Основы электроснабжения

Лекция 1 Основные термины и определения

Электроснабжение– это обеспечение потребителей электроэнергией.

Потребителем электроэнергииназывается электроприемник или совокупность электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.Приемник электрической энергии (электроприемник)– устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии в другие виды энергии.

Практическое использование электрической энергией началось в конце девятнадцатого столетия. Производство электрической энергии, ее передача потребителям и использование ими происходит одновременно. Электроэнергию нельзя запасать и хранить, ее необходимо произвести в данное время и в таком количестве, которое требуется потребителю. Поэтому производство электроэнергии должно возрастать или уменьшаться пропорционально ее потреблению. Для хранения электрической энергии необходимы специальные методы ее преобразование в другие виды энергии (например, в химическую в аккумуляторах).

Для промышленных предприятий основным источником электроснабжения являются электрические станции, объединенные в энергетические системы.

Рассмотрим производство (генерация), распределение и потребление электрической и тепловой энергии с помощью следующей схемы.

Электростанции

Электроэнергетическая система

Энергетическая система

Электрическая

часть станции

Электрические сети

Потребители

эл.энергии

Тепловые

сети

Потребители

тепла

Электростанция производит (или генерирует) электрическую энергию, а теплофикационная электростанция – электрическую и тепловую энергию.

По виду первичного источника энергии, преобразуемого в электрическую или тепловую энергию, эл/ст делятся на:

1.ТЭС (тепловая электростанция) первичный источник энергии – органическое топливо (уголь, газ, нефть) 75%;

а) ГРЭС (государственная районная электростанция), вырабатывающие только электроэнергию;

б) КЭС (конденсационная электростанция);

в) ТЭЦ (теплоэлектроцентраль, теплофикационные станции), вырабатывающие и электроэнергию и тепло.

2. АЭС (атомные электростанции) работают на урановом концентрате 11%.

3. ГЭС (гидроэлектростанции) основа вода 14%.

Незначительную часть энергии вырабатывают дизельные электростанции (ДЭС), а также ТЭС с газотурбинными (ГТУ) и парогазовыми установками (ПГУ). Особое место занимают электростанции, работающие на возобновляемых источниках энергии: солнечные (СЭС), ветровые (ВЭС) и приливные электростанции (ПЭС). Однако суммарная мощность этих станций незначительна.

Тепловые конденсационные электрические станции (КЭС). В настоящее время в энергосистемах на долю КЭС приходится ¾ всей вырабатываемой энергии. Мощность отдельных электростанций этого типа достигает 6 000 МВт и имеет тенденцию к дальнейшему увеличению до 8 000 МВт. Основным условием, определяющим строительство мощной КЭС, является наличие источника водоснабжения. КПД КЭС с учетом расхода электроэнергии на собственные нужды не превышает 0,32– 0,4. КЭС недостаточно маневренны, т. е. подготовка к пуску, синхронизация и набор нагрузки блока требуют от 3 до 6 часов. Поэтому для турбогенераторов КЭС предпочтительным является режим работы с равномерной нагрузкой.

Теплофикационные станции (ТЭЦ) предназначены для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов теплом и электроэнергией. Они отличаются от КЭС использованием тепла «отработавшего» в турбинах пара для нужд производства, отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. При такой комбинированной выработке электрической и тепловой энергии достигается значительная экономия топлива сравнительно с раздельным энергоснабжением, т. е. выработкой электроэнергией на КЭС и получением тепла от местных котельных. Режим ТЭЦ суточный и сезонный определяется в основном потреблением тепла. Станция работает более экономично, если ее электрическая мощность соответствует отпуску тепла.

Атомные электрические станции (АЭС) – это тепловые станции, использующие энергию ядерных реакций. Единичная мощность ядерных энергоблоков достигает 1500 МВт. В настоящее время считается, что единичная мощность энергоблока АЭС ограничивается не техническими соображениями, а условиями безопасности при авариях с реактором. Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 г. потребовала во много раз повысить безопасность АЭС и отказаться от их строительства в густонаселенных и сейсмоактивных районах. Тем не менее, с учетом экологической ситуации атомную энергетику рассматривают как перспективную.

Гидроэлектростанции (ГЭС). Удельная стоимость ГЭС (руб/МВт) выше удельной стоимости ТЭС той же мощности из-за большего объема строительных работ. Время сооружения ГЭС так же больше времени сооружения ТЭС. Однако себестоимость электроэнергии на ГЭС, значительно ниже себестоимости энергии ТЭС, так как в состав эксплуатационных расходов не входит стоимость топлива. Большим преимуществом ГЭС является возобновляемость энергетических ресурсов рек. ГЭС обладает высокой маневренностью, что позволяет развивать достаточно быстро нужную мощность.

Самая мощная гидроэлектростанция находится за рубежом ее мощность 12,6 млн. кВт. В России одной из крупных ГЭС является Саяно-Шушенская, которая вырабатывает 6,4 млн. кВт (на ней стоит 8 агрегатов по 800 МВт). Красноярская ГЭС вырабатывает 6 млн. кВт (12 агрегатов по 500 МВт).

Электрическая часть электростанции включает в себя разнообразное основное и вспомогательное оборудование.

Основное оборудование предназначено для производства и распределения электроэнергии. К нему относятся:

• синхронные генераторы, вырабатывающие электроэнергию (на ТЭС – турбогенераторы);

• сборные шины, которые необходимы для приема электроэнергии от генераторов и распределения ее к потребителям;

• коммутационные аппараты (выключатели, разъединители, отделители и т.д.)

• электроприемники собственных нужд (насосы, вентиляторы, аварийное электрическое освещение и т.д.)

Вспомогательное оборудование предназначено для выполнения функций измерения, сигнализации, защиты и автоматики и т.д.

Так как все электростанции находятся достаточно далеко от потребителей, то возникает необходимость связать станции с потребителями. Для этого используются электрические сети.

Электрическая сеть - это совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств (РУ) и линий электропередач (ЛЭП) работающих на определенной территории.

Подстанция – электроустановка, предназначенная для приема и распределения электроэнергии с трансформацией напряжения.

Распределительное устройство – это совокупность сооружений, предназначенных для приема и распределения электроэнергии: шины, выключатели, разъединители и др. (шкаф с аппаратами защиты и коммутации, предназначенный для присоединения электроприемников)

Линия электропередачи (воздушная или кабельная) – электроустановка, предназначенная для передачи электроэнергии.