Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Электроэнергия - широко распространенный термин, используемый для определения количества энергии, отдаваемой электростанцией в электрическую сеть или получаемой из сети потребителем.
Электроэнергия обладает замечательными свойствами, которые и обеспечивают возмож-
ность её повсеместного применения.
Простота производства
. В мире функционирует огромное множество разнообразных ге-
нераторов электроэнергии.
Передача на большие расстояния
. Электроэнергия транспортируется по высоковольтным
линиям электропередачи без существенных потерь.
Преобразование в другие виды энергии
. Электроэнергия легко преобразуется в механиче-
скую энергию (электродвигатели), внутреннюю энергию (нагревательные приборы), энер-
гию света (осветительные приборы) и т. д.
Распределение между потребителями
. Специальные устройства позволяют распределять
электроэнергию между потребителями с самыми разными ¾запросами¿ промышленны-
ми предприятиями, городскими электросетями, жилыми домами и т. д.
Потребители (приемники) ЭЭ различают по режиму работы, назначению, исполнению, потребляемой мощности, частоте потребляемого тока, условиям работы, ответственности.
В настоящее время появились новые потребители ЭЭ. К ним относят: электрические печи и электротермические установки, руднотермические печи, прокатные станы, электрифицированный транспорт, электрофизические установки (ускорители, лазеры), газонефтетрубопроводы, компрессорные станции и др. Бурно развивается электрификация сельского хозяйства, на долю которого приходится 80 % всех распределительных сетей.
Потребители ЭЭ в зависимости от режима и условий работы могут получать питание от электрических сетей переменного или постоянного тока и работать в различных условиях: на открытом воздухе, в закрытых помещениях, при повышенной влажности, агрессивности внешней среды, больших изменениях температуры и т. д.
По обеспечению надежности электроснабжения все потребители ЭЭ разделяют на три категории.
К I категории относят электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей и значительный ущерб народному хозяйству. Из электроприемников I 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. Электроснабжение этой группы осуществляется от трех независимых взаимно резервирующих источников питания.
Ко II категории относят электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.
К III категории относят все остальные электроприемники, электроснабжение которых может выполняться от одного источника питания при условии, что его перерывы, необходимые для ремонта и замены поврежденного элемента, не превышают одних суток.
Электрическая нагрузка отдельных потребителей, а следовательно, и суммарная их нагрузка, определяющая режим работы электростанций в энергосистеме, непрерывно меняются. График нагрузки представляет собой диаграмму изменения мощности (тока) электроустановки во времени (режим ее работы).
Для регулирования графиков нагрузки выполняют следующее: подключение нагрузки ночью (насосные, гидроаккумулирующие станции в насосном режиме, зарядные станции, теплоаккумулирующие водонагревательные установки) и сезонных потребителей в момент провалов графиков (полив, орошение, кондиционеры, электрокалориферы); увеличение числа рабочих смен на промышленных предприятиях; смещение начала работы смен и предприятий; разнесение выходных дней; введение зимнего и летнего времени; усовершенствование тарифной системы и введение различных тарифов оплаты за электроэнергию днем и ночью.
График нагрузки представляет собой диаграмму изменения мощности (тока) электроустановки во времени (режим ее работы).
Рис.1. Суточный график активной (Р), реактивной (Q) нагрузки.
Ступенчатый суточный график активной нагрузки потребителя с различными электроустановками показан на рис. 1. Выравнивание графиков нагрузки – одна из важнейших задач в энергосистемах, в том числе и в распределительных сетях, поэтому все страны для экономии топливно-энергетических ресурсов стремятся использовать электроэнергию во внепиковое (особенно ночное) время.
Электрическую энергию (ЭЭ) производят на электрических станциях с помощью электрических генераторов, вращаемых первичными двигателями – паровыми машинами или турбинами, гидравлическими турбинами, двигателями внутреннего сгорания и т. д.
Электрические станции разделяют по особенностям технологического процесса преобразования энергии и виду используемого энергетического ресурса. Более 80 % ЭЭ вырабатывается тепловыми электростанциями на органическом топливе, остальная – гидравлическими и атомными электростанциями. Использование для производства других источников энергии (солнце, ветер, морские приливы, геотермальные воды и др.) пока ограничено только опытными или опытно-промышленными установками.
В России (в том числе РТ) и большинстве других стран для производства и распределения ЭЭ принят трехфазный переменный ток частотой 50 Гц, что объясняется большей экономичностью и эффективностью ее передачи на значительные расстояния, а также использованием в качестве электропровода простых и надежных асинхронных электродвигателей.
Выгодно сооружать крупные электростанции (сотни тысяч кВт), так как себестоимость ЭЭ на них значительно ниже, чем на мелких. Наибольший эффект дает сооружение электрических станций вблизи потребителей. Однако источники энергии (месторождения нефти, газа, угля, гидроэнергия) находятся в отдалении от городов, населенных пунктов. Перевозка топлива на железнодорожном, водном и других видах транспорта чрезвычайно дорога, поэтому строительство электростанций ведется, как правило, вблизи источников энергоресурсов, а передача ЭЭ осуществляется по линиям электропередачи (ЛЭП) высокого напряжения.
По типу первичного двигателя тепловые электростанции подразделяют на паротурбинные, газотурбинные и дизельные. В последнее время все чаще применяют комбинированные схемы с паротурбинными и газотурбинными двигателями, называемые парогазовыми энергоустановками. Дизельные электростанции используют в качестве автономных источников для резервирования электроснабжения особо ответственных потребителей, а также для производства электроэнергии в зонах, где отсутствует централизованное электроснабжение от энергосистемы.
На тепловых электростанциях в качестве топлива применяют уголь, торф, горючие сланцы, газ, мазут. Энергия сжигаемого топлива преобразуется в паровом котле в энергию водяного пара, приводящего во вращение турбоагрегат (паровую турбину, соединенную с генератором).
Атомные электростанции – это тепловые электростанции, которые используют тепловую энергию ядерных реакций. Одним из основных элементов атомных электростанций является реактор, в котором имеются замедлитель нейтронов и теплоноситель.
Гидроэлектростанции предназначены для выработки ЭЭ и сооружаются часто в составе гидротехнических комплексов, одновременно решающих задачи улучшения судоходства, ирригации, водоснабжения, защиты от паводков и др. На гидроэлектростанциях вырабатывается около 15 % всей ЭЭ, производство которой осуществляется за счет энергии падающей воды.
Поиски альтернативного горючего ведутся во многих странах, каждая из которых использует наиболее доступное и дешевое сырье. Бразильцы, например, добавляют в бензин этанол, произведенный из сахарного тростника, японцы — полученный из риса, североамериканцы — из кукурузы. А вот в Саудовской Аравии ведутся опыты по созданию автомобильного топлива из фиников. Среди других альтернативных источников энергии пристальное внимание, как и прежде, уделяется солнечной энергии. Развитие мобильных технологий заставляет разработчиков уделять больше внимания питанию портативных устройств. Сегодня в этом сегменте рынка практически безраздельно господствуют химические источники тока — гальванические элементы и аккумуляторы.
Энергетические Системы - Системы Электроэнергии, компоненты, которые преобразовывают другие типы энергии в электрическую энергию и передают эту энергию потребителю.
Структуры всех энергетических систем аналогичны.
1. Возможность увеличения единичной мощности генераторов и электростанции. Это снижает стоимость 1 кВт установленной мощности, позволяет резко повысить производительность электромашиностроительных заводов при тех же производственных площадях и трудозатратах.
2. Значительное повышение надежности электроснабжения потребителей.
3. Повышение экономичности работы различных типов электростанций, при этом обеспечиваются наиболее эффективное использование мощности ГЭС и более экономичные режимы работы ТЭС;
4. Снижение необходимой резервной мощности на электростанциях.
График построен для 41-часовой рабочей недели в условиях восьмичасового рабочего и двух выходных дней. При этом характерно резкое
изменение нагрузки в субботние (до 40%) и особенно в воскресные дни (до 20%). Характерно также некоторое снижение промышленной нагрузки.
На всех уровнях Энергосистемы обеспечивается круглосуточное диспетчерское управление. Дежурные диспетчеры следят за соблюдением режима и соответствием его заданным планам-графикам и осуществляют их оперативную корректировку при изменении условий работы энергосистем. Диспетчеры руководят также работой по восстановлению нормального режима энергосистем при авариях. Диспетчерские пункты оснащены комплексом средств связи, телемеханики, автоматики и вычислительной техники. Схема и режим основной электрической сети и энергетических объектов отображаются на мнемонических схемах диспетчерского щита и на пультах управления, оснащенных устройствами телеизмерений и телесигнализации.
Защитное заземление - это соединение корпусов электрооборудования, защитных оболочек электропроводки с проводником, имеющим электрический потенциал земли.
Согласно ГОСТ 12.1.030-81 и ПУЭ защитное заземление и зануление требуется выполнять при напряжении 380 В и выше переменного тока и от 110 до 440 В постоянного тока при работах в условиях повышенной опасности и особо опасных (ГОСТ 12.1.013-78). Величины сопротивления защитного заземления установлены ПУЭ. Электроустановки от 110 до 750кВ должны иметь защитное заземление сопротивлением не более 0,5 Ома, а на территории, занятой оборудованием, должно быть выполнено выравнивание потенциалов.
В электрических установках выше 1000В в сети с изолированной нейтралью сопротивление заземлителя должно быть: Rз = 250/Jз , где Jз - расчетная сила тока замыкания на землю, А. Если используется одновременно электрическая установка до 1000 В, то: Rз = 125/Jз
В зависимости от режима нейтрали электрические сети разделяют на четыре группы:
1)сети с незаземленными (изолированными) нейтралями;
2) сети с резонансно-заземленными (компенсированными) нейтралями;
3) сети с эффективно заземленными нейтралями;
4) сети с глухозаземленными нейтралями.
Согласно требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ, гл. 1.2).
Сети с номинальным напряжением до 1 кВ, питающиеся от понижающих трансформаторов, присоединенных к сетям с Uном> 1 кВ, выполняются с глухим заземлением нейтрали.
Сети с Uном до 1 кВ, питающиеся от автономного источника или разделительного трансформатора (по условию обеспечения максимальной электробезопасности при замыканиях на землю), выполняются с незаземленной нейтралью.
Сети с Uном = 110 кВ и выше выполняются с эффективным заземлением нейтрали (нейтраль заземляется непосредственно или через небольшое сопротивление).
В установках с большими токами замыкания на землю нейтрали присоединены к заземляющим устройствам непосредственно или через малые сопротивления. Такие установки называются установками с глухозаземленной нейтралью.
В установках, имеющих малые токи замыкания на землю, нейтрали присоединены к заземляющим устройствам через элементы с большими сопротивлениями. Такие установки называются установками с изолированной нейтралью.
В установках с глухозаземленной нейтралью всякое замыкание на землю является коротким замыканием и сопровождается большим током.
В котел Кт подается топливо (уголь, газ, торф, сланцы), подогретый воздух и питательная вода (ее потери компенсируют химически очищенной водой ХОВ). Подача воздуха осуществляется дутьевым вентилятором ДВ, питательной воды – питательным насосом ПН. Образующиеся при сгорании топлива газы отсасываются из котла дымососом Д и выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу высотой 100-250 м. Острый пар из котла подается в паровую турбину Тб, где, проходя через ряд ступеней, он совершает механическую работу – вращает турбину и жестко связанный с ней ротор генератора. Отработанный пар конденсируется в конденсаторе К, благодаря пропуску через него значительного количества холодной (5÷25°С) циркуляционной воды (расход этой воды в 50- 80 раз больше расхода пара через конденсатор).
В отличие от КЭС, на ТЭЦ имеются значительные отборы пара, частично отработанного в турбине, на производственные и коммунально-бытовые нужды.
Коммунально-бытовые потребители обычно получают тепловую энергию от сетевых подогревателей (бойлеров) СП.
При снижении электрической нагрузки ТЭЦ ниже мощности на тепловом потреблении необходимая для потребителей тепловая энергия может быть получена с помощью редукционно-охладительной установки РОУ, питающейся острым паром котла. Чем больше отбор пара из турбины для теплофикационных нужд, тем меньше тепловой энергии уходит с циркуляционной водой и тем выше КПД электростанции. Следует отметить, что во избежание перегрева хвостовой части турбины через нее должен быть обеспечен во всех режимах пропуск определенного количества пара.
Мощность ГЭС зависит от расхода воды через турбину Q и напора Н (перепада уровней воды).
В естественных условиях концентрированные в определенном месте напоры встречаются крайне редко. Их могут создавать лишь водопады. Равнинные реки имеют обычно уклон свободной поверхности воды 5-10 см/км, а горные – 5-10 м/км. Поэтому ГЭС строят по плотинной или деривационной схеме. Плотинная схема предусматривает сооружение плотины, перегораживающей в выбранном створе русло реки. В результате создается разность уровней воды по сторонам плотины: верхнего (УВБ) и нижнего (УНБ) бьефа. На горных реках с большими уклонами концентрация напора осуществляется по деривационной схеме. В выбранном створе реки возводится плотина, создающая небольшой подпор и сравнительно малое водохранилище. Из него через водоприемник вода направляется в искусственный водовод – деривацию в виде открытого канала, туннеля или трубопровода. Из деривации вода поступает по практически вертикальным водоводам к турбинам ГЭС. В этой схеме напор создан не плотиной, а деривацией.
Атомные электростанции по принципу своей работы также можно отнести к ТЭС, с тем лишь отличием, что в качестве топлива используется радиоактивное топливо (обогащенный уран). АЭС проектируются и сооружаются с реакторами различного типа на тепловых и быстрых нейтронах по одноконтурной, двухконтурной или трехконтурной схеме. АЭС могут производить как электрическую, так и тепловую энергию.
Упрощенная схема двухконтурной АЭС.
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.
М. г. состоит (рис. 1) из генератора (нагревателя, источника) рабочего тела, в к-ром рабочее тело нагревается до необходимой темп-ры (тв. топливо переходит в газ и ионизуется) и разгоняется до требуемых скоростей; МГД-канала, в к-ром движется рабочее тело (плазма или проводящая жидкость) и происходит отвод генерируемой электроэнергии контактным (с помощью электродов) или индукционным (вторичные обмотки) способами; магн. системы, в магн. поле " к-рой происходит пондеромоторное торможение рабочего тела.
Рис. 1. Схема плазменного МГД-генератора: 1 — генератор плазмы; г — сопло; 3 — МГД-канал; 4 — электроды с последовательно включённой нагрузкой; 5 — магн. система, создающая тормозящее магн. поле; Rн — нагрузка.