Тема 1.5. Технология получения электроэнергии на электростанциях

Устройство направляющего аппарата гидротурбины.

 

 

Мощность гидравлической турбины определяется по формуле:

Рт = 9,81·Q·H·η_турб (кВт), где:

Q — расход воды, протекающий через гидротурбины ГЭС (м³/с),

H — напор воды (м), Н=Увб-Унб (Увб-уровень верхнего бъефа, Унб- уровень верхнего бъефа),

η_турб — КПД турбины,

Мощность турбины зависит от напора Н и расхода воды Q. Расход воды регулируется положение направляющих лопаток направляющего аппарата н.а. Положение лопаток н.а. устанавливается при помощи двух гидроцилиндров, управляемых от электрогидравличекого регулятора скорости вращения гидротурбины (ЭГР).

Технологическая схема ТЭС.

 

ТЭС-тепловая электростанция. Вода в котле нагревается от сгорания горючего материала, в качестве которого могут использоваться каменный уголь, газ, торф, ядерное топливо. Образующийся в котле пар высоких температуры и давления приводит во вращение паровую турбину, которая вращает синхронный генератор, Генератор вырабатывает электроэнергию.

 

 

Паровая турбина

Мощность паровой турбины определяется по формуле:

Рт=Dр·H·η_Т, где Dр-расход пара (м³/сек), Н- перепад тепла.

Н=к(tвх-tвых), где tвх-температура пара на входе турбины, tвых-температура пара на выходе турбины.

 

Турбогенератор.

Обычно турбогенератор имеет пару неявно выраженных полюсов и поэтому для получения электроэнергии с частотой 50 Гц скорость вращения ротора должна быть 3000 об/мин.

Турбогенератор в разрезе.

Тема 1.6. Баланс активной мощности и его связь

С частотой

Электрические станции должны вырабатывать мощность, рав-ную мощности потребителей, и покрывать потери в сети. Должен соблюдаться баланс вырабатываемой и потребляемой мощностей:

∑Рг=∑Рп+∑∆Р

где ∑Рг - суммарная генерируемая активная мощность электростанций;

∑Рп - суммарная активная мощность нагрузки потребителей;

∑∆Р - суммарные потери активной мощности в сетях.

При нарушении баланса активной мощности частота в сети отклоняется от номинальной частоты 50 Гц.

Снижение генерируемой активной мощности ∑Рг<∑Рп приводит к уменьшению частоты, а её возрастание ∑Рг>∑Рп обусловливает рост частоты.

Причинами нарушения баланса мощности могут быть:

а) аварийное отключение генератора;

б) неожиданный (неплановый) рост потребления мощности, например увеличение потребления мощности электронагревателями в результате сильного снижения температуры;

в) аварийное отключение линий или трансформаторов связи.

 

Способы сохранения баланса активной мощности:

а) повышение частоты из-за избытка генерируемой мощности в энергосистеме ∑Рг>∑Рп можно ликвидировать, уменьшая мощность генераторов или отключая часть из них;

б) понижение частоты из-за дефицита мощности в энергосистеме ∑Рг<∑Рп требует подключения резерва генерируемой мощности или автоматической частотной разгрузки (АЧР) потребителей;   в противном случае понижение частоты может привести не только к браку продукции у потребителей, но и к повреждению оборудования станций и развалу системы.

г) во всех режимах должен быть определенный резерв мощности; резерв может быть горячим (генераторы загружаются до мощности меньше номинальной и очень быстро набирают нагрузку при внезапном нарушении баланса Р) или холодным, для ввода генерируемой мощности.

   д) Кроме резерва мощности на электростанциях системы необходим резерв по энергии. На ТЭС должен быть обеспечен соответствующий запас топлива, а на ГЭС — запас воды. Если резерв станций исчерпан, а частота в системе не достигла номинального значения, то в действие вступают устройства АЧР, которые предназначены для быстрого восстановления баланса мощности при ее дефиците путем отключения части менее ответственных потребителей.

   Все потребители электрической энергии по надежности их электроснабжения делятся на три основные категории. В первую очередь АЧР отключает потребителей третьей категории. В последнюю очередь отключаются наиболее ответственные потребители.

Вывод: чтобы частота тока в электрической сети была постоянна необходимо соблюдать баланс активной мощности. В нормальном режиме соблюдение баланса активной мощности обеспечивается соблюдением графиков отпуска электроэнергии потребителям электростанциями.