Файл: Реферат по дисциплине Введение в направление.docx

Рис. 1.1 Технологическая схема производства и распределения тепловой и электрической энергии

Процесс производства и распределения электрической энергии включает в себя следующие этапы:

• 
  Добычу, транспортировку на склад и приготовление топлива, условно обозначенные как топливная база (ТБ);
  
• 
  Сжигание топлива в котле с преобразованием химической энергии топлива в тепловую энергии топлива в тепловую энергию пара и доведением параметров до требуемых в пароперегревателях;
  
• 
  Пар подается на лопатки турбины (Т), тепловая энергия пара переходит в механическую энергию вращения турбины;
  
• 
  На одном валу с турбиной находится синхронный генератор (СГ), преобразующий механическую энергию вращения в электрическую. В трехфазной статорной обмотке генератора возникает синусоидальная электродвижущая сила за счет вращающегося магнитного поля ротора и при включении нагрузки возникает электрический переменный ток промышленной частоты 50 Гц;
  
• 
  После генератора электрическая мощность поступает в повышающий трансформатор (Т1), где происходит преобразование ее параметров — повышение класса напряжения;
  
• 
  Далее электрическая мощность передается по линиям электропередачи (ЛЭП), обычно на значительные расстояния, к потребителям электроэнергии (ЭП). Перед потреблением электроэнергии выполняется преобразование ее параметров в понижающих трансформаторах (Т2) – снижение класса напряжения.
  

2. ЭЛЕМЕНТЫ ЭНЕРГОСИСТЕМ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА

На электростанции имеется большое хозяйство собственных нужд, служащее для обеспечения нормального технологического цикла.

Классификацию основных типов электростанций можно провести по особенностям технологического процесса производства электроэнергии и используемым видам энергоресурсов.

По виду энергоресурсов можно выделить электростанции, использующие:

• 
  органическое топливо (ТЭС);
  
• 
  ядерное (АЭС);
  
• 
  гидроэнергию (ГЭС);
  
• 
  солнечную энергию (СЭС);
  
• 
  энергию ветра (ВЭС);
  
• 
  тепло подземных вод (ГеоТЭС) и т.д.
  

Особенности технологического процесса производства электроэнергии электростанций зависят от типа первичного двигателя, вращающего генератор переменного тока. По этому признаку электростанции подразделяются:

---

• 
  на конденсационные (КЭС, АКЭС);
  
• 
  теплоэлектроцентрали (ТЭЦ, АТЭЦ);
  
• 
  гидравлические (ГЭС, ГАЭС);
  
• 
  газотурбинные (ГТС);
  
• 
  парогазовые (ПГУ);
  
• 
  магнитогидродинамические (МГДЭС);
  
• 
  дизельные (ДЭС).
  

К КЭС обычно относятся электростанции, потребляющие органическое топливо (уголь, газ, мазут, торф, сланец), турбины которых работают по конденсационному циклу, когда практически весь пар, вырабатываемый парогенератором, конденсируется и его энергия преобразуется в механическую энергию вала турбины, а затем и в электрическую. На ТЭЦ значительная часть тепловой энергии передается по трубам потребителям и используется непосредственно в технологических процессах. И лишь часть тепловой энергии непосредственно преобразуется в электрическую. На ТЭЦ для этого устанавливают турбоагрегаты двух типов: теплофикационные и противодавления.

АЭС используют энергию ядерного горючего, также преобразующегося в тепловую энергию пара. АЭС могут использоваться как КЭС и как ТЭЦ, соответственно они обозначаются АКЭС и АТЭЦ. ГАЭС предназначены, как показано на рис. 1.2, для выравнивания графика нагрузки энергосистемы и являются гидроэлектростанциями с двумя водохранилищами с достаточно большим перепадом высот между верхним и нижним бьефами. ГАЭС в часы максимума электропотребления генерируют электрическую энергию за счет сработки воды верхнего водохранилища в нижнее, а в часы минимума работают как потребители электроэнергии — насосы, закачивающие воду из нижнего бассейна в верхний. При наличии ГАЭС снижается величина необходимой установленной генерирующей мощности в ЭЭС. Газотурбинные станции (ГТС) непосредственно преобразуют энергию сгорания газообразного топлива в механическую и затем — электрическую. Изготавливаются также парогазовые установки (ПГУ) двух типов, работающие по смешанному циклу. Первый тип ПГУ основан на сбросе уходящих газов газовой турбины в паровой котел, где газ сжигается и энергия пара вращает паровую турбину. Во втором типе ПГУ используется высоконапорный парогенератор, пар из которого поступает в паровую турбину, а уходящие газы — в газовую. Таким образом, блок ПГУ включает две турбины газовую и паровую и соответственно два генератора. Особенностью ПГУ является необходимость предварительного разворота газовых турбин. Кроме отмеченных выше типов, имеются нетрадиционные типы электрогенерирующих станций. К ним относятся электростанции с магнитогидродинамическими (МГД) генераторами, приливные электростанции (ПЭС), ветровые, гелиоустановки, установки на биотопливе и т.д. Как в настоящее время, так и в обозримом будущем эти типы электростанций едва ли будут играть существенную роль в энергобалансе страны.

---

Все виды тепловых электростанций, включая атомные, обладают достаточно низким коэффициентом полезного действия (КПД) по теплу. Использование электростанций для теплофикации позволяет повысить полный КПД. В табл. 1.1 приведены ориентировочные значения КПД электроустановок.

Таблица 1.1

Коэффициенты полезного действия электроустановок

№ п/п	Электроустановка	КПД, %
1	Линия электропередачи	95-99
2	Синхронный генератор	95-98
3	Парогазовая установка (полный)	83-88
4	Теплоэлектроцентраль на органическом топливе	70-75
5	Парогазовая установка (электрический)	55-60
6	Теплоэлектроцентраль на ядерном топливе	53-58
7	Конденсационная станция на органическом топливе	37-42
8	Конденсационная станция на ядерном топливе	30-35

Электрические станции, как правило, объединены в единую электроэнергетическую систему, работа электростанций в рамках объединения имеет ряд преимуществ по сравнению с их раздельной работой. При объединении электростанций в энергосистему достигается:

• 
  снижение суммарного резерва мощности;
  
• 
  уменьшение суммарного максимума нагрузки;
  
• 
  взаимопомощь в случае неодинаковых сезонных изменений мощностей электростанций;
  
• 
  взаимопомощь в случае неодинаковых сезонных изменений нагрузок потребителей;
  
• 
  взаимопомощь при ремонтах;
  
• 
  улучшение использования мощностей каждой электростанции;
  
• 
  повышение надежности электроснабжения потребителей;
  
• 
  возможность увеличения единичной мощности агрегатов и электростанций;
  
• 
  возможность единого центра управления;
  
• 
  улучшение условий автоматизации процесса производства и распределения электроэнергии.
  

В табл. 1.2 приведена ориентировочная структура установленных мощностей электростанций России.
Таблица 2.2

Структура установленных мощностей электростанций России

№ п/п	Электроустановка	Установленная мощность, %
1	Тепловые электростанции	68
2	Гидроэлектростанци	18
3	Атомные электростанции	12
4	Нетрадиционные электростанции	2

---

4. НАДЕЖНОСТЬ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СЕТЯХ

   1. ЧТО ТАКОЕ НАДЕЖНОСТЬ

Надежность в эксплуатации электрооборудования систем электроснабжения является одним из важнейших факторов, оказывающих существенное влияние на экономические показатели энергокомплексов страны.

Cтоимость прекращения подачи электроэнергии в случае аварийного простоя составляет значительную часть суммарных затрат на изготовление и монтаж сети электроснабжения, а для населения такая авария приводит к большим моральным потрясениям. В связи с этим, вопросы совершенствования методов эксплуатации электрооборудования в системах электроснабжения различного уровня являются особенно актуальными. Поэтому особенностью современной электроэнергетики являются повышенные требования к надежности энергоснабжения и качеству электроэнергии.

Прогнозирование надежности объектов энергетических систем, а также разработка стратегий и планирование, модернизация и ремонт электрооборудования – приоритетные задачи государства. Современный подход к решению этих вопросов базируется на применении методов теории надежности и оптимизации работы сложных технологических объектов.

Анализ свода рекомендуемых терминов в надежности электроэнергетических систем показывает, что если для описания надежности элементов электроэнергетических систем и их электрических сетей формулировки в предложенных терминах вполне адекватно описывают свойства энергетического и электросетевого оборудования, как элементов, то для описания надежности электроэнергетической системы, как системы, эти термины неполны, а иногда даже искажают технологическую сущность описываемых систем.

Принятая формулировка: Надежность - свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения его эксплуатационных показателей в установленных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям применения, техни­ческого обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Поэтому более полная формулировка «надежности электроэнергетической системы» звучит следующим образом: «Согласно основным положениям теории надежности под надежностью работы электроэнергетической системы следует понимать ее свойство сохранять способность выполнения предназначенных функций в любом интервале времени независимо от воздействия внешних условий».

---

Для надежного электроснабжения необходимо, чтобы все элементы электроустановок, включая генераторы, трансформаторы, фидеры, средства автоматики, защиты и распределения, бесперебойно работали. Каждый из элементов электроустановки вносит свой вклад в надежность электроснабжения.

2. НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Надежность любой системы – это ее свойство выполнять заданные функции в заданном объеме и требуемого качества при определенных условиях функционирования. Применительно к системам электроснабжения (СЭС) одной из основных функций является бесперебойное снабжение потребителей электроэнергией в необходимом количестве и установленного качества. Для характеристики надежности объектов энергетики определяются основные показатели надежности (параметр потока отказов, время восстановления) и вспомогательные (частота ремонтов и их продолжительность). Показатели надежности определяются для узла нагрузки главной схемы СЭС с учетом режима работы СЭС (нормальный, аварийный, послеаварийный).

• 
  Основные способы повышения надежности СЭС:
  
• 
  повышение надежности источников питания;
  
• 
  повышение надежности отдельных элементов СЭС;
  
• 
  уменьшение числа последовательно включенных элементов в СЭС;
  
• 
  усовершенствование релейной защиты и автоматики СЭС;
  
• 
  совершенствование системы технического обслуживания и ремонта;
  
• 
  повышение квалификации обслуживающего персонала.
  

Таким образом, повышение надежности СЭС является комплексной задачей, которая может быть решена на основе технологического и экономического анализа режимов СЭС, условий ее функционирования.

Одним из основных условий функционирования электроустановок и СЭС в целом является надежная работа при воздействии условий окружающей природной среды (погодно-климатические условия) и техникотехнологических условий. Поэтому при выборе элементов СЭС необходимо учитывать как климатические условия эксплуатации (макроклимат, включая загрязнение окружающей среды), так и технико-технологические условия эксплуатации (микроклимат: температуру, влажность, запыленность, агрессивную среду и пожаро- и взрывоопасные зоны).

Безопасность СЭС – это свойство СЭС сохранять с некоторой вероятностью безопасное состояние при выполнении заданных функций в условиях, установленных нормативно-технической документацией (монтаж, эксплуатация и проведение ремонтных работ).

---