Электростанции и подстанции / лекции станции и подстанции / ЭСиП Лекции 1, 2

Лекция 1

Основные сведения об электроустановках

Электроустановка – это источник и потребитель, связанные комплексом оборудования и одним номинальным напряжением.

Номинальное напряжение, согласно ПУЭ - правила устройства электроустановок , делится на две группы:

− до 1000 В;

− свыше 1000 В.

По ГОСТу действуют следующие напряжения до 1000 В:

	Бытовой сектор, однофазные двигатели	Мощные бытовые потребители, трехфазные двигатели	Промышленные предприятия, трехфазные двигатели
Источник	230 кВ	400 кВ	690 кВ
Потребитель	220 кВ	380 кВ	660 кВ

Свыше 1000 В:

Источник, кВ	Потребитель, кВ
(3,15)* генераторные 6,3 напряжения 10,5 (потребители расп. близко)	(3) 6 10
13,8 15,75 18 20 24	13,8 15,75 18 20 24
37 115 230 340 515	35 110 220 330 500

* − В скобках указаны напряжения, которые сейчас почти не используются.

• 6 или 10 кВ используются:

1. Для питания близко расположенного потребителя, прямо с выводов генератора ТЭЦ.

2. Распределение сети внутри промышленных предприятий жилого района или поселка (в городе).

• 13,8 – 24 кВ используются (24 кВ наибольшее напряжение генератора):

Это напряжение генератора и трансформатора, работающих в едином блоке.

• 35 кВ используются (до 15 км):

1. Распределение сети внутри крупных промышленных предприятий.

2. Питание от электростанций среднеудаленного потребителя.

• 110 и 220 кВ – это линии связи между станциями и подстанциями внутри районных энергосистем (Башкирэнерго).

• 330 – 750 кВ – это линии энергосистемы между энергосистемами в единой энергосистеме страны.

Лекция 2

Тепловые электростанции ТЭС

ТЭС делятся на:

− ТЭЦ;

− ГРЭС (КЭС).

1. Технологический процесс получения электрической энергии на КЭС (ГРЭС)

Рисунок 1 – технологическая схема ГРЭС

1 - склад топлива и система топливоподачи,2 - система топливоприготовления, 3 - ? 4 - ?, 5 - ?, 6 - ?,7 - ?,

8 -?,9 - горелки котла, 10 - вентилятор, 11 - дымосос,

12 - ?, 13 - ?,14 - подогреватель низкого давления,

15 - деаэратор,16 - подогреватель высокого давления.

КЭС преобразовывают энергию органического топлива вначале в механическую, а затем в электрическую.

В котёл с помощью питательного насоса подводится питательная вода под большим давлением, топливо и атмосферный воздух для горения. В топке котла идёт процесс горения — химическая энергия топлива превращается в тепловую и лучистую энергию. Питательная вода протекает по трубной системе, расположенной внутри котла. Сгорающее топливо является мощным источником теплоты, передающейся питательной воде, которая нагревается до температуры кипения и испаряется.

Для повышения эффективности работы тепловых двигателей стремятся максимально увеличить температуру рабочего тела и его давления до значения приемлемых по условию механической прочности конструкционных материалов.

Поэтому получаемый пар в этом же котле перегревается сверх температуры кипения, примерно до 540 °C с давлением 13-24 МПа и по одному или нескольким трубопроводам подаётся в паровую турбину.

В паровой турбине пар расширяется до очень низкого давления (примерно в 20 раз меньше атмосферного), и потенциальная энергия сжатого и нагретого до высокой температуры пара превращается в кинетическую энергию вращения ротора турбины.

Турбина приводит в движение электрогенератор, преобразующий кинетическую энергию вращения ротора генератора в электрический ток.

Конденсатор служит для конденсации пара, поступающего из турбины, и создания глубокого разрежения, благодаря которому и происходит расширение пара в турбине. Он создаёт вакуум на выходе из турбины, поэтому пар, поступив в турбину с высоким давлением, движется к конденсатору и расширяется, что обеспечивает превращение его потенциальной энергии в механическую работу.

Конденсатор представляет собой цилиндрический корпус, внутри которого имеется большое количество латунных трубок. По трубкам протекает охлаждающая вода, поступающая в конденсатор обычно при температуре 20-25 С. Пар обтекает трубки сверху вниз, конденсируется и снизу удаляется.

Чтобы повысить эффективность работы парогенератора, вода перед подачей в барабан нагревается в экономайзере, а воздух перед подачей в топку подогревается горячими газами в воздухоподогревателе. Выходящий из барабана пар дополнительно нагревается в парогенераторе.

2. Технологический процесс получения электрической энергии на ТЭЦ

Технологический процесс получения электрической энергии на ТЭЦ принципиально не отличается от этого же процесса на КЭС. Различия лишь в том, что на ТЭЦ «отработавший пар» используется для нужд промышленного производства, а также для отопления, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения. При такой комбинированной выработке электроэнергии и тепла достигается значительная экономия топлива по сравнению с раздельным энергоснабжением, т.е. выработкой электроэнергии на КЭС и получением тепла от местных котельных.

Рисунок 2 – технологическая схема ТЭЦ

1.- ………

Различия между ТЭС и ГРЭС

ГРЭС (КЭС)	ТЭЦ
ГРЭС выводит в сеть только электроэнергию.	ТЭЦ выводит в сеть электрическую и тепловую энергию.
Необходимо наличие воды и топлива (водоем рядом), наличие потребителя поблизости необязательно.	Необходим поблизости водоем, и желательно топливо, наличие потребителя поблизости обязательно.
Структурная схема ГРЭС 110-330 − Блочный принцип построения станций; − Сколько генераторов, столько и технологических схем.	Структурная схема ТЭЦ 110, 220 высокая часть Можно установить − либо 2 по 100 МВт − либо 3-4 по 63 МВт. ГРУ – генераторное распределительное устройство
Для ГРЭС характерен блочный принцип построения станций, при котором работа энергоблоков не зависят друг от друга. Единичная мощность генератора от 200 МВт (200, 300, 500, 800 МВт).	При большом количестве генераторов ток КЗ будет огромным и нельзя найти подходящее оборудования для его отключения. Мощность генератора ограничена напряжением ГРУ, их количество – током КЗ. На ТЭЦ используются генераторы до 200 МВт, ставить больше нельзя, т. к. забирать тепло не позволит конструкция турбины. Для питания близко расположенных потребителей сооружаются ГРУ 6 или 10 кВ. Для питания средне удаленных потребителей сооружаются РУСН−35, 110 кВ. Для связи с энергосистемой – РУВН−110 и 220 кВ. Единичная мощность до 200 МВт: 63, 100, 120, 160, 200 МВт. Если с ТЭЦ не записывается РУСН и нагрузка на низком напряжении не более 40-45 МВт, то можно применить блочную ТЭЦ:

U, кВ	6,3 10,5	10,5	10,5	18	13,75
Р, кВт	63	100	120	160	200

Для ТЭЦ:

U, кВ	13,75	20		24
Р, кВт	200	300	500	800

Для ГРЭС:

Контрольные вопросы:

1. Почему напряжение является основным параметром электроустановки?

2. Что уменьшится в сети, если повысить напряжение?

3. Какие электростанции, кроме ТЭЦ и ГРЭС, относятся к ТЭС?

4. Обозначьте неотмеченные элементы на чертеже технологической схемы ТЭЦ и ГРЭС

5. На рисунке 2 найдите элементы, которые отсутствуют на рисунке 1

6. В чем состоит принципиальное отличие ГРЭС и ТЭЦ в технологической схеме?

7. Найдите ошибку в схеме на рисунке 2