Файл: ЭЛЕКТРЭНЕРГИЯНЫ ӨНДІРУ, ЖЕТКІЗУ ЖӘНЕ ТАРАТУ. 2 БӨЛІМ.docx
Добавлен: 02.02.2019
Просмотров: 1770
Скачиваний: 19
Коммерциялық емес акционерлік қоғам
АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ
Электр станциялары, тораптары және жүйелері кафедрасы
МАМАНДЫҚҚА КІРІСПЕ. ЭЛЕКТРЭНЕРГИЯНЫ ӨНДІРУ, ЖЕТКІЗУ ЖӘНЕ ТАРАТУ. 2 БӨЛІМ
Лекциялар конспектісі
5В071800 – Электр энергетикасы,
5В081200 – Ауыл шаруашылығын энергиямен қамтамасыз ету мамандықтарының студенттері үшін
Алматы 2013
Құрастырушылар: В.Н. Сажин, Н.А. Генбач. Мамандыққа кіріспе. Электрэнергияны өндіру, жеткізу және тарату. 5В071800- Электр энергетикасы, 5В081200 - Ауыл шаруашылығын энергиямен қамтамасыз ету мамандықтары үшін лекциялар конспектісі. - Алматы: АЭжБУ, 2013,- 31 б.
Электрэнергияны жеткізу және тарату жүйелерінің жалпы сипаттамасы қарастырылған. Ауа және кабель желілері элементтерінің қиыстырмалық ерекшеліктері берілген, электрэнергетикалық жүйелерді басқару мәселелері қарастырылған, электрэнергияны қашықтыққа жеткізудің жаңа тәсілдері және электрэнергия тұтынушыларын электрмен жабдықтау жүйелері туралы жалпы мәліметтер жазылған.
Көрнекі материалдар - 13, кесте - 1, библиогр. - 7 атау.
Сарапшы: техн. ғылым. канд., ЭАПУ кафедрасының проф. Ю.А. Цыба
«Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2013 ж. шығару жоспары бойынша басылады.
© «Алматы энергетика және байланыс университеті» КЕАҚ, 2013 ж.
Кіріспе
«Мамандыққа кіріспе. Электрэнергияны өндіру, жеткізу және тарату» пәні бірінші курстың студенттерін олардың болашақ мамандығы – электр энергетикасымен, оның осы кездегі қоғамдағы мәнімен, даму тарихымен және оның техникалық прогреске әсерімен таныстырады. Студенттің болашақ мамандыққа қаншалықты қызығуына байланысты оның кейінгі студенттік, тіпте инженерлік биографиясы едәуір соған тәуелді болады. Оқу процесінде студент болашақ мамандық туралы ғана емес, жоғары оқу орнындағы жұмыс туралы да белгілі ұғымдар алады. Бұл жалпыэнергетикалық пән энергетиканың барлық бөлімдері және олардың өзара байланыстары, энергетикалық жүйелер және оларда жүріп жатқан негізгі электрэнергияны түрлендіру, жеткізу және тұтыну процестері, энергетикалық қондырғылардың жұмыс қағидалары және қиыстырмалық жасалынуы, энергетиканың осы кездегі жағдайы және даму перспективалары туралы ұғым береді.
Лекциялар конспектісі көп көрнекі материалдармен, сұлбалармен жабдықталған сегіз лекциядан тұрады.
1,2 лекцияларда электрэнергияны жеткізу және тарату жүйелерінің жалпы сипаттамасы, негізгі терминдер мен анықтамалар, электр тораптарын жіктеу, электр тораптарына қойылатын талаптар берілген.
3, 4 лекцияларында ауа желілерінің негізгі элементтерінің қиыстырмалары, кабель желілерінің қиыстырмалық ерекшеліктері ұсынылған.
5 пен 7 лекцияларда энергияны айнымалы және тұрақты токпен жеткізу, электрэнергетикалық жүйелерді басқару мәселелері қарастырылған, электрэнергияны жеткізудің жаңа тәсілдері қарастырылған.
8 лекцияда электрмен жабдықтау жүйелері туралы негізгі мәліметтер, негізгі терминдер мен анықтамалар, тұтынушылардың негізгі топтары және электрмен жабдықтау жүйелеріне қойылатын талаптар қарастырылған.
1 лекция. Электрэнергиясын жеткізу және тарату жүйелерінің жалпы сипаттамасы
Лекцияның мазмұны: электрэнергиясын жеткізу және тарату жүйелерінің арналымы және олардың сипаттамалық ерекшеліктері.
Лекцияның мақсаты: негізгі терминдер және анықтамалар, электр тораптарын жіктеуді және оларға қойылатын талаптарды қарастыру.
1.1 Негізгі ұғымдар, терминдер және анықтамалар
Электрэнергияны өндіру бірге жұмыс атқаратын (қатарлас) ірі электрстанцияларда көбінесе шоғырланады. Электрэнергияны тұтыну орталықтары (өндірістік кәсіпорындар, қалалар, ауылдық аудандар және т.б.) олардың көздерінен ондаған, жүздеген километрге қашық орналасқан және едәуір аймақта таралған.
Электрэнергияны жеткізу және тарату жүйесін және «өндіру- жеткізу- тарату» - ң барлық құрылымын сипаттау үшін кейбір ұғымдарды, атауларды және анықтамаларды енгіземіз.
Электр қондырғысы – электрэнергияны өндіруге, түрлендіруге, жеткізуге, таратуға немесе тұтынуға арналған аппараттардың, машиналардың, жабдықтардың және құрылымдардың жиынтығы. Электрқондырғыларын кернеу шамасы бойынша 1000 В дейінгіге (төменгі вольттік) және 1000 В жоғарғыға (жоғары вольттік) бөледі.
Электрстанция – турбо - және гидрогенераторлардың көмегімен табиғи энергия тасушыларында (көмір, газ, су және басқалар) бар энергияны түрлендіру нәтижесінде электрэнергияны өндіруге арналған электрқондырғысы.
Қосалқы станция – трансформаторлардан (автотрансформаторлардан) және басқа ЭЭ түрлендіргіштерінен, таратушы және көмекші құрылғылардан тұратын электрэнергияны қабылдауға, түрлендіруге (трансформациялауға) және таратуға арналған электрқондырғысы. Арналымынан тәуелді қосалқы станциялар трансформаторлық немесе түрлендіргіштік - түзетуші, қозғалтқыш – генераторлық және басқа болып жасалынады. Қосалқы станция жоғарылатқыш болады, егер айнымалы ток кернеуінің шамасы төменгі кернеуден жоғарғыға түрленсе (электрстанциялар қосалқы станциялары), және төмендеткіш – жоғары кернеуді төменгіге трансформациялау жағдайында (кәсіпорындардың, қалалардың және басқалардың қосалқы станциялары).
Орталық электр қоректің көзі – құранды шиналарында (қысқыштарында) кернеу режимінің автоматты реттелуі жүретін ЭЭ көзі. Электрстанциялар қатарында бұл жүктеме барда кернеуді реттейтіндерімен жабдықталған (РПН) трансформаторлары, реактивтік қуаттың реттелетін көздері, желілік реттегіштері және басқалары бар қосалқы станцияның шиналары.
Таратушы құрылғы – кез – келген қосалқы станцияның құрамына кіретін электрқондырғы; электрэнергияны бір кернеуде (1000 В дейін және жоғары) қабылдауға және таратуға арналған. ТҚ - ң коммутациялық аппараттары, басқару, қорғау, өлшеу құрылғылары және көмекші құрылымдары бар.
Қосалқы станциялармен қатар электр энергиясы таратушы пункттерде – ЭЭ бір кернеуде (трансформациясыз) қабылдауға және таратуға арналған және қосалқы станция құрамына кірмейтін құрылғыларда таралуы мүмкін.
Электрберіліс желісі – қашықтыққа электрэнергияны жеткізуге арналған электрқондырғысы. Желілер ауа, кабель және өндірістік кәсіпорындарда және электрстанцияларда ток өткізгіштері және ғимараттар мен құрылымдардағы ішкі тартылымдар түрінде жасалынады.
Электрэнергия тұтынушысы, электрқабылдағышы – электрэнергияны тұтынатын немесе оны энергияның басқа түрлеріне түрлендіретін аппарат, агрегат, механизм. Тұтынушыларға әртүрлі кернеудегі қосалқы станцияларының шиналарынан электр қорегін алатын электр жүктемелерінің (ЭЖ) (үй, қыстақ, зауыт және т.б.) жиынтығы жатады. Бір қатар жағдайларда тұтынушылар ретінде тұрғын ауданның, өндірістік кәсіпорынның және басқа нысандардың электрмен жабдықталуы іске асатын қосалқы станцияларды қарастырады.
Электрэнергияны жеткізу және тарату жүйесінің элементтері болады: қиыстырмалары және кернеулері әртүрлі электрберіліс желілері (W), ЭБЖ параметрлерін бойлық және көлденең өтемдеудің құрылғылары (ӨҚ) (көлденең өтемдеудің құрылғылары және шунттайтын реакторлар); трансформаторлық қосалқы станциялар (күштік трансформаторлар (Т) және автотрансформаторлар, ажыратқыштар, айырғыштар, бақылаушы – өлшеуші аспаптар және т.б.); реактивтік қуаттың көздері (РҚК) (конденсаторлық батареялар, синхронды және статикалық тиристорлық өтемдеушілер); қорғаныс және автоматика құрылғылары, яғни автоматтық реттегіштер (АР), релелік қорғаныс (РҚ) және апатқа қарсы (АҚ) автоматиканың құрылғылары, диспетчерлік және технологиялық басқарудың құралдары (ДТБҚ).
Электрберіліс – бұл төмендеткіш қосалқы станцияның төменгі кернеу шиналарынан электрэнергияны алатын шоғырланған тұтынушыға станциядан электрэнергияны транзиттік беруге арналған жоғарылатқыш және төмендеткіш қосалқы станциялары бар желі.
Электр торабы – ЭЭ электрстанциядан тұтыну және тұтынушылар арасында тарату орындарына беруге арналған түрлендіруші қосалқы станциялардың, таратушы құрылғылардың, ауыстырып қосқыш пункттердің және оларды жалғайтын электрберіліс желілерінің бірлестігі. Электр торабы электрберілістің дамыған жоғарывольттік торабына эквивалентті. Бөлек электрберіліс қысқа мағнада электр торабы болады. Дамыған электр торабы электрқондырғылардың құрамы және функционалдық арналымы бойынша электрэнергияны жеткізу және тарату жүйесін құрады.
1.1 суреті – Электр және жылу энергиясын өндіруді, беруді, таратуды және тұтынуды қамтамасыз ететін нысандардың өзара байланысы
Қазіргі жағдайда бөлек электрберілістер және электрэнергияны жеткізу және тарату жүйелері түгел бөлек жұмыс атқармайды; олар жалпы электр жүктемесіне бірігіп жұмыс атқару және барлық тұтынушыларды электрэнергиямен орталықтан жабдықтау үшін электр станциялардың көбісін электрэнергетикалық жүйеге байланыстырады (біріктіреді).
Электрэнергетикалық (электрлік) жүйе (ЭЭЖ) – режимнің ортақтығымен және өндіру, жеткізу және электрэнергияны тұтыну процестерінің үзіліссіздігімен (бір уақыттылығымен) біріктірілген электрстанциялардың электр бөлігінің, электр тораптарының (электрберіліс тораптарының) және электрэнергия тұтынушыларының (электрқабылдағыштардың), сонымен қатар басқару, реттеу және қорғаныс құрылғыларының жиынтығы.
Энергетикалық жүйе (энергия жүйесі) – электрстанциялардың, электр және жылу тораптарының және электр және жылу энергиясын өндіру, жеткізу, тарату және тұтыну үшін қондырғылар мен құрылғылар қатарының бірлестігі. Қондырғылар мен құрылғылар: энергия көздері – бу қазандықтары (БҚ) немесе гидротехникалық құрылымдар (ГТҚ), турбиналар (Т), генераторлар (Г); жүктемелер – электр (ЭТ) және жылу тұтынушылары (ЖТ) және басқалары.
Электр торабына қарағанда «электрмен жабдықтау» кеңірек ұғым. Ол тұтынушыларды электрэнергиясымен қамтамасыз етуге арналған барлық электрқондырғыларды біріктіреді. 1.1 суретінен электрмен жабдықтау жүйесі энергетикалық жүйенің – электрэнергетикалық жүйенің электр бөлігіне эквивалентті екені түсінікті.
2 лекция. Электр тораптарын жіктеу. Электр тораптарына қойылатын талаптар
Лекцияның мазмұны: электр тораптарын жіктеу. Электр тораптарына қойылатын талаптар.
Лекцияның мақсаты: электр тораптарының әртүрлі нышандар және электр тораптарына қойылатын талаптар бойынша жіктелуін зерттеу.
Электр тораптарын бір қатар көрсеткіштер бойынша жіктеу тиімді, олардың ішіндегі негізгілері: қиыстырмалық жасалынуы, токтың тегі, номиналды кернеуі, тораптың арналымы, торап сұлбасының конфигурациясы.
Қиыстырмалық жасалынуы бойынша ауа, кабель желілерін және ішкі тартылымдарды айырады. Ауа желісі деп тіректерде жердің үстінде оқшаулағыштардың көмегімен ілінген оқшауланбаған сымдармен жасалған желіні айтады.
Кабель деп өзара және қоршаған ортадан оқшауланған сымдардың жүйесін айтады. Кабельден жасалған желілер немесе кабель желілері, әдетте жерде төселеді. Бұның өзінің құндылықтары да – қауіпсіздік, пайдаланудан шығатын аймақтың қысқаруы, кемшіліктері де – үлкен құны, эксплуатацияның және зақымдарды жою қиындығы, жасау күрделілігі бар.
Ішкі тартылымдар оқшаулағыштар немесе құбырларда ғимараттардың қабырғалары және төбелерімен немесе қабырғалардың ішімен және арнаулы шина өткізгіштермен төселетін оқшауланған сымдармен жасалынады.
Токтың тегі бойынша айнымалы және тұрақты токтың тораптарын айырады. Айнымалы токтың негізгі тораптары үшфазалық болып жасалынады.
Қазіргі уақытта тұрақты ток тораптары өндірістік кәсіпорын тораптары үшін салыстырмалы сирек жасалынады (мысалы, электролиз цехтарында, алюминий зауыттарында).
Кернеу бойынша электр тораптарын төменгі вольттікке (1000 В дейін) және жоғары вольттікке (1000 В жоғары) бөлуге болады.
Арналымы бойынша тораптар қоректендірушілерге және таратушыларға бөлінеді. Қоректендіруші желі деп таратушы пунктты немесе қорек орталығынан электрэнергияны ұзындығы бойынша таратпай қосалқы станцияны қоректендіретін желіні айтады. Таратушы желі деп трансформаторлық қосалқы станциялардың қатарын немесе тұтынушылар электрқондырғыларына келетін кірмелерін қоректендіретін желі саналады.
Тораптың сұлбалары конфигурация бойынша тұйықталмаған және тұйықталғанға бөлінеді. Тұйықталмағанға жүктемелері тек бір жақтан электрэнергияны алуға мүмкіндігі бар желілерден құралған тораптар жатады (2.1 сур.). Тұйықталған тораптар деп кемінде екі жақтан тұтынушыларды электрмен жабдықтау мүмкіндігі бар тораптарды айтады ( 2.2 а, б сур.).
2.1 суреті – Тұйықталмаған торап
2.2 суреті - Тұйықталған торап
2.1 Электр тораптарына қойылатын талаптар
Электрэнергияны өндіретін электрстанциялардан оны электртұтынудың ірі аудандарына немесе электрэнергетикалық жүйелердің таратушы түйіндеріне дейін беру жүйесінің негізін құрайтын электрберілістің дамыған тораптары немесе жүйе ішіндегі және жүйе аралық маңызы бар (жүйе құраушы тораптар) бөлек электрберілістер және кернеуі 220 кВ және жоғары қоректендіруші тораптар. Олардың пайда болуы ЖЭС және АЭС тұрғын аймақтарының сыртына орналастыру қажеттілігімен және ЭЭ бөлігін қалалардан салыстырмалы қашық жайғасқан гидроэлектростанциялардың өндіру мүмкіндігімен туындаған. Электрстанциялардың және ең ірі қосалқы станциялардың қатарлас жұмысына біріктіретін электрберілістің жүйе ішіндегі және жүйеаралық магистралды желілері қашық (ұзақ) ЭБЖ қосқанда жүйе құраушы торапты жасайды. Мұндай тораптың арналымы – ЭЭЖ (электрэнергетикалық жүйе) қалыптастыру және сонымен бірге электрэнергияны жеткізу, транзит функцияларын орындау.
Электр тораптары тұтынушыларын сенімді электрмен жабдықтауын және электрэнергияның қажетті санын қамтамасыз ету керек. Мұнда тораптардың жұмысы ең үлкен үнемділіктің талаптарына сәйкес болу керек. Бұның жобалау шарттарына және эксплуатация жағдайларына да қатынасы бар. Тораптарға байланысты бес талапты бөлуге болады:
Жұмыстың сенімділігі. Тұтынушыларды электрмен жабдықтаудың сенімділігі туралы мәселе тораптың барлық элементтері іс жүзінде уақыт өткесін зақымдалуымен байланысты пайда болады. Зақымдар найзағай, жел әсері өскенде, ауыр көк мұздар пайда болғанда және т.б. пайда болуы мүмкін. Электрмен жабдықтаудың сенімділігін өсіру тек торап элементтері зақымдалуының төмендеуі және резервтеуімен емес, экономикалық жағынан тиімділеу болуы мүмкін басқа тәсілдермен де қамтамасыз етілуі мүмкін. Сенімді электрмен жабдықтауды қамтамасыз ету үшін резервтеуден басқа релелік қорғаныс және автоматиканың сенімді жұмыс жасайтын құрылғылары қажет: АҚҚ (АПВ) – автоматты қайта қосу, РАҚ (АВР) – резервті автоматты қосу, АЖЖА (АЧР) – автоматты жиіліктік жүктемені азайту.