Типы электрических станций

Основы электроснабжения.

Работа современных предприятий нефтяной промышленности связана с потреблением электрической энергии, вырабатываемой электростанциями.

Система снабжения потребителей электроэнергией подразделяется на три взаимосвязанных части:

1) электрические станции, вырабатывающие электроэнергию путем преобразования в электричество энергии природных источников;

2) электрические сети, передающие электроэнергию от электростанций и распределяющие ее потребителям;

3) приёмники, преобразующие электрическую энергию в энергию других видов, так как электричество используется только как промежуточная форма энергии, удобная для передачи и преобразования.

Совокупность электростанций, электрических сетей и электропотребителей, связанная общностью производства, называется энергетической системой. На некоторых электростанциях вырабатывается не только электрическая, но и тепловая энергия. Поэтому энергосистема охватывает и установки производства, распределения и использования теплоты. Электрическая часть энергосистемы называется электрической системой.

Ту часть электрической системы, которая распределяет подведенную от электростанций электрическую энергию внутри предприятия и потребляет ее, т.е. преобразует электроэнергию в энергию других видов (тепловую, механическую, световую, химическую) называетсясистемой электроснабженияпредприятия.

Система электроснабжения включает в себя:

- источники питания предприятия электроэнергией,

- его электрические сети,

- аппаратуру управления и регулирования тока и напряжения,

- приемники электроэнергии.

Совокупность приемников электроэнергии на производстве, объединенная общим технологическим циклом, называется потребителем электроэнергии.

Источниками питания электрических систем служат электрические станции, которые в зависимости от вида используемой энергии природного источника делятся на тепловые, гидроэлектрические, атомные, а также приливные, ветряные, геотермальные, и пр.

Электрическая станция – это промышленное предприятие, вырабатывающее электроэнергию и обеспечивающее ее передачу потребителям по электрической сети. На электростанции происходит преобразование энергии какого-либо природного источника в механическую энергию вращения турбины и далее с помощью электрических генераторов – в электроэнергию.

Типы электрических станций.

Гидроэлектрическая станция (ГЭС) представляет собой совокупность сооружений, создающих напор воды, подводящих воду к турбинам и отводящих отработанную воду из здания станции. Технологическая схема ГЭС выгодно отличается от схем работы всех других электростанций простотой процессов и надежностью элементов.

На тепловых станциях (ТЭС) энергия, выделяемая при сгорании каменного угля, торфа, сланцев, газа, нефти и топлив других видов, преобразуется а электроэнергию по принципиальной технологической схеме (рис.1б). Добыча, доставка и подготовка топлива к сжиганию в котлоагрегатах – сложные и дорогие процессы. Тепловая энергия, получаемая при сгорании топлива, передается воде для получения в котлоагрегате перегретого пара высокого давления (до 30 МПа) и температуры (до 650ºС).

Главные недостатки ТЭС – сложность процессов и низкий КПД. Лишь 30-40% теплоты, полученной при сгорании топлива, используется полезно. А остальная часть теплоты (70-60%) отдаётся охлаждающей воде при конденсации пара и дымовым газам. Эта энергия безвозвратно теряется. Но это в конденсационных станциях (КЭС). Существуют еще ТЭЦ – теплоэлектроцентрали. В них существует промежуточный отбор пара из турбины, который направляется потребителям или используется для получения горячей воды, идущей на нужды теплоснабжения. В ТЭЦ, таким образом, осуществляется комбинированные производство и отпуск двух видов энергии – электрической и тепловой. Полный КПД теплоцентралей, на которых в основном устанавливают агрегаты мощностью от 100 до 250 Мвт, составляет 60-75% в зависимости от типа турбин. Строительство ТЭЦ в России активно продолжается.

Атомные электростанции (АЭС) – это тоже тепловые паротурбинные станции, но использующие в качестве природного источника энергии топливо особого вида – ядерное горючее. В технологической схеме (рис.1в) роль котла выполняет атомный реактор. Теплота, выделяющаяся в реакторе при делении ядер урана или плутония, передается теплоносителю – тяжелой воде, гелию или др. От теплоносителя тепловая энергия передается парогенератору. Далее – та же схема преобразования энергии пара в механическую энергию паровой турбины и в электрическую энергию, что и на ТЭС.

В настоящее время преимущественное развитие имеют ТЭС. Это обусловлено меньшими удельными капиталовложениями и сроками строительства ТЭС. Технико-экономические показатели АЭС находятся между показателями ТЭС и ГЭС.

Таблица

Тип электростанции Удельные капиталовложения руб/кВт Себестоимость электроэнергии коп/кВтч Минимальные срок строительства, лет
ТЭС 0,72 2.5
ГЭС 0.14

Часто при освоении новых нефтяных месторождений, при разведочных работах, в начальный период эксплуатации для временного электроснабжения применяются дизельные, газотурбинные электростанции и энергопоезда.

Основной элемент дизельных электростанций (ДЭС) – дизель-генератор. В качестве первичных двигателей в основном применяются бескомпрессорные четырех и двухтактные дизели мощностью 5-1000 кВт, имеющие частоту вращения 375-15000 об/мин. Дизели комплектуются синхронными генераторами переменного тока. По назначению ДЭС делят на основные, резервные и аварийные.

Все электростанции укомплектованы генераторами, вырабатывающими электроэнергию на напряжении, которое называется генераторным. Генераторное напряжение от 6,3 до 38,5 кВ меньше напряжения линий электрической сети, наиболее рационального для передачи электрической энергии на значительные расстояния. Поэтому для преобразования генераторного напряжения в напряжение электропередачи (по ЛЭП) 500, 750 или 1050 кВ на станции сооружаются повышающие подстанции. Но поскольку ввод электроэнергии в города и промышленные предприятия осуществляется ЛЭП с напряжением 220, 110 и 35 кВ, мощные электродвигатели работают при напряжении 6 и 10 кВ, а номинальное напряжение большинства потребителей электрической энергии выбирают равным 220, 380 или 660 В, то снижение напряжения осуществляется в несколько ступеней с помощью понижающих подстанций. Основой повышающих и понижающих подстанций являются трансформаторы. Трансформаторы в системах распределения электроэнергии называют силовыми. Они имеют номинальную мощность от 10 кВ*А до 1 млн. кВ*А.