Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Электрооборудование ТЭС и принципиальная схема




Энергосистемы

Работа электрогенератора основана на известном законе электромагнитной индукции Фарадея, согласно которому в проводнике, движущемся в магнитном поле и пересекающем магнитные силовые линии, возникает электродвижущая сила (ЭДС), направление которой определяется правилом правой руки. Индуцируемая ЭДС при движении проводника перпендикулярно силовым линиям магнитного поля определяется значением индукции, длиной проводника и скоростью его перемещения.

Турбогенератор — это электромеханический трехфазный индукционный генератор переменного тока. Ротор его представляет собой электромагнит, обмотки которого питаются постоянным током от специального возбудителя. Роторы генератора и возбудителя имеют обычно общий вал. Мощность возбудителя не превышает нескольких процентов мощности генератора. При вращении ротора — электромагнита ― образуется вращающееся магнитное поле, а в обмотках статора, пересекаемых этим магнитным полем, наводится переменная ЭДС. Ротор турбогенератора имеет одну пару полюсов; обмотки статора выполняются из трех секций, сдвинутых относительно друг друга по окружности на 120°. В процессе работы генератора в его обмотках (рис. 2.11) индуцируется переменный трехфазный ток, представляющий совокупность трех однофазных переменных токов, сдвинутых по фазе на 1/3 периода.

 

Рис. 2.11. Схема работы трехфазного генератора с одной парой полюсов

 

Паровые турбины тепловых и атомных электростанций — машины быстроходные, их роторы вращаются со скоростью 3000 об/мин, а частота индуцируемого переменного тока составляет 50 Гц. В этом случае ротор генератора — электромагнит с одной парой полюсов.

Получить переменный ток такой же частоты можно и при более медленном вращении ротора. Для генераторов, работающих на сеть с частотой f = 50 Гц, ротор можно вращать в 2, 3, 4... раза медленнее, устанавливая на роторе соответственно 2, 3, 4... пары полюсов; тогда период генерируемого тока будет соответствовать времени, необходимому для поворота ротора соответственно на 1/2, 1/3, 1/4... долю окружности. Многополюсные роторы, имеющие, например, 48 пар полюсов, применяются на тихоходных турбинах гидростанций.

Важное преимущество переменного тока — простота преобразования напряжения, что особенно важно для передачи его на большие расстояния. В зависимости от мощности генератора выработка электроэнергии осуществляется при напряжении 10 500―20 000 В. Передавать электроэнергию на далекие расстояния при таких напряжениях невыгодно, потери в линии из-за нагрева проводов будут велики. Основной путь уменьшения потерь — уменьшение силы тока в линии электропередачи при одновременном повышении напряжения. Повышение напряжения в линии электропередачи и снижение его в местах потребления электроэнергии производятся с помощью трансформаторов, действие которых основано на явлениях магнитной индукции (рис. 2.12).

 

Рис. 2.12. Схема трансформатора:

n1, n2 — число витков обмотки трансформатора; I1, I2 — величина тока; U1, U2 — напряжение на первичной и вторичной обмотках

 

В результате прохождения переменного тока по первичной обмотке в железном сердечнике трансформатора возникает переменный магнитный поток Ф, возбуждающий ЭДС во вторичной обмотке. Если во вторичной обмотке число витков больше, чем в первичной, напряжение будет повышаться, а ток уменьшаться.

Напряжения и токи в первичной и вторичной обмотках трансформатора в зависимости от числа витков связаны соотношениями

Трансформаторы устанавливаются на подстанциях электростанций и у потребителей, обеспечивая последних электроэнергией необходимого для их работы уровня напряжения.

Группа электростанций, связанных электрическими сетями между собой и с потребителями электроэнергии образуют энергосистему. Независимо от удаления входящих электростанций и протяженности линий электропередач (ЛЭП), все они представляют собой единое целое, связанное общностью режима работы и непрерывностью процесса производства и распределения электроэнергии.

На электростанциях электроэнергия вырабатывается на напряжении 6 —10 кВ, а затем повышается на подстанциях электростанций. Повышение напряжения при передаче электроэнергии имеет положительный эффект, так как приводит к снижению потерь в электрической сети, уменьшает требуемое сечение проводов ЛЭП, а следовательно, капиталовложения на сооружение ЛЭП и подстанций. Передача электроэнергии на большие расстояния осуществляется на напряжении 110, 220, 500, 750 и 1150 кВ. Чем выше напряжение, тем больше экономически обоснованная дальность передачи электроэнергии.

Электрические сети по уровню напряжения и масштабу передачи электроэнергии делятся:

· на распределительные (напряжением от 220 В до 6 кВ);

· на районные и региональные (с напряжением от 6 кВ до 110 кВ);

· на системные (напряжением от 220 кВ до 1150 кВ).

Понижение напряжения осуществляется обычно в несколько этапов на подстанциях городов, предприятий и жилых районов (рис. 2.13).

Электростанции в энергосистеме объединяются для параллельной работы по электрической нагрузке. Такое объединение имеет ряд экономических преимуществ. В силу технологических особенностей электроэнергетики в каждый момент времени выработка электроэнергии должна соответствовать потреблению и покрывать потери. Нарушение этого баланса приводит к снижению качества электроэнергии, что не только приводит к снижению энергоэффективности, но и может приводить к серьезным авариям. Так, повышение потребления без возможности соответствующего увеличения выработки приводит к снижению частоты, что, в свою очередь, вызывает нарушение производственных процессов и может привести к отключению электрогенераторов на электростанциях. Резкое снижение нагрузки вызывает повышение частоты и также может привести к отключению электрогенераторов.

Размеры электропотребления не остаются постоянным в течение суток, недели, года, изменяясь в зависимости от режима работы промышленных потребителей и коммунально-бытовой нагрузки. Имеют место и сезонные изменения нагрузки. Для обеспечения бесперебойного энергоснабжения необходимо иметь резерв мощности, готовый к покрытию нагрузки при случайных ее изменениях. В энергосистеме величина такого резерва существенно меньше, чем при изолированной работе электростанций.

 

Рис. 2.13. Схема передачи и распределения электроэнергии

 

Параллельная работа электростанций создает условия для более рационального использования их мощностей и обеспечивает снижение себестоимости производимой электроэнергии.

В ходе развития электроэнергетической отрасли отдельные энергосистемы были объединены в ОЭС — объединенные энергосистемы, которые с помощью межсистемных ЛЭП напряжением 500 кВ и более сформировали Единую энергосистему — ЕЭС.

Объединенные в энергосистеме электростанции существенно различаются по уровню энергоэффективности.

Суммарный коэффициент использования топлива для паротурбинных конденсационных электростанций достигает 33 %. Тот же показатель для ТЭЦ может превышать 80 %, для газотурбинных электростанций достигает 36 %. Для парогазовых электростанций этот показатель превышает 43 %.

Основными факторами снижения капиталовложений и потерь энергии при ее передаче является повышение напряжения и совершенствование систем автоматизации управления. Для тепловых сетей эта задача решается путем повышения качества трубопроводов и совершенствования систем автоматизации.

 

 







Дата добавления: 2015-08-31; просмотров: 521. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2019 год . (0.002 сек.) русская версия | украинская версия