Шпаргалка по "Физике"

  Каждый элемент реальной электрической  цепи на схеме замещения можно  представить той или иной совокупностью  идеализированных схемных элементов.

  Так, резистор для низких частот  можно представить одним ре-зистивным  элементом R (рис. 1.14, а). Для высоких частот тот же резистор должен быть представлен уже иной схемой (рис. 1.14, б). В ней малая (паразитная) индуктивность Lп учитывает магнитный поток, сцепленный с резистором, а малая паразитная емкость Cп учитывает протекание тока смещения между зажимами резистора. Конденсатор на низких частотах замещают одним емкостным элементом (рис. 1.14, в), а на высоких частотах конденсатор представляют схемой (рис. 1.14, г). В этой схеме резистор Rп учитывает потери в неидеальном диэлектрике конденсатора, a Lп паразитная индуктивность подводящих контактов.

  Индуктивную катушку в первом  приближении можно представитьодним  индуктивным элементом L (pис. 1.14, д). Более полно она может быть  представлена схемой (рис. 1.14, е). В  ней R учитывает тепловые потери в сопротивлении обмотки и в сердечнике, на котором она намотана, а паразитная емкость Cп учитывает токи смещения между витками катушки.

  Обобщенно можно сказать, что  при составлении схемы замещения  реальных элементов цепи и  цепи в целом в нее входят те идеализированные схемные элементы, с помощью которых описываются основные процессы в реальных элементах цепи, а процессами, являющимися относительно второстепенными в этих элементах для рассматриваемой полосы частот и амплитуд воздействий, обычно пренебрегают. Реальную электрическую цепь, представленную в виде совокупности идеализированных схемных элементов, в дальнейшем будем называть схемой замещения электрической цепи или, короче, схемой электрической цепи.

  Если можно считать, что напряжение и ток на всех элементах реальной цепи не зависят от пространственных координат, то такую цепь называют цепью с сосредоточенными параметрами, если зависят — цепью с распределенными параметрами. Процессы в цепи с сосредоточенными параметрами описывают алгебраическими или обыкновенными дифференциальными уравнениями; процессы в цепях с распределенными параметрами описывают уравнениями в частных производных. Дальнейшее подразделение типов цепей будет дано по ходу изложения. Соответствие расчетной модели реальной электрической цепи проверяют путем сопоставления расчета с экспериментом. Если расчетные данные недостаточно сходятся с экспериментом, модель уточняют.

 

10: Выбор  электрооборудования в системе  электроснабжения.

 

 

11. Автоматика на электростанциях и подстанциях.

 

 

12. Молниезащита и заземление оборудования электростанций и подстанций.

здания  электростанций и подстанций, а так  же здания и сооружения с взрывоопасными смесями класса В-1 и В-2.

В данной категории молниезащита выполняется:

а) от прямых ударов молнии, посредством отдельно стоящих стержневых и тросовых молниеотводов, обеспечивающих требуемую зону защитного покрытия;

б) от зарядов статического электричества, путём заземления всех металлических  корпусов оборудования, установленных  в зданиях через специальные заземлители, с сопротивлением растеканием тока не более 10 Ом;

в) от магнитного поля, появляющегося как  вторичное действие молнии и индуктирующего в контурах силы, с помощью небольших  перемычек, обьеденяющих контуры в  единую систему.

 

 

13. Типы тепловых и атомных электростанций и их основное технологическое оборудование.

Атомные электрические станции (АЭС) могут  быть конденсационными, теплофикационными (АТЭЦ), а также атомными станциями  теплоснабжения (ACT) и атомными станциями  промышленного теплоснабжения (ACПT). Атомные станции сооружаются по блочному принципу как в тепловой, так и в электрической части.

  Ядерные реакторы АЭС классифицируются  по различным признакам. По  уровню энергии нейтронов реакторы  разделяются на два основных  класса: тепловые (на тепловых нейтронах) и быстрые (на быстрых нейтронах). По виду замедлителя нейтронов реакторы бывают водными, тяжеловодными, графитовыми, а по виду теплоносителя — водными, тяжеловодными, газовыми, жидко металлическими. Водоохлаждаемые реакторы классифицируются также по конструктивному исполнению: корпусные и канальные.

Производство  электроэнергии в нашей стране осуществляется тепловыми электрическими станциями  — крупными промышленными предприятиями, на которых неупорядоченная форма  энергии — теплота — преобразуется в упорядоченную форму — электрический ток. Неотъемлемым элементом мощной современной электростанции является паротурбинный (или газотурбинный) агрегат — совокупность паровой (или газовой) турбины и приводимого ею электрического генератора — электрической машины, преобразующей механическую энергию вращения ротора в электрическую энергию. В свою очередь турбина — это машина, в которой тепловая энергия рабочего тела (пара или газа) преобразуется в механическую энергию.

Тепловые  электрические станции отличаются друг от друга тем, каким образом на них получают пар, обладающий запасом потенциальной энергии и могущий совершать работу в турбине. В настоящее время на большинстве электростанций пар для их работы получается в паропроизводящих установках в результате химической энергии сжигаемого топлива (угля, нефти, газа и т.д.). Именно за этими станциями сохраняется традиционное название — тепловые электрические станции (ТЭС). Те из них, основным назначением которых является производство электрической энергии, называются конденсационными, или сокращенно КЭС. Те ТЭС, которые кроме электроэнергии в большом количестве отпускают теплоту, например для нужд промышленного производства, отопления зданий и т. д., называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Впрочем, такое деление становится все более и более условным: многие КЭС отпускают потребителям в большом количестве теплоту, и наоборот, для многих ТЭЦ выработка электроэнергии является столь же важной задачей, как и производство теплоты.

 

14. Энергетический баланс и тепловая экономичность ТЭС и АЭС.

Под топливно-энергетическим балансом понимаются комплексная характеристика и взаимная увязка получения и использования  в народном хозяйстве и быту топливно-энергетических ресурсов и всех произведенных из них видов энергии (электроэнергии, тепла и т.п.).

 

Различают топливный баланс, в котором отражаются все виды топлива, и топливно-энергетический баланс, в котором наряду с топливом учитывается вся произведенная  и использованная энергия (электроэнергия, энергия сжатого воздуха и др.).

 

Как любой материальный баланс, топливно-энергетический баланс оформляется в виде таблицы, состоящей из двух равных частей: в  левой части (ресурсы) отражаются производство (добыча) топлива, выработка электроэнергии, выработка атомной и геотермальной электроэнергии, импорт, прочие поступления и остаток на начало года; в правой части (распределение) показываются общий расход, в том числе на выработку электроэнергии, теплоэнергии и сжатого воздуха, на производственно-технические и прочие нужды; экспорт и остаток на конец года.

 

Топливный и топливно-энергетический балансы  не только дают общее представление  о размерах производства и потребления  топлива и энергии в стране, но и показывают, какой бассейн  или район, в каком количестве, какого вида и сорта топлива может добыть в планируемом периоде. Они разрабатываются как в натуральных единицах (т, м, кВт×ч), так и в условных.

 

Каждый  вид топлива имеет различную  теплоту сгорания — от 2000 ккал/кг и выше.

 

Для целей планирования производства и  потребления при подсчете энергетических ресурсов введено понятие условного топлива с теплотой сгорания 7000 ккал/кг.

 

Тепловой  эквивалент любого топлива определяется по формуле

 

 

где Q — теплота сгорания какого-либо топлива.

 

Топливно-энергетический баланс разрабатывается для различных  уровней: народного хозяйства в  целом, республики или области, города или района.

 

Он может быть составлен двумя способами: на основе использования удельных норм расхода топлива и методом теплового баланса. На практике наибольшее распространение получил первый метод.

 

Под структурой топливно-энергетического  баланса понимаются состав топлива и энергии, включаемых в баланс, и их доля в общем объеме производства и потребления. От структуры топливно-энергетического баланса в значительной мере зависят экономика страны и эффективность производства. Это связано с тем, что различные виды топлива и энергии существенно отличаются друг от друга по своей экономичности. Считается, что природный газ — самый экономичный вид котельно-печного топлива. Если газ приравнять к 1, то использование угля дороже в 2,5—3 раза, мазута — на 35—40%, сланцев — в 3,5—4 раза.

 

Себестоимость выработки 1 кВт×ч электроэнергии на ГЭС, ТЭЦ и АЭС различна. Пока самая  дешевая электроэнергия вырабатывается на ГЭС, затем — на АЭС и самая  дорогая электроэнергия — на ТЭЦ.

 

В развитых странах уже давно сделан основной упор на развитие атомной электроэнергетики. Доля электроэнергии, вырабатываемой на АЭС в этих странах, составляет до 60— 75% общего объема ее производства и потребления, а в России— всего 11—12%.

 

При развитии атомной электроэнергетики  необходимо учитывать и транспортный фактор по сравнению с выработкой электроэнергии на ТЭЦ. Например, 1 кг урана заменяет 2,6—3 млн т угля. Отсюда можно судить, какая экономия достигается на транспортных расходах и подвижном составе. То, что атомные электростанции более экономичны по сравнению с тепловыми, уже давно доказано, проблема заключается в обеспечении безопасности атомной электроэнергетики. Поэтому совершенствование структуры топливно-энергетического баланса имеет большое значение для экономики страны, экономического района, области или города.

 

Основные  направления совершенствования  топливно-энергетического баланса:

 

• увеличение доли природного газа в топливном  балансе страны;

 

• развитие атомной электроэнергетики;

 

• более  широкое применение открытого способа  добычи угля как более прогрессивного по сравнению с подземным, что позволит снизить затраты на его добычу;

 

• более  глубокая технологическая переработка  нефти, что позволит обеспечить химическую промышленность в необходимом количестве прогрессивным сырьем.

 

В конечном итоге реализация этих направлений позволит улучшить структуру топливно-энергетического баланса, а следовательно, удовлетворить потребности народного хозяйства и быта в топливе и энергии с меньшими затратами.

 

Разработка  топливного и топливно-энергетического  баланса необходима для:

 

• изучения современной структуры производства и потребления топлива и энергии;

 

• определения  соответствия потребностей в топливе  и энергии их ресурсам;

 

• анализа  структуры топливно-энергетического  баланса с целью ее совершенствования;

 

• определения необходимых капитальных вложений для развития топливно-энергетического комплекса страны;

 

• выявления  возможности и целесообразности экспорта и импорта топливно-энергетических ресурсов и др.

 

Таким образом, топливно-энергетический баланс и его разработка являются важными элементами и экономической политики государства и его субъектов.

 

15. Графики электрических и тепловых нагрузок.

Основное назначение тепловой (в том числе и атомной) энергетики заключается в том, чтобы  народное хозяйство страны и нужды населения в электроэнергии были удовлетворены. В меньшей мере, чем обычная тепловая энергетика, должна быть удовлетворена потребность обеспечения и теплотой. В настоящее время считается преждевременным сооружение теплофикационных установок на базе атомных электростанций. Теплопотребление от АЭС как обязательное должно удовлетворяться только от нерегулируемых отборов паровых турбин, чтобы была полностью обеспечена потребность  
По своим характеристикам промышленная и коммунально-бытовая электрические нагрузки существенно различаются как по объему, так и по переменности в течение суток. Потребности в электроснабжении характеризуются графиком электрических нагрузок. Зависимость нагрузки от времени суток называется суточным графиком электрической нагрузки. Он может составляться как для отдельной электростанции, так и для энергетической системы, в которую входит электростанция, или даже для большой объединенной энергетической системы. Наиболее существенно изменение электрической нагрузки, связанное с коммунально-бытовыми нуждами. На рис. 1.1 представлен такой суточный график, из которого видно, что электрическая нагрузка зимой больше, чем летом и резко снижается в ночные часы. Наименьшее ее значение называют минимумом нагрузки. В дневные и вечерние часы наблюдается повышение нагрузки, причем более значительное изменение — зимой. Имеется два максимума нагрузки — утренний и вечерний. График электрических нагрузок должен обеспечиваться ("покрываться") в обязательном порядке. Поэтому стремятся провести все необходимые ремонты в летний период, чтобы практически все оборудование ЭС могло использоваться для обеспечения зимнего максимума. Этот максимум называют пиком нагрузки. Для характеристики плотности графика нагрузок используют два коэффициента: α — отношение минимальной нагрузки к максимальной; β — отношение средней нагрузки к максимальной. Для коммунально-бытовой электрической нагрузки α = 0,45 как летом, так и зимой; коэффициент β существенно выше: β = 0,88 летом и 0,78 — зимой. Основная электрическая нагрузка связана с потребностями промышленности. На рис. 1.2 приведен суточный график промышленной (2) и полной (1) нагрузок. Из графика видно, что и здесь нагрузка переменна в течение суток — имеются минимумы и максимумы. Однако плотность графикана рис. 1.2 выше (α = 0,75 зимой и 0,76 — летом; β = 0,90 зимой и 0,89 — летом) и, кроме того, различие в коэффициентах α и β для условий зимы и лета практически отсутствует. Это объясняется определяющим влиянием более постоянной в течение суток промышленной нагрузки, значение которой примерно в шесть раз больше коммунально-бытовой. Приведенная на рисунке полная электрическая нагрузка больше, чем отпускаемая потребителям. Часть электрической энергии расходуется самими электростанциями, Например для электроприводов многочисленных насосов и вентиляторов. Этот расход на собственные нужды (3) (рис. 1.2) составляет около 7%. Кроме того, в процессе передачи электроэнергии по проводам существуют потери непосредственно в электрических сетях, составляющие около 10%. Промышленная электрическая нагрузка более равномерна при обслуживании Gредприятий, работающих в три смены; наименее равномерна для предприятий, работающих в одну смену.Для построения полного суточного графика электрической станции или электрической системы необходимо кроме промышленной и коммунально-бытовой нагрузок учесть также потребление электроэнергии электрифицированным транспортом, потери электроэнергии в электрических сетях системы и расход электроэнергии на собственные нужды. Такой полный суточный график представлен на рис. 1.3Графики электрических нагрузок, изображенные на рис. 1.1 — 1.3, соответствуют рабочим дням недели. Электрическая нагрузка в субботу, воскресенье и праздничные дни снижается примерно вдвое по сравнению с рабочими. Это может потребовать останова ряда крупных энергетических агрегатов, что снижает их эксплуатационные показатели. Но, с другой стороны, это позволяет энергетическим системам проводить в эти дни профилактические ремонты оборудования и таким образом повышать надежность его работы. Для электростанции или для энергетической системы суточный график электрических нагрузок строят по месяцам года, а затем на основании этих данных — годовой график электрических нагрузок по продолжительности. Этот график характеризует число часов в год τ_i, в течение которых нагрузка энергосистемы равна определенному значению N_эi. Для построения графика нагрузок по продолжительности ломаные линии суточных графиков нагрузок заменяют ступенчатыми. Кривая N_э = f(τ), полученная в результате такой суммарной обработки наиболее характерных суточных графиков нагрузок для годового периода, показана на рис. 1.4. Площадь под кривой N_э = f(τ) соответствует годовому производству электроэнергии Э_год (кВт·ч) в рассматриваемой системе. Нагрузку, характерную для наибольшего числа часов работы, называют базовой (I); для наименьшего — пиковой (III). Обычно в покрытии годового графика нагрузок системы участвуют агрегаты и станции разной экономичности. Распределяют суммарную нагрузку по отдельным станциям (агрегатам) так, чтобы обеспечить наиболее экономичную работу системы в целом. Этого можно достичь, если станции, имеющие меньшие затраты на топливо, будут загружаться большее число часов в году, а станции с большими затратами на топливо — меньшее. Станции, работающие с наибольшей возможной нагрузкой значительную часть года и тем самым участвующие в покрытии нижней части графика продолжительности нагрузки, называют базовыми; станции, используемые в течение небольшой части года только для покрытия пиковой нагрузки, — пиковыми. Кроме того, в системе имеется ряд электростанций, несущих промежуточную (II) нагрузку между базовой и пиковой. Для покрытия пиковых нагрузок в системах, имеющих в своем составе гидростанции, наиболее целесообразно использовать гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). В периоды "провала" нагрузки ГАЭС работает в насосном режиме, затрачивая электроэнергию, вырабатываемую другими ЭС, для закачки воды из нижнего водохранилища в верхнее. Это выравнивает график. В период увеличения нагрузки ГАЭС работает в турбинном режиме, срабатывая уровень воды из верхнего водохранилища и сокращая участие тепловых ЭС в регулировании нагрузки. В качестве пиковых могут сооружаться также установки, специально предназначенные для этой цели и приспособленные для частых пусков и остановов. Тепловая экономичность пиковых электростанций обычно ниже, чем у базовых, из-за работы в переменных режимах, но это несущественно в связи со сравнительно небольшой выработкой ими электроэнергии. К числу пиковых установок относятся, например, газотурбинные. Одна из основных характеристик электростанции — установленная мощность, определяемая как сумма номинальных мощностей электрогенераторов. Номинальная мощность генератора — это наибольшая мощность, при которой он может работать длительное время в режимах, оговоренных техническими условиями. Переменность электрической нагрузки во времени заставляет выбирать мощность электростанции по максимуму нагрузки в зимнее время. Это означает, что в остальное время оборудование станции используется неполностью. Для оценки полноты использования установленного оборудования ЭС пользуются коэффициентом использования установленной мощности станции μ_уст — это отношение количества выработанной электроэнергии в течение года Э_год(кВт · ч) к тому количеству, которое могло быть выработано при годовой работе станции с установленной мощностью, т. е. к N_уст·