Шпаргалка по "Физике"

 

 

 

 

Способы преобразования, передачи и распределения электрической энергии. Производство электроэнергии. Экологические проблемы энергетики и электроэнергетики. Параметры режима электрических сетей. Электрические схемы электростанций и подстанций. Электрооборудование электростанций и подстанций. Типы конфигураций электрических сетей. Режимы работы нейтралей. Схемы замещения элементов электрической сети. 10: Выбор  электрооборудования в системе  электроснабжения. Автоматика на электростанциях и подстанциях. Молниезащита и заземление оборудования электростанций и подстанций. Типы тепловых и атомных электростанций и их основное технологическое оборудование. Энергетический баланс и тепловая экономичность ТЭС и АЭС. Графики электрических и тепловых нагрузок. Собственные нужды ТЭС и АЭС. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Вторичные ресурсы и энергосберегающие технологии. Виды электромагнитных помех. Показатели качества электроэнергии. Способы повышения качества электроэнергии. Виды электрических нагрузок и их характеристики. 23Общие  принципы построения схем электроснабжения. Методы учета электроэнергии. 25 Методы резервирования.

Конструкции и компоновки РП и ГГ1П, ЦРП и РУ. Показатели надежности электроснабжения. Аппаратная часть цифровых устройств защиты и автоматики. Электромагнитные и электромеханические процессы в электрических аппаратах. Особенности эксплуатации цифровых устройств защиты и автоматики. Принципы микропроцессорной защиты и автоматики станций и подстанций. Микропроцессорная защита и автоматика линий электропередачи. Методы диагностики технического состояния ЭЭС. Устройство, принцип действия и характеристики трансформаторов. Устройство, принцип действия и характеристики электрических машин переменного тока. Устройство, принцип действия и характеристики электрических машин постоянного тока. Принципы работы устройств релейной защиты и автоматики. Основные требования, предъявляемые к устройствам релейной защиты и автоматики. Измерительные трансформаторы тока и напряжения. Максимальные токовые защиты. Дифференциальные защиты. Дистанционные защиты. Защиты генераторов. Защиты электродвигателей. Основные параметры и характеристики электрических аппаратов. Выбор электрических аппаратов. Основные проблемы надежности в технике и энергетике. Методы повышения надежности электроснабжения. Эксплуатация электроэнергетических систем. 50 Эксплуатация собственных нужд электростанций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Способы преобразования, передачи  и распределения электрической  энергии.

Электроэнергетической системой называется электрическая часть энергосистемы и питающиеся от нее приемники электрической энергии, объединенные общностью процесса производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии.

В настоящее время  в составе 6 объединенных энергосистем работает параллельно 74 районных систем.

Электроэнергетической сетью называется совокупность электроустановок для передачи и распределения  электрической энергии, состоящая  из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.

Подстанцией называется электроустановка, служащая для преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов  или других преобразователей энергии, распределительных устройств до и выше 1000 В, аккумуляторной батареи устройств управления и вспомогательных сооружений.

Распределительным устройством  называется электроустановка, служащая для приема и распределения электроэнергии и содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и др.), а также устройства защиты, автоматики и измерительные приборы.

Линией электропередачи (ЛЭП) любого напряжения (воздушной  или кабельной) называется электроустановка, предназначенная для передачи электрической энергии на одном и том же напряжении без трансформации.

По ряду признаков  электрические сети подразделяются на большое количество разновидностей, для которых применяются различные  методы расчета, монтажа и эксплуатации.

Электрические сети делятся:

1. По напряжению:

а) до 1 кВ;

б) выше 1 кВ.

2. По уровню номинального напряжения:

а) сети низкого (напряжения (до 1 кВ);

б) сети среднего напряжения (выше 1 кВ и до 35 кВ включительно);

в) сети высокого напряжения (110 ... 220 кВ);

г) сети сверхвысокого напряжения (330 ... 750 кВ);

д) сети ультравысокого напряжения (выше 1000 кВ)

3. По степени подвижности: 

а) передвижные (допускают  многократное изменение трассы, свертывание  и развертывание) - сети до 1 кВ;

б) стационарные сети (имеют  неизменяемую трассу и конструкцию):

временные - для питания  объектов, работающих непродолжительно (несколько лет);

постоянные - большинство  электрических сетей, работающих в  течение десятилетий.

4. По назначению:

а) сети до 1 кВ: осветительные; силовые; смешанные; специальные (сети управления и сигнализации).

б) сети выше 1 кВ: местные, обслуживающие небольшие районы, радиусом действия 15... 30 км, напряжением  до 35 кВ включительно; районные, охватывающие большие районы и связывающие электростанции электрической системы между собой и с центрами нагрузок, напряжением 110 кВ и выше.

5. По роду тока и числу проводов:

а) линии постоянного  тока: однопроводные, двухпроводные, трехпроводные (+, -, 0);

б) линии переменного тока: однофазные (одно- и двухпроводные), трехфазные (трех- и четырехпроводные), неполнофазные (две фазы и нуль).

6. По режиму работы  нейтрали: с эффективно заземленной  нейтралью (сети выше 1 кВ), с глухозаземленной  нейтралью (сети до и выше 1 кВ), с изолированной нейтралью (сети до и выше 1 кВ).

Рис.3. Схемы замкнутых  сетей: а) сеть с двухсторонним питанием; б) кольцевая сеть; в) двойная магистральная  линия; г) сложнозамкнутая сеть (для  питания ответственных потребителей по двум и более направлениям).

8. По конструкции: электропроводки (силовые и осветительные ), токопроводы - для передачи электроэнергии в больших количествах на небольшие расстояния, воздушные линии - для передачи электроэнергии на большие расстояния, кабельные линии - для передачи электроэнергии на далекие расстояния в случаях, когда сооружение ВЛ невозможно.

К электрическим сетям  предъявляются следующие требования: надежность, живучесть и экономичность.

Надежность - основное техническое  требование, под которым понимается свойство сети выполнять свое назначение в пределах заданного времени и условий работы, обеспечивая электроприемники электроэнергией в необходимом количестве и надлежащего качества.

 

Необходимое количество электроэнергии определяется мощностью  и режимом работы электроприемников. Качество электроэнергии зависит от параметров сети и определяется ГОСТ 13109-97, в которых приведены допустимые отклонения напряжения на зажимах электроприемников: электродвигатели -5% ... +10%; лампы рабочего освещения промышленных предприятий и общественных зданий, прожекторы наружногоюсвещения -2,5%...+5%; лампы освещения жилых зданий, аварийного и наружного освещения, прочие электроприемники ±5%.

Надежность обеспечивается:

1. применением схемы  сети, учитывающей ответственность электроприемников;

2. выбором соответствующих марок проводов и кабелей;

3. тщательным расчетом  сечений проводов и кабелей  по нагреву, допустимой потере  напряжения и механической прочности  и расчетом устройств регулирования  напряжения;

4. соблюдением технологии электромонтажных работ;

5. своевременным и  качественным выполнением правил технической эксплуатации.

Живучесть электрической  сети - это свойство выполнять свое назначение в условиях разрушающих  воздействий в том числе и  в боевой обстановке при воздействиях средств поражения противника.

Живучесть достигается:

1. использованием конструкций,  которые наименее подвержены  разрушению при воздействии поражающих факторов оружия противника;

2. специальной защитой  сети от поражающих факторов;

3. четкой организацией  ремонтно-восстановительных работ. Живучесть - основное тактическое требование.

Экономичность — это  минимум затрат на сооружение и эксплуатацию сети при условии выполнения требований надежности и живучести.

Экономичность обеспечивается:

1. применением типовых серийно выпускаемых и стандартных конструкций;

2. унификацией материалов и оборудования;

3. применением недефицитньгх и недорогих материалов;

4. возможностью дальнейшего  развития, расширения и усовершенствования  в процессе эксплуатации.

 

2. Производство электроэнергии

Производится электроэнергия на больших и малых электрических  станциях в основном с помощью  электромеханических индукционных генераторов. Существует два основных типа электростанций: тепловые и гидроэлектрические. Различаются эти электростанции двигателями, вращающими роторы генераторов.

 На тепловых электростанциях  источником энергии служит топливо:  уголь, газ, нефть, мазут, горючие  сланцы. Роторы электрических генераторов  приводятся во вращение паровыми  и газовыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания. Наиболее экономичными являются крупные тепловые паротурбинные электростанции (сокращенно: ТЭС). Большинство ТЭС нашей страны использует в качестве топлива угольную пыль. Для выработки 1 кВт*ч электроэнергии затрачивается несколько сот граммов угля. В паровом котле свыше 90% выделяемой топливом энергии передается пару. В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору. Вал турбины жестко соединен с валом генератора. Паровые турбогенераторы весьма быстроходны: число оборотов составляет несколько тысяч в минуту.

 Из курса физики X класса известно, что КПД тепловых двигателей увеличивается с повышением начальной температуры рабочего тела. Поэтому поступающий в турбину пар доводят до высоких параметров: температуру - почти до 550 °С и давление - до 25 МПа. Коэффициент полезного действия ТЭС достигает 40%. Большая часть энергии теряется вместе с горячим отработанным паром.

Превращения энергии  на ТЭЦ показаны на схеме (рис. 1).

Тепловые электростанции - так называемые теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) - позволяют значительную часть энергии отработанного пара использовать на промышленных предприятиях и для бытовых нужд (для отопления и горячего водоснабжения). В результате КПД ТЭЦ достигает 60—70%. В настоящее время в нашей стране ТЭЦ дают около 40% всей электроэнергии и снабжают электроэнергией и теплом несколько сот городов.

 На гидроэлектростанциях (ГЭС) используется для вра¬щения  роторов генераторов потенциальная  энергия воды. Роторы электрических  генераторов приводятся во враще-ние гидравлическими турбинами. Мощность станции зависит от создаваемой плотиной разности уровней воды (напор) и от массы воды, проходящей через турбину в секунду (расход воды).

Гидроэлектростанции дают около 20% всей вырабатываемой в нашей  стране электроэнергии. Значительную роль в энергетике играют атомные электростанции (АЭС). В настоящее время АЭС нашей страны дают около 10% электроэнергии.

Превращения энергии на ГЭС показаны на схеме (рис. 2).

 

 

3.Экологические проблемы энергетики  и электроэнергетики.

Основу жизни человека составляет окружающая природная среда, а основу современной цивилизации - ископаемые природные ресурсы и вырабатываемая из них энергия, включая самый технологичный ее вид - электроэнергию.

Промышленное производство электрической и тепловой энергии сопровождается крупномасштабным материальным и энергетическим обменом с окружающей средой, имеющим своим следствием отрицательное воздействие на нее и, следовательно, вызывающим необходимость ее защиты. Иначе говоря, электроэнергетика порождает свои экологические проблемы, специфически связанные с соответствующими областями производства электроэнергии: тепловой, гидравлической и атомной энергетикой.

Данный доклад посвящен экологическим проблемам тепловой энергетики, основанной на сжигании ископаемого органического топлива.

В настоящее время  именно тепловой энергетике принадлежит  определяющая роль в производстве электроэнергии во всем мире. В середине 90-х годов  в структуре мирового производства электроэнергии, превысившего 13 трлн кВт.ч, ТЭС составляли 64,5%, АЭС - 16,9%, ГЭС - 18,4%. В России выработка электроэнергии в 1998 году составила 812 млрд кВт.ч, в том числе ТЭС выработали 550 млрд кВт.ч.

Преобладающие позиции  тепловой энергетики сохранятся, очевидно, и в обозримой перспективе. Поэтому  будущее энергетики будет существенно зависеть от обеспечения допустимого уровня воздействия тепловых электростанций на окружающую среду.

Очевидно, что для оценки экологичности теплоэнергетики  важное значение имеет структура  топливного баланса тепловых электростанций. В топливном балансе ТЭС во всем мире в целом доминирующее положение занимает уголь. Так, уголь составляет свыше 70% топлива, потребляемого в электроэнергетике в странах-членах организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР).

В Российской Федерации в 1998 г. на тепловых электростанциях и в районных котельных АО-Энерго было израсходовано свыше 240 млн т у.т., из них угля -