- •(55) Типы гидроэнергетических установок (гэс, гаэс, пэс, нс). Основные параметры гидротурбин.
- •Основные параметры гидротурбин.
- •(56) Классификация гидротурбин (класс, тип, конструктивная схема).
- •(58) Основные рабочие органы гидротурбинных установок (конструкция, назначение).
- •(58) Характерисики турбин. Гух. Сущность явления кавитации в гидротурбинах.
- •(59) Регулирование расхода и мощности турбины. Потери энергии в проточном тракте турбины. Отсасывающие трубы гидротурбин.
- •1. (49) Воздушные и вакуумные высоковольтные выключатели (назначение, конструкция, особенности гашения дуги, достоинства и недостатки)
- •2. (50) Масляные и элегазовые высоковольтные выключатели(назначение, конструкция, особенности гашения дуги, достоинства и недостатки).
- •3. (51) Конструкция и принцип действия высоковольтных аппаратов применяемых для защиты электрооборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений
- •4. (52) Назначение,конструкция и принцип действия разъединителей, отделителей, короткозамыкателей.
-
(55) Типы гидроэнергетических установок (гэс, гаэс, пэс, нс). Основные параметры гидротурбин.
ГЭС – Гидроэлектростанции сооружаются на реках и используют для выработки электроэнергии энергию речного водотока. В России действуют 64 ГЭС мощностью выше 30 МВт, в т.ч. 23 ГЭС мощностью 300 МВт и более. Выработка электроэнергии ГЭС эквивалентна 60 млн. т. у. т. в год.
ГАЭС – Гидроаккумулирующие электростанции предназначаются для покрытия пиков графика электрической нагрузки в период глубоких провалов нагрузки. ГАЭС использует воду накопленную в водохранилище. Этим водохранилищем (верхний бассейн) может быть озеро, море или искусственный бассейн. Такое водохранилище нуждается в подпитке лишь на потери – фильтрацию воды, испарение.
ПЭС – Приливные электростанции. ПЭС для выработки электроэнергии используют энергию морских приливов и отливов. Приливы являются следствием взаимного притяжения системы Земля – Луна – Солнце. Они поднимают уровень морей у берегов до нескольких метров, с периодичностью 12 часов 25 минут.
НС-насосная станция - комплексная система для перекачки жидкостей из одного места в другое, включает в себя здание и оборудование: насосные агрегаты — насосы, трубопроводы и вспомогательные устройства. Используются в качестве инфраструктуры для нужд водоснабжения, канализации и т. д. Также используются для удаления воды на территориях в низменности, обводненных в результате прорыва воды или наводнения.
Основные параметры гидротурбин.
а) Полная удельная энергия жидкости , м
б) Напор брутто – разность отметок ВБ и НБ. Нбр на станции представляет собою разность отметок верхнего и нижнего бьефов, когда расход через турбины равен нулю, т.е. статический напор ГЭС: Нст = zвб – zнб
При работающих турбинах НБР определяется как разность полных удельных энергий потока в верхнем и нижнем бьефах, рисунок 3.1.
НБР = ЕА – ЕБ = (zА + + ) – (zВ + + )
в) Напор нетто (турбины) – разность полных удельных энергий во входном и выходном сечении турбины
Полезный (рабочий) напор на турбине напор нетто Нн меньше напора брутто на ГЭС при тех же отметках верхнего и нижнего бьефов на величину потерь энергии в подводящих устройствах hА-1 и представляет собою разность удельных энергий потока на входе и на выходе из турбины, т. е. это рабочий напор на турбине.
НН =НБР – hПОТ = Е1 – ЕВ = (z1 + + ) – (zВ + + )
Расчетным напором турбины называется наименьший напор, при котором можно получить номинальную мощность турбины. При напорах выше расчетного турбина может развивать мощность больше номинальной.
г) Объемный расход Q, м3/с, представляет собой количество воды, проходящей через турбину за одну секунду (включая объемные протечки и собственные нужды). При проектировании гидротурбины необходимо знать следующие величины расхода: расчетный расход QР, максимальный расход QМАКС и расход холостого хода QХХ.
Расчетный расход QР — это расход через турбину при расчетных значениях напора, мощности и синхронной частоте вращения турбины. Максимальный расход через турбину QМАКС может иметь место при минимальном напоре для обеспечения заданной мощности турбины. Расход холостого хода QХХ — это величина расхода при расчетном напоре НР и синхронной частоте вращения, когда полезная нагрузка на турбине равна нулю.
д) Мощность N, кВт. Подводимая мощность к турбине представляет собою гидравлическую мощность потока на входе в турбину: Nп = = 9,81QHН, кВт.
Эффективная мощность турбины — это механическая мощность на валу турбины, которая является суммой мощности, замеренной на зажимах генератора; механических и электрических потерь в генераторе; потерь в подпятнике; мощности, потребляемой вспомогательными механизмами. Эффективная мощность турбины: NЭФ = 9,81QННηТ
Расчетная мощность турбины NР — это мощность, которую она развивает при выбранном диаметре рабочего колеса и расчетных величинах напора и частоты вращения. Гидротурбину проектируют и изготавливают на расчетную мощность.
В процессе преобразования гидравлической энергии потока в механическую часть энергии в гидротурбине неизбежно теряется.
е) В результате механическая мощность турбины NЭФ меньше подводимой мощности. Отношение мощности на валу гидротурбины к подводимой мощности потока называется полным КПД гидротурбины: ηТ = (NЭФ/ NП)*100%
КПД турбины определяется ее режимом работы. Режим, при котором КПД турбины достигает максимального значения, называется оптимальным. Режим (Np, Нр), на который рассчитывают турбину и определяют ее основные параметры, называется расчетным. В зависимости от типа турбины, ее размеров, качества изготовления и других факторов КПД мощных гидротурбин на оптимальном режиме достигают 93—95%, снижаясь на нерасчетных режимах.
Так как в генераторе при преобразовании механической энергии в электрическую возникают электрические, механические и другие потери, то КПД гидроагрегата: ηАГР = ηТ• ηГ
Коэффициент полезного действия генератора ηГ = 96 ÷ 98% для средних и мощных генераторов и мало изменяется при изменении нагрузки.
ж) Так как гидротурбина соединена с синхронным генератором переменного тока, то ее частота вращения должна быть строго определенной, т. е. синхронной. Ее определяют, пользуясь зависимостью: f =
частота переменного тока принята f = 50 гц, тогда синхронная частота вращения гидроагрегата: n = , об/мин, где p — число пар полюсов генератора.
Расчетная частота вращения nР равна синхронной частоте вращения, на которую гидротурбина проектируется.
Частота вращения холостого хода nХХ — это частота вращения возбужденного генератора, отключенного от системы.
Разгонная частота вращения nРАЗГ – максимальное число оборотов, достигаемое агрегатом при полном сбросе нагрузки и при полностью открытом направляющем аппарате (для поворотно-лопастных гидротурбин — промежуточное положение лопаток направляющего аппарата и лопастей рабочего колеса).