Передача и распределение электрической энергии

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЛЕКЦИЯ

Передача и распределение электрической энергии

ЭНЕРГОСЕТЬ. ЭНЕРГОСИСТЕМА. СТРУКТУРА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Виды источников электрической энергии: - тепловые электростанции (ТЭС), гидравлические электростанции (ГЭС), атомные электростанции, (АЭС)

При передаче электроэнергии от источника к потребителю для уменьшения потерь в линиях элек-тропередач (ЛЭП) напряжение повышают при помощи повыша-ющих трансформаторов - ГПП-1 (рис. 11.1).

Рис. 11.1Общая схема электроснабжения

После транспортирования по ЛЭП, напряжение понижается с помощью понижающих трансформаторов (ГПП-2). От ГПП (главной понизительной подстанции) электроэнергия подается непосредственно к объектам, на ко-торых на трансформаторных подстанциях (ТП) производится окон-чательное понижение напряжения. В удаленных районах в качестве временных источников электроснабжения строительной площадки приме-няют передвижные дизельные электростанции.

Производство электрической энергии концентрируется преимущественно на крупных электростанциях, работающих совместно (параллельно). Центры потребления электрической энергии (промышленные предприятия, города, сельские районы и т. п.) удалены от её источников на десятки, сотни и тысячи километров и распределены на значительной территории.

Чтоб обеспечить всех потребителей ЭЭ используют электрические сети.

Существует линейка напряжений:(3)*;6;10;20;35;110; (150)*;220;330;500;750;1150. Для того чтоб определить экономически выгодный уровень напряжения, на котором следует передавать энергию потребителю, удовлетворительные результаты для всей шкалы номинальных напряжений в диапазоне от 35 до 1150 кВ дает эмпирическая формула, предложенная Г. А. Илларионовым:

Энергосеть и энергосистема.

Передача электрической энергии от электрических станций до потребителей осуществляется по электрическим сетям. Электрическая сеть должна проектироваться и эксплуатироваться таким образом, чтобы обеспечивалась ее работоспособность во всех возможных режимах:

- нормальных, ремонтных, послеаварийных.

Параметры режима электрической сети (частота, токи, напряжения в узлах) должны лежать в допустимых пределах, обеспечивая нормальные условия работы электрооборудования сети и приемников электроэнергии.

Такие параметры режима, как отклонения частоты и напряжения от номинальных значений, характеризуют качество поставляемой потребителям электроэнергии. Эти параметры должны соответствовать требованиям ГОСТ 13109-97, который регламентирует качество ЭЭ.

Электрические сети характеризуются достаточно сложной структурой и конфигурацией, имеют разные номинальные напряжения, разное назначение, охватывают различную территорию, питают различные по своему характеру потребители электроэнергии.

По иерархическому признаку электрические сети делятся:

* на сетевые районы;

* предприятия электрических сетей;

* электрические сети районных ЭЭС;

* электрические сети объединенных ЭЭС;

* электрические сети единой ЭЭС страны.

По назначению могут быть выделены распределительные и системообразующие электрические сети. Основой распределительных сетей являются распределительные потребительские подстанции.

Энергетическая система (энергосистема) состоит из электрических станций, электрических сетей и потребителей электроэнергии, соединенных между собой и связанных общностью режима и непрерывностью (одновременностью) процессов производства, передачи и потребления ЭЭ.

Электрическая сеть - это совокупность электроустановок для распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, воздушных и кабельных линий электропередачи.

Электроустановка - совокупность аппаратов, машин, оборудования и сооружений, предназначенных для производства, преобразования, передачи, распределения или потребления ЭЭ. Электроустановки (ЭУ) разделяют по величине напряжения до 1000 В (низковольтные ЭУ) и выше 1000 В (высоковольтные ЭУ).

Электростанция - электроустановка, служащая для производства (генерации) электрической энергии в результате преобразования энергии, заключённой в природных энергоносителях (уголь, газ, вода и др.) при помощи турбо- и гидрогенераторов.

Подстанция - электроустановка, предназначенная для приёма, преобразования (трансформации) и распределения электроэнергии, состоящая из трансформаторов (автотрансформаторов) и других преобразователей ЭЭ, распределительных и вспомогательных устройств. Подстанция может быть повышающей и понижающей.

Распределительное устройство (РУ) - электроустановка, входящая в состав любой подстанции; предназначена для приёма и распределения электроэнергии на одном напряжении. РУ содержат коммутационные аппараты, устройства управления, защиты, измерения и вспомогательные сооружения.

Линия электропередачи (ЛЭП) - электроустановка, предназначенная для передачи электрической энергии на расстояние с возможным промежуточным отбором. Линии выполняют воздушными, кабельными, а также в виде токопроводов.

Потребитель ЭЭ, электроприёмник (ЭП) - аппарат, механизм (электродвигатель, преобразователь, светильник и др.), потребляющий или преобразующий ЭЭ в другие виды энергии.

Структура электростанций

Состав основного оборудования тепловой электрической станции и взаимосвязь ее систем. По этой схеме можно проследить общую последовательность технологических процессов протекающих на ТЭС.

Рис. 1-Топливное хозяйство; 2-подготовка топлива; 3-котел; 4-промежуточный пароперегреватель; 5-часть высокого давления паровой турбины (ЧВД или ЦВД); 6-часть низкого давления паровой турбины (ЧНД или ЦНД); 7-электрический генератор; 8-трансформатор собственных нужд; 9-трансформатор связи; 10-главное распределительное устройство; 11-конденсатор; 12-конденсатный насос; 13-циркуляционный насос; 14-источник водоснабжения (например, река); 15-подогреватель низкого давления (ПНД); 16-водоподготовительная установка (ВПУ); 17потребитель тепловой энергии; 18-насос обратного конденсата; 19-деаэратор; 20-питательный насос; 21-подогреватель высокого давления (ПВД); 22-шлакозолоудаление; 23-золоотвал; 24-дымосос (ДС); 25-дымовая труба; 26-дутьевой вентилятор (ДВ); 27-золоуловитель.

электрический сеть станция тепловой

Состав тепловой электростанции:

топливное хозяйство и система подготовки топлива;

котельная установка: совокупность самого котла и вспомогательного оборудования;

турбинная установка: паровая турбина и ее вспомогательное оборудование;

установка водоподготовки и конденсатоочистки;

система технического водоснабжения;

система золошлокоудаления (для ТЭС, работающих, на твердом топливе);

электротехническое оборудование и система управления электрооборудованием.

Топливное хозяйство в зависимости от вида используемого на станции топлива включает приемно-разгрузочное устройство, транспортные механизмы, топливные склады твердого и жидкого топлива, устройства для предварительной подготовки топлива (дробильные установки для угля). В состав мазутного хозяйства входят также насосы для перекачки мазута, подогреватели мазута, фильтры.

Подготовка твердого топлива к сжиганию состоит из размола и сушки его в пылеприготовительной установке, а подготовка мазута заключается в его подогреве, очистке от механических примесей, иногда в обработке спецприсадками. С газовым топливом все проще. Подготовка газового топлива сводится в основном к регулированию давления газа перед горелками котла.

Необходимый для горения топлива воздух подается в топочное пространство котла дутьевыми вентиляторами (ДВ). Продукты сгорания топлива -- дымовые газы -- отсасываются дымососами (ДС) и отводятся через дымовые трубы в атмосферу. Совокупность каналов (воздуховодов и газоходов) и различных элементов оборудования, по которым проходит воздух и дымовые газы, образует газовоздушный тракт тепловой электростанции (теплоцентрали). Входящие в его состав дымососы, дымовая труба и дутьевые вентиляторы составляют тягодутьевую установку. В зоне горения топлива входящие в его состав негорючие (минеральные) примеси претерпевают химико-физические превращения и удаляются из котла частично в виде шлака, а значительная их часть выносится дымовыми газами в виде мелких частиц золы. Для защиты атмосферного воздуха от выбросов золы перед дымососами (для предотвращения их золового износа) устанавливают золоуловители.

Шлак и уловленная зола удаляются обычно гидравлическим способом на золоотвалы.

При сжигании мазута и газа золоуловители не устанавливаются.

При сжигании топлива химически связанная энергия превращается в тепловую. В результате образуются продукты сгорания, которые в поверхностях нагрева котла отдают теплоту воде и образующемуся из нее пару.

Совокупность оборудования, отдельных его элементов, трубопроводов, по которым движутся вода и пар, образуют пароводяной тракт станции.

В котле вода нагревается до температуры насыщения, испаряется, а образующийся из кипящей котловой воды насыщенный пар перегревается. Из котла перегретый пар направляется по трубопроводам в турбину, где его тепловая энергия превращается в механическую, передаваемую на вал турбины. Отработавший в турбине пар поступает в конденсатор, отдает теплоту охлаждающей воде и конденсируется.

На  современных  ТЭС  и  ТЭЦ с агрегатами единичной мощностью 200 МВт и выше применяют промежуточный перегрев пара. В этом случае турбина имеет две части: часть высокого и часть низкого давления. Отработавший в части высокого давления турбины пар направляется в промежуточный перегреватель, где к нему дополнительно подводится теплота. Далее пар возвращается в турбину (в часть низкого давления) и из нее поступает в конденсатор. Промежуточный перегрев пара увеличивает КПД турбинной установки и повышает надежность ее работы.

Из конденсатора конденсат откачивается конденсационным насосом и, пройдя через подогреватели низкого давления (ПНД), поступает в деаэратор. Здесь он нагревается паром до температуры насыщения, при этом из него выделяются и удаляются в атмосферу кислород и углекислота для предотвращения коррозии оборудования. Деаэрированная вода, называемая питательной, насосом подается через подогреватели высокого давления (ПВД) в котел.

Конденсат в ПНД и деаэраторе, а также питательная вода в ПВД подогреваются паром, отбираемым из турбины. Такой способ подогрева означает возврат (регенерацию) теплоты в цикл и называется регенеративным подогревом. Благодаря ему уменьшается поступление пара в конденсатор, а следовательно, и количество теплоты, передаваемой охлаждающей воде, что приводит к повышению КПД паротурбинной установки.

Совокупность элементов, обеспечивающих конденсаторы охлаждающей водой, называется системой технического водоснабжения. К ней относятся: источник водоснабжения (река, водохранилище, башенный охладитель -- градирня), циркуляционный насос, подводящие и отводящие водоводы. В конденсаторе охлаждаемой воде передается примерно 55%  теплоты пара, поступающего в турбину; эта часть теплоты не используется для выработки электроэнергии и бесполезно пропадает.

Эти потери значительно уменьшаются, если отбирать из турбины частично отработавший пар и его теплоту использовать для технологических нужд промышленных предприятий или подогрева воды на отопление и горячее водоснабжение. Таким образом, станция становится теплоэлектроцентралью (ТЭЦ), обеспечивающей комбинированную выработку электрической и тепловой энергии. На ТЭЦ устанавливаются специальные турбины с отбором пара -- так называемые теплофикационные. Конденсат пара, отданного тепловому потребителю, возвращается на ТЭЦ насосом обратного конденсата.

На ТЭС существуют внутренние потери пара и конденсата, обусловленные неполной герметичностью пароводяного тракта, а также невозвратным расходом пара и конденсата на технические нужды станции. Они составляют приблизительно 1 -- 1,5%  от общего расхода пара на турбины.

На ТЭЦ могут быть и внешние потери пара и конденсата, связанные с отпуском теплоты промышленным потребителям. В среднем они составляют 35 -- 50%. Внутренние и внешние потери пара и конденсата восполняются предварительно обработанной в водоподготавливающей установке добавочной водой.

Таким образом, питательная вода котлов представляет собой смесь турбинного конденсата и добавочной воды.

Электротехническое хозяйство станции включает электрический генератор, трансформатор связи, главное распределительное устройство, систему электроснабжения собственных механизмов электростанции через трансформатор собственных нужд.

Система управления осуществляет сбор и обработку информации о ходе технологического процесса и состоянии оборудования, автоматическое и дистанционное управление механизмами и регулирование основных процессов, автоматическую защиту оборудования.

Размещено на Allbest.ru