СВЕДЕНИЯ О ПРОИЗВОДСТВЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 1 ТИПЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

1 ТИПЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

В настоящее время электрическую энергию производят на электростанциях с помощью электрических генераторов, вращаемых первичными двигателями - паровыми машинами или турбинами, гидравлическими турбинами, двигателями внутреннего сгорания.

Электрические станции разделяют по особенностям технологического процесса преобразования энергии и виду используемого энергетического ресурса. Более 80% станций 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 и большинстве других стран для производства и распределения электроэнергии принят трехфазный переменный ток частотой 50 Гц, что объясняется большей экономичностью ее передачи на большие расстояния, а также использованием в качестве электропровода надежных асинхронных двигателей переменного тока.

Выгодно сооружать крупные электростанции (сотни тысяч кВт), так как себестоимость электроэнергии на них значительно ниже, чем на мелких. Наибольший эффект дает сооружение электрических станций вблизи потребителей. Однако источники энергии (месторождения нефти, газа, угля) находятся в отдалении от городов.

Перевозка топлива на железнодорожном, водном и других видах транспорта чрезвычайно дорога, поэтому строительство электростанций ведется, как правило, вблизи источников энергоресурсов, а передача электроэнергии осуществляется по воздушным линиям электропередачи (ЛЭП) высокого напряжения (рис. 1.1).

По типу первичного двигателя тепловые электростанции подразделяют на паротурбинные, газотурбинные и дизельные. Все чаще применяют комбинированные схемы с паротурбинными и газотурбинными двигателями - парогазовыми энергоустановками.

Дизельные электростанции используют в качестве автономных источников для резервирования электроснабжения ответственных потребителей первой категории, а также для производства электроэнергии в зонах, где отсутствует централизованное электроснабжение.

ТРАНСПОРТИ

РОВКА ЭНЕРГОРЕСУРСОВ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ лэп

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ПОДСТАНЦИИ

МАГИСТРАЛЬНАЯ СЕТЬ

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СЕТЬ

УГОЛЬНЫЕ

ЗАВОДЫ,

ПРОИЗВОДЯЩИЕ

источники ЭНЕРГИИ

РЕКИ

НЕФТЯНЫЕ СКВАЖИНЫ И НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИЕ ЗАВОДЫ

ГАЗОВЫЕ СКВАЖИНЫ

Г рузовые автомобили, железные дороги, речные и морские суда, пульпопроводы

Железные дороги, грузовые автомобили, речные и морские суда

Трубопроводы, железные дороги, морские и речные суда

трубопроводы

Турбинные водоводы

ПАРОТУРБИННЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

I ГИДРОЭЛЕКТРО

СТАНЦИИ

маторы

СОЛНЕЧНЫЕ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

БЫТОВЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ

ПРОМЫШЛЕННЫЕ

ПОТРЕБИТЕЛИ

Рис. 1.1. Обобщенная схема

Трансформаторы

Трансформаторы

Сборная шина

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ С ДВС, ГАЗОТУРБИННЫЕ _х ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Межстанционная лэп

Межстанционная ЛЭП

Высоковольтные выключатели

ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Сборная шина

напряже ния

Разные потребители (железные дороги, сельское хозяйство уличное освещение}

КОММЕРЧЕСКИЕ

ПОТРЕБИТЕЛИ

ПРОЧИЕ

«Источники - Линии - Сети - Потребители»

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).

Паровые турбины имеют ряд преимуществ по сравнению с другими первичными двигателями, которую можно изготовить на частоту вращения генератора и соединять с ним с помощью механической связи. Паровые турбины обладают равномерным ходом, что важно для получения постоянной частоты электрического тока (рис. 1.2).

Схема строения тепловой

электростанции

В котельных тепловых электростанций (ТЭС) получают водяной пар высокого давления, сжигая в топках каменный уголь, природный газ или торф Пар вращает турбины, соединенные с генераторами А отработанный пар и горячую воду используют для обогре^^м^ и

Рис. 1.2. Схема строения тепловой электростанции

Современные газотурбинные установки (ГТУ) обладают не высокой экономичностью и потребляют высококачественное топливо (жидкое или газообразное). При малых капитальных затратах на сооружение установки характеризуются высокой маневренностью, поэтому ГТУ используют в качестве пиковых энергоустановок. Газотурбинные установки имеют по сравнению с паровыми турбинами повышенные шумовые характеристики, требующие дополнительной звукоизоляции машинного отделения и воздухозаборных устройств. Воздушный компрессор потребляет значительную долю (50-60%) внутренней мощности газовой турбины.

Для повышения экономичности газовых турбин разработаны парогазовые установки (ПГУ). В них топливо сжигается в топке парогенератора, пар из которого направляется в паровую турбину. Продукты сгорания из парогенератора, после того как они охладятся до необходимой температуры, направляются в газовую турбину. Таким образом, ПГУ имеет два электрических генератора, приводимых во вращение: один - газовой турбиной, другой - паровой турбиной (рис.1.3.).

Рис. 1.3. Схема газотурбинной электростанции

комбинированного типа

При этом мощность газовой турбины составляет около 20% паровой. Вследствие специфического соотношения мощностей компрессора и газовой турбины диапазон изменения электрической нагрузки ГТУ невелик.

Атомные электростанции - это тепловые электростанции, которые используют тепловую энергию ядерных реакций. Одним из основных элементов атомиых электростанций является реактор, в котором имеются замедлитель нейтронов и теплоноситель. В связи с аварией в 1986 году на Чернобыльской атомной электростанции и другими авариями, например, в Японии, приняты меры по повышению их надежности, созданию систем аварийной защиты, улучшению технологического процесса, повышению квалификации обслуживающего персонала (рис. 1.4).

Гидроэлектростанции предназначены для выработки электроэнергии 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 электроэнергии, производство которой осуществляется за счет энергии падающей воды. Высота падения воды называется напором.

^^Принципиальная схема энергоблока Северской АЭС

11;

Рис. 1.4. Принципиальная схема энергоблока Северской АЭС

Создаваемый с помощью плотины напор определяется разностью уровней (бьефов) воды в верхнем (до плотины) и нижнем (после плотины) бьефах. Используя полученный перепад уровней воды, приводится в движение колесо гидротурбины, на одном валу с которой находится электрический синхронный генератор (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Схема плотины гидроэлектростанции

Коэффициент полезного действия гидроэлектростанций значительно выше, чем тепловых, а себестоимость выработки электроэнергии в несколько раз ниже. Однако из-за высокой стоимости строительства их применяют реже, чем тепловые.