- •ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
- •ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
- •Кафедра электрических станций
- •ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ
- •(для студентов ускоренной формы обучения з/о)
- •в качестве учебного пособия
- •Киров 2006
- •Рецензенты:
- •Редактор Е.Г. Козвонина
- •Вятский государственный университет, 2006
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •2. КОНДЕНСАЦИОННЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
- •Особенности КЭС следующие:
- •Рисунок 2.2. Структурная схема КЭС
- •3. ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛИ
- •Рисунок 3.2.
- •Гр – градирня, ПСВ – подогреватель сетевой воды.
- •Рисунок 3.3.
- •Особенности ТЭЦ следующие:
- •Имеют относительно высокий КПД (До 60%).
- •Низко маневренные.
- •Рисунок 3.4.
- •4. АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
- •Рисунок 4.1.
- •Рисунок 4.3.
- •Особенности АЭС:
- •Низкоманевренны.
- •Работают по свободному графику выработки электроэнергии.
- •5. ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ.
- •По конструкции ГЭС подразделяют на три типа:
- •Русловые.
- •Приплотинные.
- •Деривационные.
- •1 – машинный зал, 2 – плотина.
- •1 – машинный зал, 2 – плотина.
- •1 – верхний бьеф, 2 – машинный зал, 3-нижний бьеф.
- •Насыпные.
- •Бетонные.
- •Арочные.
- •Основное оборудование ГЭС показано на рис. 5.6.
- •На практике принято гидротурбины подразделять на два класса:
- •Активные.
- •Реактивные.
- •Рис. 5.4. ГЭС с бетонной плотиной
- •Рис. 5.6. Здание приплотинной ГЭС.
- •Рис. 17. Ковшовая турбина.
- •а – схема турбинной установки; б – рабочее колесо
- •Рис. 18. Общий вид рабочих колес реактивных турбин.
- •Особенности ГЭС:
- •Имеют КПД порядка 85%.
- •Рис. 5.9. Принципиальные схемы конструкции гидрогенераторов:
- •Рисунок 6.1.
- •1 – базовая часть, 2 – полубазовая часть, 3 – пиковая часть.
- •7. СТРУКТУРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ.
- •Измерительные трансформаторы TA выполняют две функции:
- •изолируют вторичные цепи от цепей высокого напряжения.
- •Рисунок 7.1
- •Реакторы (рисунок 7.1 к) предназначены для:
- •ограничения токов короткого замыкания;
- •8. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭНЕРГЕТИКИ
- •8.1. Тепловые электростанции
- •ТЭС оказывают следующие основные виды воздействия:
- •загрязнение воздушного бассейна;
- •загрязнение золоотвалами;
- •тепловое загрязнение;
- •электромагнитное загрязнение.
- •8.2. Атомные электростанции
- •Такими проблемами являются:
- •выбросы в воздушное пространство;
- •добыча и транспортировка урановой руды и ядерного горючего;
- •8.3 Гидроэлектростанции
- •Создание водохранилищ способствует изменению климата.
- •9. СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
- •По способу исполнения схемы могут быть одно и трехлинейными.
- •Рисунок 9.1.
- •9.1. Одна система сборных шин
- •Применяется на напряжении 6-35кВ (см. рисунок 9.2).
- •Рисунок 9.2. Одна система сборных шин
- •Рисунок 9.3. Одна секционированная система шин.
- •9.2. Две системы сборных шин
- •Рисунок 9.4. Схема с двумя системами сборных шин
- •Возможны два варианта работы схемы:
- •Когда одна СШ находится под напряжением, а другая в резерве.
- •Когда обе СШ находятся под напряжением.
- •9.3. Одна система сборных шин с обходной СШ
- •Рисунок 9.5. Схема «Одна система сборных шин с обходной»
- •9.4. Две системы сборных шин с обходной СШ
- •Порядок вывода в ремонт линейного выключателя Q:
- •Включают шинный разъединитель QS3.
- •Рисунок 9.7.
- •Рисунок 9.8.
- •Рисунок 9.9.
- •Рисунок 9.10.
- •9.5. Схемы многоугольников
- •Рисунок 9.11. Схема «Треугольник».
- •Рисунок 9.12. Схема «Четырехугольник».
- •Рисунок 9.13.
- •Рисунок 9.14. Схема «Пятиугольник».
- •9.6. Схемы «Полуторная» и 4/3 (четыре – третьих)
- •Рисунок 9.16. Полуторная схема.
- •Рисунок 9.17. Схема «Четыре – третьих».
- •9.7. Схема с двумя выключателями на одно присоединение
- •Рисунок 9.18. Схема заполнения двух соседних ячеек.
- •9.8. Схемы мостиков
- •Рисунок 9.20. Схемы мостиков.
- •9.9. Схемы генераторных распределительных устройств.
- •Рисунок 9.21.
- •Рисунок 9.22. Схема ГРУ с двумя системами сборных шин.
- •Рисунок 9.23. Схема соединения СШ ГРУ в «кольцо».
- •Рисунок 9.24. Схема «Звезда».
- •Назначение обмоток ТА показано на рисунке 10.1.
- •Рисунок 10.1
- •Рисунок 10.2
- •Рисунок 10.3
- •Рисунок 10.4
- •Рисунок 10.6
- •все остальные серии (С, МКП и У) - по два на втулку.
- •Рисунок 10.7
- •11. УСТАНОВКА ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ НОЖЕЙ
- •12. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ЗАГРАДИТЕЛИ
- •ЛИТЕРАТУРА
11
испаряется, за счет чего охлаждается вода, поступающая из конденсатора и нагретая в нем. Охлажденная вода собирается внизу в бассейне, откуда подается ЦН обратно в конденсатор. Принципиальная тепловая схема ТЭЦ показана на рисун-
ке 3.2.
Большинство существующих ТЭЦ были построены более 30 лет назад. На них установлены агрегаты мощностью 30 – 60 МВт. Характерной особенностью построения таких станций является наличие в технологической схеме поперечных связей по воде, по пару и по электрической энергии. Принципиальная схема ТЭЦ с поперечными связями показана на рисунке 3.3.
|
T |
Г |
НСВ |
|
|
||
ПК |
3 |
|
ПСВ |
на производство |
|
|
|
ПН |
|
|
НСВ |
Др |
К |
ЦН |
Гр |
|
|
|
|
|
КН |
|
|
ХВО КН
Рисунок 3.2.
ПК – паровой котел, Т – турбина, Г – генератор, К – конденсатор, КН – конденсатный насос, Др – деаэратор, ПН – питательный насос, ЦН – циркуляционный насос, ХВО – химводоочистка,
Гр – градирня, ПСВ – подогреватель сетевой воды.
Вода в котлы поступает из общей системы водоснабжения. Выработанный всеми котлами пар из общего паропровода поступает на турбины. Котлы уступают по надежности турбинам. Чтобы выход из строя одного котла не приводил к остановке турбины, число котлов выбирают обычно на 1 – 2 больше числа генераторов. Генераторы выдают энергию на сборные шины генераторного распределительного устройства. От него питается нагрузка на генераторном напряжении и собственные нужды станции. Избыточная мощность через трансформаторы связи
12
поступает на распределительное устройство высшего напряжения, от которого питаются особо мощные или удаленные потребители, а так же отходят линии связи с системой.
C
Н
РУ ВН 110-220 кВ
|
|
|
Н |
ТС |
|
ТС |
|
|
|
|
ГРУ 6-10 кВ |
Г |
Г |
Г |
|
Т |
Т |
Т |
CН |
|
|
|
|
|
|
|
пар |
К |
К |
К |
К |
|
|
|
вода |
Рисунок 3.3.
К – котел, Т – турбина, Г – генератор, ГРУ – генераторное распределительное устройство, Н – нагрузка, СН – собственные нужды, ТС – трансформатор связи, РУ ВН – распределительное устройство высшего напряжения, С – система.
Особенности ТЭЦ следующие:
1.Сооружаются вблизи потребителей тепловой и электрической энергии. Работают на привозном топливе.
2.Значительную часть выработанной электроэнергии отдают близлежащим потребителям на генераторном напряжении.
13
3.Имеют относительно высокий КПД (До 60%).
4.Низко маневренные.
5.Работают по зависящему от теплового потребления графику выработки электроэнергии.
Современные ТЭЦ имеют мощность 1000 –1500 МВт, на них установлены генераторы мощностью 110 – 250 МВт. Включение таких мощных генераторов на параллельную работу приводит к возрастанию токов короткого замыкания, удорожанию, а иногда и невозможности выбора, оборудования. Поэтому для ТЭЦ с генераторами большой мощности рекомендуется применять блочный принцип построения. В этом случае местная нагрузка питается от комплектного распределительного устройства (КРУ) через реакторную отпайку. Блочный принцип построения может быть применен и для генераторов меньшей мощности (60 – 100 МВт), если нагрузка на генераторном напряжении составляет менее 30% от установленной мощности ТЭЦ. Схема блочной ТЭЦ показана на рисунке 3.4.
Большое количество линий, питающих местную нагрузку, требует строительства отдельного здания для генераторного распределительного устройства (ГРУ). Поэтому при нагрузке на генераторном напряжении более 50% мощности ЭС рекомендуется проектировать ТЭЦ с поперечными связями, т.е. с ГРУ. При нагрузке 30 – 50% рассматривают оба варианта, производят техникоэкономическое сравнение и выбирают наиболее экономичный из них.
В нормальном режиме напряжение на шинах ГРУ или КРУ поддерживается путем изменения тока возбуждения генераторов. Во время ремонтов, например дымовой трубы, все генераторы останавливают, и местная нагрузка питается от системы. Тогда регулирование напряжения на шинах ГРУ производится с помощью трансформаторов связи. Для этого трансформаторы связи на ТЭЦ оснащены устройством регулирования напряжения под нагрузкой (РПН).
14
C
Н
РУ ВН 110-220 кВ
ТС ТС
CН |
Р Р |
CН |
|
Г |
Г |
|
|
КРУ 6-10 кВ |
Н
Рисунок 3.4.
Г– генератор, Р – реактор, СН – собственные нужды, ТС – трансформатор связи,
С– система, Н – нагрузка, КРУ – комплектное распределительное устройство, РУ ВН – распределительное устройство высшего напряжения.
Разновидностью ТЭС являются газотурбинные установки (ГТУ) и парогазовые (ПГУ). В настоящее время в России в эксплуатации находится одна ГТУ мощностью 600 МВт и одна ПГУ мощностью 450 МВт. Их отличает высокая экономичность и экологическая чистота, что позволяет предполагать, что в будущем они найдут более широкое распространение.
Как отмечалось ранее, тепловые электростанции являются основой энергетики и в ближайшие годы безусловно сохранят свои лидирующие позиции.
ТЭС европейской части России находятся на значительном удалении от основных источников органического топлива, расположенных за Уралом, работают в основном на газе и мазуте, транспортировка которых требует меньших затрат. Однако запасы органического топлива не беспредельны и поэтому в будущем все большую роль будут играть атомные электростанции.