс. МВА. ОАО "МРСК Урала" осуществляет управление распределительными сетевыми компаниями на территории Свердловской, Челябинской, Курганской областей и Пермского края.
По состоянию на 01.01.2011 суммарная протяженность воздушных линий электропередачи по трассе составляет 114 348 км (по цепям — 123 255 км),
Общая протяженность кабельных линий электропередачи по состоянию на 01.01.2011 составляет 4 944 км,
По состоянию на 01.01.2011 количество ПС составляет 1 024 шт., установленная мощность силовых трансформаторов ПС составляет 20 813 МВА.
Суммарное количество трансформаторных подстанций 6-20/0,4 кВ на 01.01.2011 составляет 28 046 шт. с установленной мощностью 7 622 МВА.
Общая площадь территории - 443,7 тыс. кв. км.
Население территории – 11 млн. человек
ОАО «МРСК Урала», стремится к обеспечению максимальной надежности и доступности распределительной сетевой инфраструктуры для потребителей с учетом приоритетов экологической безопасности, промышленной безопасности и охраны труда персонала.
3.2 Принцип работы производства
Все технологические процессы любого производства связаны с потреблением энергии. На их выполнение расходуется подавляющая часть энергетических ресурсов.
Важнейшую роль на промышленном предприятии играет электрическая энергия – самый универсальный вид энергии, являющейся основным источником получения механической энергии.
Преобразование энергии различных видов в электрическую происходит на электростанциях.
Электростанциями называются предприятия или установки, предназначенные для производства электроэнергии. Топливом для электрических станций служат природные богатства – уголь, торф, вода, ветер, солнце, атомная энергия и др.
В настоящее время большая часть электроэнергии производится на генераторах переменного тока, расположенных на электростанциях.
В зависимости от вида преобразуемой энергии электростанции могут быть разделены на следующие основные типы: тепловые, атомные, гидроэлектростанции, гидроаккумулирующие, газотурбинные, а также маломощные электрические станции местного значения – ветряные, солнечные, геотермальные, морских приливов и отливов, дизельные и др.
На тепловых электростанциях (ТЭС) источником энергии служит топливо: уголь, газ, нефть, мазут, горючие сланцы. В паровых котлах нагревает воду до высоких температур. А затем под действием пара приводят во вращение турбины, которые в свою очередь вращают роторы электрических генераторов. Коэффициент полезного действия ТЭС достигает 40%. Причем большая часть энергии теряется вместе с горячим отработавшим паром. Если этот пар использовать для технологических процессов в промышленных предприятиях, а также для бытовых нужд (отопление, горячее водоснабжение), то КПД достигает 60-70%.
На гидроэлектростанциях (ГЭС) падающая вода вызывает вращение гидротурбины, соединенной с ротором генератора. Мощность станции зависит от создаваемой плотиной разности уровней воды и от массы воды, проходящей через турбины в секунду (расхода воды). КПД ГЭС достигает 95 %.
На атомных электростанциях (АЭС) технология производства электрической энергии почти такая же, как и на ТЭС. Разница состоит в том, что на АЭС энергию для преобразования воды в пар получают при помощи ядерных реакций. КПД АЭС около 20 %.
Основная часть электроэнергии (до 80 %) вырабатывается на тепловых электростанциях (ТЭС). Процесс получения электрической энергии на ТЭС заключается в последовательном преобразовании энергии сжигаемого топлива в тепловую энергию водяного пара, приводящего во вращение турбоагрегат (паровую турбину, соединённую с генератором). Механическая энергия вращения преобразуется генератором в электрическую. Топливом для электростанций служат каменный уголь, торф, горючие сланцы, естественный газ, нефть, мазут, древесные отходы.
При экономичной работе ТЭС, т.е. при одновременном отпуске потребителем оптимальных количеств электроэнергии и теплоты, их КПД достигает более 70 %. В период, когда полностью прекращается потребление теплоты (например, в неотопительный сезон), КПД станции снижается.
По сравнению с ТЭС атомные электростанции расходуют незначительное количество горючего. Такие станции можно сооружать в любом месте, т.к. они не связаны с местом расположения естественных запасов топлива. Кроме того, окружающая среда не загрязняется дымом, золой, пылью и сернистым газом.
На гидроэлектростанциях (ГЭС) водная энергия преобразуется в электрическую при помощи гидравлических турбин и соединённых с ними генераторов.
Достоинствами ГЭС являются их высокий КПД и низкая себестоимость выработанной электроэнергии. Однако следует учитывать большую стоимость капитальных затрат при сооружении ГЭС и значительные сроки их сооружения, что определяет большой срок их окупаемости.
Особенностью работы электростанций является то, что они должны вырабатывать столько энергии, сколько её требуется в данный момент для покрытия нагрузки потребителей, собственных нужд станций и потерь в сетях. Поэтому оборудование станций должно быть всегда готово к периодическому изменению нагрузки потребителей в течении дня или года.
Большинство электростанций объединены в энергетические системы, к каждой из которых предъявляются следующие требования:
соответствие мощности генераторов и трансформаторов максимальной мощности потребителей электроэнергии.
достаточная пропускная способность линий электропередач (ЛЭП).
обеспечение бесперебойного электроснабжения при высоком качестве энергии.
экономичность, безопасность и удобство в эксплуатации.
Для обеспечения указанных требований энергосистемы оборудуют специальными диспетчерскими пунктами, оснащёнными средствами контроля, управления, связи и специальными схемами расположения электростанций, линий передач и понижающих подстанций. Диспетчерский пункт получает необходимые данные и сведения о состояниях технологического процесса на электростанциях (расходе воды и топлива, параметрах пара, скорости вращения турбин и т.д.); о работе системы – какие элементы системы (линии, трансформаторы, генераторы, нагрузки, котлы, паропроводы) в данный момент отключены, какие находятся в работе, в резерве и т.д.; об электрических параметрах режима (напряжениях, токах, активных и реактивных мощностях, частоте и т.д.).
Работа электростанций в системе даёт возможность за счёт большого количества параллельно работающих генераторов повысить надёжность электроснабжения потребителей, полностью загрузить наиболее экономические агрегаты электростанций, снизить стоимость выработки электроэнергии. Кроме того, в энергосистеме снижается установленная мощность резервного оборудования; обеспечивается более высокое качество электроэнергии, отпускаемой потребителям; увеличивается единичная мощность агрегатов, которые могут быть установлены в системе.
В России, как и во многих других странах, для производства и распределения электроэнергии применяется трёхфазный переменный ток частотой 50Гц (в США и ряде других стран 60Гц). Сети и установки трёхфазного тока более экономичны по сравнению с установками однофазного переменного тока, а также дают возможность широко использовать в качестве электропривода наиболее надёжные, простые и дешевые асинхронные электродвигатели.
Электрическую энергию, вырабатываемую на электростанциях, необходимо передать в места её потребления, прежде всего в крупные промышленные центры страны, которые удалены от мощных электростанций на многие сотни, а иногда и тысячи километров. Но электроэнергию недостаточно передать. Её необходимо распределить среди множества разнообразных потребителей – промышленных предприятий, транспорта, жилых зданий и т.д. Передачу электроэнергии на большие расстояния осуществляют при высоком напряжении (до 500кВт и более), чем обеспечиваются минимальные электрические потери в линиях электропередачи и получается большая экономия материалов за счёт сокращения сечений проводов.
Автоматическая система контроля и управления аппаратами подстанции следит за процессами, происходящими в нагрузке, в сетях электроснабжения. Она выполняет функции защиты трансформатора и сетей, отключает при посредстве выключателя защищаемые участки при аварийных режимах, осуществляет повторное включение, автоматическое включение резерва.
Перерывы в электроснабжении предприятий, даже кратковременные, приводят к нарушениям технологического процесса, порче продукции, повреждению оборудования и невосполнимым убыткам. В некоторых случаях перерыв в электроснабжении может создать взрыво- и пожароопасную обстановку на предприятиях.
Наиболее распространённым на промышленных предприятиях является напряжение 380 В. Широко внедряется напряжение 660 В, что позволяет снизить потери энергии и расход цветных металлов в сетях низшего напряжения, увеличить радиус действия цеховых подстанций и мощность каждого трансформатора до 2500 кВА.
Распределение электроэнергии производится с помощью электропроводок – совокупности проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими и защитными конструкциями.
3.3 Описание и назначение оборудования компании
Потребители электроэнергии имеются повсюду. Производится же она в сравнительно немногих местах, близких к источникам топливных и
гидроресурсов. Поэтому возникает необходимость передачи электроэнергии на
расстояния, достигающие иногда сотен километров. Но передача электроэнергии на большие расстояния связана с заметными потерями. Дело в том, что, протекая по линиям электропередачи, ток нагревает их. Поэтому при большой длине линии передача энергии может стать вообще экономически невыгодной.
В современной энергетике передача электроэнергии от мест её производства к потребителям осуществляется по воздушным линиям электропередачи (ЛЭП) напряжением до 750 кВ и выше. Большое значение имеет надежность работы линий электропередачи и всего комплекса оборудования: трансформаторов, генераторов, коммутационной аппаратуры, компенсирующих устройств. В значительной мере решение этой задачи обеспечивается надежной работой изоляции электрических систем и оборудования, в частности правильным выбором типа изоляторов, которые в будущем будут эксплуатироваться на проектируемой линии.
Электрические сети состоят из совокупности подстанций и линий различных напряжений. Генераторы, устанавливаемые на электростанциях, рассчитаны на напряжение, не превышающее 16-20 кВ. Поэтому при передаче энергии от мощных электростанций электрический ток по шинам поступает на трансформаторные повышающие подстанции, а затем по линиям электропередачи высокого напряжения передают электроэнергию на большие расстояния. Напряжение питания отдельных потребителей должно быть низким для упрощения их конструкции и для безопасности их обслуживания. Поэтому перед потребителями ставят ряд понижающих подстанций с напряжениями 6-10 кВ (перед городом, высоковольтным потребителем), 220-380 В (в жилом секторе).
Трансформаторные подстанции состоят из силовых трансформаторов, располагаемых обычно на открытом воздухе недалеко от генераторов, распределительного устройства и щита управления.
Для непосредственного электроснабжения потребителей используются:
- воздушные или кабельные ЛЭП напряжением 6 (10) кВ для питания подстанций и высоковольтных потребителей;
- кабельные ЛЭП напряжением 380/220 В для питания непосредственно низковольтных электроприемников.
Основу электрической сети составляют обычно подземные или воздушные линии электропередачи высокого напряжения. Линии, идущие от трансформаторной подстанции до вводно-распределительных устройств и от них до силовых распределительных пунктов и до групповых щитков, называют питающей сетью. Питающую сеть, как правило, составляют подземные кабельные линии низкого напряжения.
Для передачи на расстояние напряжения в десятки и сотни киловольт создаются воздушные линии электропередач. Их делают из голых алюминиевых, сталеалюминиевых или медных проводов, укрепленных на гирляндах изоляторов, которые подвешиваются на металлических и железобетонных опорах. Провода высоко поднимаются над землей, в качестве изоляции используется воздух. Расстояния между проводами рассчитываются в зависимости от напряжения, которое планируется передавать. Увеличиваются размеры и усложняются конструкции с ростом рабочего напряжения.
Воздушной линией электропередачи называют устройство для передачи или распределения электроэнергии по проводам, находящимся на открытом воздухе и прикрепленным при помоши траверс (кронштейнов), изоляторов и арматуры к опорам или инженерным сооружениям.
Воздушные ЛЭП 10 (6) кВ находят наиболее широкое применение в сельской местности и в небольших городах. Это объясняется их меньшей стоимостью по сравнению с кабельными линиями, меньшей плотностью застройки и т.д.
Воздушные линии отличаются простотой эксплуатации и ремонта, более низкой стоимостью по сравнению с кабельными линиями такой же протяженности.
Для проводки воздушных линий и сетей используют различные провода и тросы. Основное требование, предъявляемое к материалу проводов воздушных линий электропередачи, — малое электрическое сопротивление. Кроме того, материал, применяемый для изготовления проводов, должен обладать достаточной механической прочностью, быть устойчивым к действию влаги и находящихся в воздухе химических веществ.
ВЛ напряжением более 1кВ принято называть высоковольтными. ВЛ напряжением 330кВ и более относят к линиям сверхвысокого напряжения, которые играют основную роль в образовании объединенных энергосистем и в межсистемных транзитах электроэнергии. В России в основном применяются ВЛ переменного тока напряжением 3кВ, 6кВ, 10кВ, 15кВ, 20кВ, 35кВ, 110кВ, 150кВ, 220кВ, 330кВ, 500кВ. Эти стандартные величины называют классами напряжения.
Кроме воздушных линий применяют кабельные линии электропередачи. Обычно они используют для прокладки в тех местах, где строительство воздушных линий невозможно или затруднено в силу объективных причин. Их прокладка возможна и на территориях промышленных предприятий, и в городах, и в дачных или коттеджных поселках. Кабельные линии бывают подземные, подводные, по сооружениям. Например, в больших городах, где прокладка воздушных линий электропередач представляет собой трудности (ввиду плотной застройки), основным средством передачи электрической энергии становятся подземные кабельные линии на напряжение 220 кВ. Но их стоимость в 2-3 раза выше стоимости воздушных линий электропередач.
Механизм передачи переменного тока можно изобразить в виде блок-схемы
Воздушные линии электропередач имеют огромное значение для современного общества, так как являются неотъемлемым компонентом мировой энергоструктуры. Вот уже на протяжении почти ста пятидесяти лет ЛЭП являются «энергетическими артериями» на нашей планете. Сегодня это, по сути, самый рациональный способ передачи электроэнергии на дальние расстояния.