Производство, передача и распределение электроэнергии

Итак, подведём некоторые итоги:

• Предприятия, производящие электроэнергию, называются электростанциями.
• Почти все электростанции работают по одному принципу, который был указан выше.
• Основой почти всех электростанций является электрогенератор, преобразующий механическую работу в электрический ток.
• Пришло время рассмотреть внимательнее то оборудование, которое применяется в энергетической промышленности.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Оборудование  электростанций. 

     Всё оборудование электростанций можно разделить на 4 категории:

1. Измерительное оборудование

2. Управляющее оборудование

3. Оборудование (машины), непосредственно участвующее в производстве

4. Ремонтное  оборудование 

1. Измерительное оборудование необходимо, чтобы отслеживать состояние всего производственного процесса, находясь в командном пункте.

У каждого  типа электростанций есть свой специфические  измерительные приборы, например в  производственном процессе гидроэлектростанции необходимо знать скорость потока воды, объём воды в водохранилище, давление  воды на плотину и многое другое, что не пригодилось бы к примеру в производственном процессе АЭС.

Однако  в производственном процессе каждой электростанции необходимо знать количество выработанной электроэнергии.

2. Управляющее  оборудование предназначено для  управления производственным процессом  из командного пункта. Здесь также  всё специфично, так как разные  виды электростанций нуждаются  в специфическом управлении производства.

Однако  аварийное отключение электростанции присутствует во всех типах электростанций. Также во всех электростанциях есть оборудование, обеспечивающее безопасность персонала, которое можно причислить к управляющему оборудованию.

3. Оборудование, непосредственно участвующее в производстве. Здесь и пояснять нечего, ведь это оборудование является инструментом получения электричества. Как было сказано ранее, электрогенератор является основой почти всех электростанций, поэтому подробнее рассмотрим эту важную деталь производства электроэнергии.

     Из  курса физики нам известен генератор переменного тока. Современная техника немыслима без индукционных генераторов  переменного тока.

     Системы производящие переменный ток были известны в простых видах со времён открытия магнитной индукции электрического тока. Ранние машины были разработаны такими пионерами, как Майкл Фарадей и Ипполит Пикси.

     Фарадей разработал «вращающийся треугольник», действие которого было многополярным  — каждый активный проводник пропускался  последовательно через область, где магнитное поле было в противоположных направлениях. Первая публичная демонстрация наиболее сильной «альтернаторной системы» имела место в 1886 году. Большой двухфазный генератор переменного тока был построен британским электриком Джеймсом Эдвардом Генри Гордоном в 1882 году. Лорд Кельвин и Себастьян Ферранти также разработали ранний альтернатор, производивший частоты между 100 и 300 герц. В 1891 году Никола Тесла запатентовал практический «высокочастотный» альтернатор (который действовал на частоте около 15000 герц). После 1891 года, были введены многофазные альтернаторы.

     Принцип действия генератора основан на явлении  электромагнитной индукции — возникновении  электрического напряжения в обмотке  статора, находящейся в переменном магнитном поле. Оно создается с помощью вращающегося электромагнита — ротора при прохождении по его обмотке постоянного тока.  

Динамо-машина 

     Динамо-машина стала первым электрическим генератором, способным вырабатывать мощность для  промышленности. Работа динамо-машины основана на законах электромагнетизма для преобразования механической энергии в пульсирующий постоянный ток. Постоянный ток вырабатывался благодаря использованию механического коммутатора. Первую динамо-машину построил Ипполит Пикси в 1832.

     Пройдя  ряд менее значимых открытий, динамо-машина стала прообразом, из которого появились  дальнейшие изобретения, такие как  двигатель постоянного тока, генератор  переменного тока, синхронный двигатель, роторный преобразователь.

     Динамо-машина состоит из статора, который создает постоянное магнитное поле, и набора вращающихся обмоток, вращающихся в этом поле. На маленьких машинах постоянное магнитное поле могло создаваться с помощью постоянных магнитов, у крупных машин постоянное магнитное поле создается одним или несколькими электромагнитами, обмотки которых обычно называют обмотками возбуждения.

     Без коммутатора динамо-машина является примером генератора переменного тока. С электромеханическим коммутатором динамо-машина — классический генератор постоянного тока. Генератор переменного тока должен всегда иметь постоянную частоту вращения ротора и быть синхронизирован с другими генераторами в сети распределения электропитания. Генератор постоянного тока может работать при любой частоте ротора в допустимых для него пределах, но вырабатывает постоянный ток.

     В промышленных генераторах вращается  именно электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки  уложены в пазах статора и  остаются неподвижными. Ток к ротору подводят (или отводят от   него) с помощью скользящих контактов, для этого  ротор снабжают  контактными кольцами, присоединёнными к концам обмотки. Неподвижные пластины – щётки - прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью.

     Если  генератор приводится в движение паровой или газовой турбиной, то он называется турбогенератором. Если ротор генератора вращается от двигателя внутреннего сгорания, то такой генератор называется дизель-агрегатом.

     На  гидроэлектростанциях генератор вращает  гидротурбина, поэтому он называется гидрогенератором. Крупнейшие в мире гидрогенераторы установлены  на Красноярской (5800 МВт) и Саяно-Шушенской (6400 МВт) ГЭС.

     Особое  место среди промышленных генераторов  занимает магнитогидродинамический генератор, или МГД-генератор, в котором тепловая энергия преобразуется непосредственно в электрическую.

     Поэтому КПД  МГД-генераторов значительно  превосходят КПД других энергетических установок.

гидрогенератор 
 
 
 
 
 
 

Технический персонал электростанции и его специальности.

      Персонал  всех промышленных, в том числе и энергетических, предприятий подразделяется на промышленно-производственный (ППП), работающий в основном, обеспечивающем и обслуживающем производствах; и непроизводственный, работающий в жилищно-бытовых, коммунальных, медицинских, продовольственных, пожарных службах, в столовых, военизированной охране и других подсобных подразделениях предприятия.

      Промышленно-производственный персонал делится на эксплуатационный, ремонтный и административно-управленческий.

Для работы в энергетике - на электрических  станциях, в сетевых и других предприятиях, входящих в энергообъединения, требуется большой круг различных профессий и специальностей.

      Промышленно-производственный персонал подразделяется на следующие  категории:

– рабочие, непосредственно обслуживающие  производственные процессы в основном, обеспечивающем и обслуживающем производстве;

– служащие, выполняющие преимущественно вспомогательные  и административно-управленческие функции;

– инженерно-технические  работники (ИТР), осуществляющие техническое, экономическое и организационное руководство производственно-хозяйственной деятельностью всего энергопредприятия, для чего требуется высшее или среднее специальное образование;

– младший  обслуживающий персонал (МОП), выполняющий  простые вспомогательные работы, как правило, не требующие профессиональной подготовки - уборку, охрану и т.п.;

ученики различных специальностей и профессий, включая стажеров, временно прикомандированных для освоения новшеств и пр.

      Для рабочих специальностей устанавливаются  разряды, например, слесарь 3-го разряда, электромонтер 5-го разряда. Всего обычно, согласно тарифно-квалификационному справочнику, присваиваются шесть разрядов - с 1-го по 6-й в порядке возрастания квалификации.

      Инженерно-техническим  работникам обычно присваиваются категории: инженер 1-й категории, инженер-экономист 3-й категории, инженер-наладчик 2-й категории и т.д. Здесь квалификация оценивается в обратном порядке - самая высокая категория обычно 1-я, большие номера - более низкая квалификация. В редких случаях встречается категория выше 1-й - «нулевая».

      Ввиду непрерывного характера энергетических производственных процессов на энергопредприятиях и вообще в энергетике работа ведется  круглосуточно, поэтому значительная часть эксплуатационного персонала  образует дежурный персонал.

Особая  ответственность за бесперебойность  энергоснабжения (см. целевую функцию  энергетики) приводит к необходимости  постоянного ремонтного обслуживания энергооборудования, в связи с  чем на энергопредприятиях (на электростанциях  или в энергосистемах) содержится значительное количество ремонтников, численность которых иногда составляет до 70% общего состава энергетического персонала.

      Сложное энергооборудование требует от энергетиков  высокой профессиональной квалификации, знания помимо своей прямой специализации правил технического обслуживания и техники безопасности (ТО и ТБ) при работе с энергоустановками, которые постоянно усложняются при освоении все более сложного энергетического оборудования. Это требует, как ни в одной другой профессии, постоянного повышения деловой и производственной квалификации.

      В условиях рыночных отношений для  работы в промышленности, в том  числе и в энергетике, все большее значение приобретают экономические знания. Они становятся необходимыми не только руководящему составу, всем работникам аппарата управления энергопредприятий и энергосистем, но и руководителям более мелких подразделений - начальникам цехов, участков, бригадирам, что также требует специальной подготовки и переподготовки. 
 
 

3.Способы  транспортировки  произведённой электроэнергии

Сетевые компании 

     Итак, электроэнергию мы произвели, а что  дальше? Эту электроэнергию необходимо доставить в города нашей необъятной родины. Но электроэнергию не погрузишь в грузовик и не отвезёшь в нужное тебе место. Надо решить данную проблему. 

История решения проблемы передачи электроэнергии на дальние расстояния

     После появления мощных электромагнитных генераторов возникла проблема централизованного производства электроэнергии, которое позволило бы использовать ее для обслуживания мощных промышленных предприятий. В конце XIX в. электродвигатели начинают играть важную роль в тяжелой промышленности. Электрические генераторы вырабатывают электричество не только для превращения его в световую или тепловую энергию, но главным образом для превращения его в энергию механическую.

     Применение  электродвигателей позволяло концентрировать  производство электрической энергии  на крупных электростанциях, что вело к значительному удешевлению электроэнергии. В эпоху концентрации промышленного производства эта возможность электрической энергии была очень быстро использована. С конца 80-х годов начинают создаваться первые электростанции, т. е. технические сооружения, предназначенные для производства электрической энергии. Электрические станции соединяются с обслуживаемыми ими потребителями системой проводов, по которым происходит распределение и передача электрической энергии. Первая электростанция была создана в США Эдисоном. Чтобы обеспечить массовое использование электрического освещения, Эдисон реализовал в 1882 г. мысль о создании централизованной электрической станции, высказанную еще в 1879 г. Яблочковым.