Практична робота 1

Практична робота 1.

Загальні підходи до проектування та особливості використання електроустановок

Мета роботи:

вивчення загальних підходів до проектування та особливості використання електроустановок.

Контрольні запитання

1. Які основні характеристики графіка навантаження ?

Від електричних мереж в сільських районах отримують живлення велика кількість споживачів електроенергії. Основними з них є :

а) житлові будинки;

б) лікарні, школи, клуби, магазини та інші комунально-побутові підприємства;

в) виробничі споживачі агропромислового комплексу;

+ г) інші споживачі, до складу яких можуть входити і промислові підприємства.

2. Які характерні зони графіків навантаження і типи електростанцій, які використовуються для їх покриття?

У другій половині ХХ ст. об'єднані енергосистеми розвивалися в основному за рахунок запровадження в дію потужних ТЕС із агрегатами одиничною потужністю 300, 500, 800, 1200 МВт, АЕС із енергоблоками 500, 1000 МВт і більше. Концентрація потужностей агрегатів і електростанцій, забезпечивши більш швидке введення потужностей в енергосистемах, значне підвищення економічності їх роботи, одночасно різко ускладнила покриття графіка навантажень у зоні мінімальних і максимальних навантажень. Ці електростанції, ефективно працюючи з постійним навантаженням, мають вкрай обмежений діапазон регулювання навантаження (табл. 2.8), що викликає серйозні утруднення в енергосистемах при проходженні нічних провалів графіка навантажень, призводячи до надлишку енергетичних потужностей, необхідності заповнення провалів і вирівнювання графіка навантажень або зниження потужності агрегатів ТЕС і АЕС до технічного мінімуму й зупинки агрегатів ТЕС. Робота устаткування ТЕС і АЕС зі зміною навантаження, часті систематичні зупинки й пуски агрегатів ТЕС призводять до зниження к.к.д., перевитрати палива, прискореного спрацювання устаткування, аварійних ситуацій, підвищення собівартості електроенергії.

Робота ГЕС в енергосистемах. Робота ГЕС в енергосистемі має певні особливості, викликані залежністю від річкового стоку та від режимів роботи водоймищ комплексного призначення, а також обмеженнями за умовами нижнього б'єфа та охорони навколишнього середовища. Водоймища ГЕС залежно від корисної ємності можуть здійснювати добове, тижневе, сезонне та багаторічне регулювання. При цьому, однак, у несприятливий за водністю рік (зазвичай у якості розрахункового приймається маловодний рік з 90–95% забезпеченості) ГЕС повинні забезпечити розрахункову гарантовану енерговіддачу для покриття своєї зони графіка навантажень енергосистеми.

Робота ГАЕС в енергосистемах. Введення у дію потужних ТЕС і АЕС для покриття базової частини графіка навантаження енергосистем, тенденція до розущільнення графіків навантаження й росту пікової частини привели до широкого будівництва ГАЕС у другій половині ХХ ст. (мал.2.14). Тільки ГАЕС завдяки властивій їм багатофункціональності, беручи участь у регулюванні потужності, здатні забезпечити підвищення навантажень ТЕС і АЕС у провальній частині добового графіку навантажень, тобто штучно збільшити базову частину графіку навантажень і зменшити його нерівномірність, виконуючи функцію споживача-регулятора; покриття пікової або напівпікової частини графіка навантажень, служити швидкодіючим аварійним і навантажувальним резервом системи.

3. Поясніть фізичний сенс понять про величини max ., , ср квTРτ ?

4. В якій частині графіка навантаження і чому розташовується генерація ГАЕС?

Робота ГАЕС в енергосистемах. Введення у дію потужних ТЕС і АЕС для покриття базової частини графіка навантаження енергосистем, тенденція до розущільнення графіків навантаження й росту пікової частини привели до широкого будівництва ГАЕС у другій половині ХХ ст. (мал.2.14). Тільки ГАЕС завдяки властивій їм багатофункціональності, беручи участь у регулюванні потужності, здатні забезпечити підвищення навантажень ТЕС і АЕС у провальній частині добового графіку навантажень, тобто штучно збільшити базову частину графіку навантажень і зменшити його нерівномірність, виконуючи функцію споживача-регулятора; покриття пікової або напівпікової частини графіка навантажень, служити швидкодіючим аварійним і навантажувальним резервом системи.

Феномен ГАЕС полягає в тому, що її регулююча потужність в енергосистемі відповідає сумі встановлених потужностей у турбінному та насосному режимах, яка становить діапазон потужностей станції, тобто ГАЕС може здійснювати подвійне регулювання.

Режим роботи ГАЕС при наявності замкнутої системи циркуляції води між верхньою і нижньою водоймами практично не залежить від стоку ріки.

ГАЕС виконують функції регулювання в енергосистемі у самому широкому значенні з максимальним використанням їх переваг швидкодії й високої готовності до пуску. Тому вони експлуатуються у різних режимах з багаторазовими пусками й зупинками протягом доби, виконуючи роль маневреної потужності при вході й виході з піків, компенсатора реактивної потужності, засобу заповнення нічних провалів, аварійного й частотного резерву. Так, з урахуванням сучасних вимог для забезпечення стабільної роботи енергосистеми розрахункова кількість пусків на ГАЕС Blenheim Cilboa потужністю 1,04 млн. кВт (США) становить 6000 на рік. У реальних умовах експлуатації в найбільш напружені періоди, наприклад на Загорській ГАЕС (Росія) потужністю 1,2 млн. кВт, число пусків на добу доходило до 30 без обліку пусків у режимі синхронного компенсатора.

Мал. 2.14. Ріст потужності ГАЕС у світі

Мал. 2.15. Характерні добові графіки роботи Загорської ГАЕС

Використання ГАЕС в якості аварійного й частотного резервів енергосистеми стає однією з її найважливіших функцій. У випадку аварії в енергосистемі з великими генеруючими джерелами, лініями електропередач швидке включення ГАЕС у турбінний режим або перемикання ГАЕС із насосного режиму в турбінний компенсують потужності, загублені енергосистемою, і дозволяють виключити аварійне відключення споживачів. Саме ГАЭС разом з ГЕС значною мірою у важких аварійних ситуаціях дозволяють не допустити «розвалу» енергосистеми.

На ряді ГАЕС у верхніх водоймах додатково резервується аварійний запас води, розрахований на роботу протягом 1,5–3 год.

При роботі ГАЕС у режимі тижневого регулювання у вихідні дні, коли навантаження зменшується і ТЕС і АЕС вимушено знижують потужність, за рахунок роботи ГАЕС у насосному режимі розвантаження ТЕС і АЕС може бути зменшене. Додатковий обсяг води, закачаний ГАЕС у верхню водойму у вихідні дні, використовується в робочі дні для покриття пікової частини графіка навантажень.

Використання Загорської ГАЕС у вихідні дні дозволяє підвищити рівень тижневого регулювання на ГЕС Волзько-Камського каскаду, забезпечуючи збільшення їх вироблення в робочі дні.

Характер режимів роботи ГАЕС змінюється протягом року, виходячи зі зміни добових графіків навантажень енергосистеми в різні сезони року. Як приклад на мал. 2.15 наведені графіки роботи Загорської ГАЕС.

Саме висока економічна ефективність, підвищення надійності роботи енергосистем при використанні ГАЕС, у тому числі забезпечення нормативних вимог до якості електроенергії (частота, напруга), недопущення аварійного відключення споживачів, послужили основою для їх широкого будівництва.

В останнє десятиліття в багатьох країнах (США, Канаді, країнах Західної Європи й ін.) відбулася лібералізація ринку електроенергії. При цьому зростає роль ГАЕС у забезпеченні стійкості роботи енергосистем за рахунок резервування потужності, регулювання частоти, напруги.

Багаторічна експлуатація ГАЕС показала їх високу надійність і ефективність роботи в об'єднаних енергосистемах, основу яких становлять базові потужності великих ТЕС і АЕС. ГАЕС стають незмінними супутниками таких електростанцій, причому при їх розміщенні в безпосередній близькості забезпечується підвищення надійності та ефективності роботи АЕС і ТЕС, також знижуються витрати в ЛЕП і втрати електроенергії. Розміщення ГАЕС поруч із АЕС дозволяє використовувати її як додатковий резерв електропостачання власних потреб АЕС в аварійних ситуаціях для підвищення безпеки АЕС.

У ряді країн (Японія, Італія) потужність ГАЕС в енергосистемах становить більше 10% установленої потужності всіх електростанцій.