Производство электроэнергии менеджеры
.pdf
Рис. 1
Нагрузка электрической системы должна быть распределена между всеми ЭС, суммарная установленная мощность которых Рнг max несколько превышает наибольший максимум системы.
Покрытие базовой части суточного графика возлагают:
1.На ТЭЦ, максимальная экономичность которых имеет место при соответствии тепловой и электрической нагрузок.
2.На АЭС, регулирование мощности которых затруднительно.
3.На ГЭС в размере, соответствующему минимальному пропуску воды,
необходимо по санитарным требованиям и условиям судоходства. Во время паводка участие ГЭС в покрытие базовой части графика нагрузки может быть увеличено с тем, чтобы не сбрасывать бесполезно избыток воды.
Покрытие пиковой части графика возлагают на ГЭС и ГАЭС, агрегаты которых допускают частые включения и отключения, быстрое изменение нагрузки. Остальная часть графика может быть покрыта КЭС, работа которых наиболее экономична при равномерной нагрузке. Эта нагрузка частично выравнивается ГАЭС при работе их в насосном режиме.
41
Чем не равномернее график нагрузки, тем большую мощность должны иметь ГАЭС и ГЭС. В этом случае обеспечится экономичная работа КЭС без резкого снижения их нагрузки в ночные часы.
42
Лекция 5
Резервы генерирующей мощности ЭС
Для обеспечения нормальной работы энергосистемы установленная мощность ЭС Ру должна превышать наибольшую нагрузку системы. Мощность,
равная Ру - Рн.г .max представляет сбой некоторый запас установленной мощности,
необходимый для резервирования агрегатов ЭС в случае их повреждения или для проведения плановых ремонтов.
Резервная мощность подразделяется на вращающийся или горячий резерв и холодный резерв. Вращающийся резерв сосредоточен в агрегатах, нагрузка которых меньше их номинальной мощности; холодный резерв – это мощность в неработающих агрегатах, которые в случае необходимости могут быть быстро введены в работу.
С учетом резервной мощности, а также требований устойчивости и надежности работы энергосистем, мощность наиболее мощного агрегата в ней,
как показывает опыт эксплуатации, не должна превышать 2% установленной мощности энергосистемы. Мощность наиболее крупной ЭС по тем же соображениям не должна превышать 8-12% установленной мощности энергосистемы.
Практика эксплуатации энергосистем показала, что резервная мощность должна быть не менее 10-15% суммарной установленной мощности. Увеличение резервной мощности ведет к ухудшению технико-экономических показателей энергосистемы, а ее уменьшение – к понижению надежности электроснабжения потребителей.
Показатели качества электроэнергии
43
Под качеством электроэнергии понимают степень соответствия напряжения и частоты нормированным значениям, установленные ГОСТ 1310997. В международной практике показатели качества электроэнергии (ПКЭ)
оцениваются с позиций электромагнитной совместимости (ЭМС) технических средств. ЭМС – способность электрооборудования нормально функционировать в данной электромагнитной среде, не подвергаясь действию электромагнитных помех и не внося таковых в эту среду. ПКЭ, установленные ГОСТ 13109-97,
включает в себя следующие показатели:
1. Отклонение напряжения – это изменение напряжения по отношению к номинальному значению в определенной точке сети под влиянием изменяющейся нагрузки или устройств регулирования напряжения
δUу U Uном 100%.
Uном
2. Колебания напряжения – быстрые изменения действующего
(амплитудного) значения напряжения в результате изменений резкопеременной нагрузки, %:
Ut Umax Umin 100%.
Uном
3. Несинусоидальность или коэффициент искажения синусоидальности,
кривой напряжения характеризует отклонение формы кривой от синусоидальной, из-за наличия нелинейных элементов (преобразователи,
сталеплавильные печи и др.) %:
|
40 |
|
|
U(2n ) |
|
kU |
n 2 |
100%, |
|
||
|
U(1) |
|
где: n 2 40 - порядок гармоник, кратных основной частоте, учитываемых при расчетеkU ; U( n ) - напряжение n-ой гармоники, U(1) - напряжение основной
44
частоты. Если kU 5%, то форма кривой считается практически
синусоидальной.
4. Отклонение частоты – это ее изменение в электроэнергетических системах в результате изменения частоты вращения оборотов синхронных генераторов электростанций, под воздействием изменения баланса генерирующей и потребляемых мощностей, %:
f f fном 100%.
fном
fном =50 Гц
Отклонения частоты в нормальном режиме допускается в пределах ±0,1 Гц. 5. Провал напряжения – внезапное (в теч. 10 мс) снижение напряжения до значения ниже 0,9Uном с последующим его восстановлением до первоначальных значений. Зачастую причиной провала являются КЗ. Глубина провала в данной
точке сети зависит от нагрузки сети и расположения средств защиты, %
δUп Uном Umin 100%
Uном
Длительность провала напряжения определяется суммарным временем срабатывания средств защиты.
Требования к надежности электроснабжения.
Согласно Правилам Устройства Электроустановок (ПУЭ) приемники электроэнергии делятся на три категории.
1. Электроприемники 1 категории – это те, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного
45
технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.
Из состава электроприемников 1 категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.
2.Электроприемники 2 категории это те, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.
3.Электроприемники 3 категории – это все остальные приемники.
Электроприемники 1 категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников энергии, и перерыв их электроснабжения от одного из источников энергии может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.
Для снабжения особой группы электроприемников 1 категории должен быть предусмотрен третий независимый источник питания. В качестве его, а также в качестве второго независимого источника для остальных электроприемников 1
категории могут быть использованы местные ЭС, ЭС энергосистем, специальные агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т.д.
Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить необходимую непрерывность технологического процесса или если резервирование экономически нецелесообразно, то должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, установкой специальных устройств безаварийного останова технологического процесса и т.д.
Электроприемники 2 категории рекомендуется обеспечивать энергией от двух независимых взаимно резервирующих источников энергии. Для этих
46
электроприемников при нарушении снабжения от одного источника энергии допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного источника энергии. Допускается питание по одной воздушной линии, в
том числе с кабельной вставкой, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 суток.
Для приемников 3 категории электроснабжение может выполняться от одного источника энергии при условии, что перерывы снабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.
Основные требования к электрическим схемам соединений
Электроустановки, включая электрическую часть электростанций и ПС,
выполняются по определенным схемам, отражающим внутреннюю структуру и взаимосвязь элементов электроустановки. Схема электрических соединений – это чертеж, на котором изображены элементы электроустановки, соединенные между собой. Различают главные схемы и схемы собственных нужд. Главные схемы отображают цепи, по которым обеспечивается передача энергии от источников к приемникам в соответствии с назначением электроустановки, а схемы собственных нужд – цепи, по которым обеспечивается питание потребителей СН станций.
К схемам электросоединений и конструкциям распределительных устройств ЭС и ПС предъявляются следующие требования: надежность и экономичность работы; оперативная гибкость, т.е. приспособляемость к изменяющимся условиям работы; безопасность обслуживания; возможность расширения; экологическая чистота, т.е. малое влияние на окружающую среду в виде шума, сильных электрических и магнитных полей, выбросов вредных веществ и т.д.
47
На выбор главных схем электрических соединений станций и подстанций влияет ряд факторов: 1.тип электростанций; 2.число и мощность генераторов и силовых трансформаторов; 3.характер и мощность местной нагрузки; 4.категория потребителей; 5.роль ЭС в энергосистеме, значение резерва мощности в системе,
пропускная способность внутрисистемных и межсистемных связей, прогноз развития; 6.схемы и напряжения прилегающих электрических сетей энергосистемы; 7.уровень токов коротких замыканий; 8.наличие площадей для сооружения РУ и т.д.
На ЭС устанавливаются трехфазные двухобмоточные трансформаторы, а
также трех- и однофазные автотрансформаторы (АТ). Для крупных блоков допускается параллельное включение под один выключатель 2-х трехфазных двухобмоточных трансформаторов. Мощность повышающих трансформаторов должна быть достаточной для выдачи всей избыточной мощности электростанции в сети повышенных напряжений в часы минимума местной нагрузки.
На ПС устанавливаются трехфазные двухобмоточные и трехобмоточные трансформаторы или АТ.
Схемы собственных нужд выбираются в зависимости от состава, мощности механизмов собственных нужд, требований к надежности электроснабжения.
Схемы электрических соединений могут быть выполнены в однолинейном или трехлинейном изображении. В однолинейных схемах все соединения показаны только для одной фазы. Они используются наиболее широко при проектировании, расчетах режимов, разработке схем релейной защиты и автоматики. В процессе эксплуатации применяются упрощенные однолинейные схемы, называемые оперативными. В них для наглядности показано только основное оборудование. А положение выключателей и разъединителей соответствует действительному в момент составления схемы.
48
Трехлинейные схемы составляют для всех трех фаз с указанием на них всех соединений вторичных цепей и применяют при монтажных работах,
эксплуатационных проверках и ремонтах отдельных фаз.
49
Лекция 6
Газотурбинные электростанции В основе газотурбинной электростанции лежит газотурбинная установка
(ГТУ), по принципу работы схожая с авиационным газотурбинным двигателем.
Рабочим телом ГТУ являются продукты сгорания топлива.
Упрощенная схема газотурбинной установки.
Процесс осуществляется следующим образом: воздух нагнетается из окружающей среды с помощью компрессора в камеру сгорания. Туда же подается топливо. В камере сгорания происходит воспламенение и горение топлива. То есть химическая энергия горения преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания. Температура продуктов сгорания составляет 800 С. Далее продукты сгорания с высоким давлением и температурой поступают в турбину, где,
расширяясь и охлаждаясь, отдают энергию колесу турбины, приводя его во вращение. Часть механической энергии вращения колеса турбины затрачивается на привод воздушного компрессора и топливного насоса, но основная передается генератору для преобразования в электрическую. Пусковой двигатель М необходим для начального разгона и запуска газотурбинной установки.
Коэффициент полезного действия газотурбинных установок с агрегатами 25-100 МВт составляет 29-34%. Они используются в энергосистемах в качестве резервных автономных источников энергии, а также в качестве источников для покрытия пиковой части графиков нагрузки. Так как отработанный газ из турбины имеет высокую температуру, то его обычно используют для целей теплофикации.
50