Производство, передача и распределение электрической энергии

Источник электрической энергии — электротехническое изделие (устройство), преобразующее различные виды энергии в электрическую энергию на электростанциях.

Топливом для электрических станций служат природные богатства – уголь, торф, вода, ветер, солнце, атомная энергия и др.

В зависимости от вида преобразуемой энергии электростанции могут быть разделены на следующие основные типы: тепловые, атомные, гидроэлектростанции, гидроаккумулирующие, газотурбинные, а также маломощные электрические станции местного значения – ветряные, солнечные, геотермальные, морских приливов и отливов, дизельные и др..

• Тепловая электрическая станция (ТЭС) преобразует энергию тепла в электричество. Тепловые электростанции работают на органическом топливе – мазут, уголь, торф, газ, сланцы (Рис. 1)
• Гидроэлектростанция (ГЭС) преобразует энергию движения воды в электроэнергию. Гидроэлектростанции возводятся в местах, где большие реки перекрываются плотиной, и благодаря энергии падающей воды вращают турбины электрогенератора. Различают ГЭС плотинного и деривационного типов.
• Атомные электростанции (АЭС) отличаются от обычной паротурбинной станции тем, что на АЭС в качестве источника энергии используется процесс деления ядер урана, плутония, тория и др.(Рис. 1).

Рисунок 1 — Электростанции: а-тепловая (ТЭС); б-плотинная ГЭС; в-атомная

Нетрадиционные энергоисточники станут основными к 2050 году, так утверждают ученые, а традиционные потеряют свою потребность.

• Энергия солнца (Рис. 2) широко используется как для нагрева воды, так и для производства электроэнергии. Солнечные коллекторы производятся из доступных материалов: сталь, медь, алюминий и т. д., то есть без применения дефицитного и дорогого кремния. Это позволяет значительно сократить стоимость оборудования, и произведенной на нём энергии. В настоящее время именно солнечный нагрев воды является самым эффективным способом преобразования солнечной энергии.
• Ветроэлектростанция (ВЭС) (Рис. 2) преобразует энергию ветра в электрическую энергию.
• Приливные электростанции основаны на использовании (Рис. 2.) энергии прилива.
• Нетрадиционные геотермальные источники энергии (Рис. 2) основаны на использовании тепла земных турбин (глубинные горячие источники).
• Биохимическая электростанция (Рис. 2). Новые перспективные источники энергии – биомасса.

Рисунок 2 — Нетрадиционные источники энергии: а –солнечные батареи; бветроэлектростанция; вприливная электростанция; ггеотермальная электростанция; д-биохимическая электростанция на биомассах

Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) выделяют три категории, различающиеся степенью надежности и защиты электроприемников.

Первая категория подразумевает непрерывную подачу электричества к объектам и не допускает перерыва в электроснабжении. Перебои в поставке тока может привести к очень серьезным последствиям, а именно:

• угрозе жизни и здоровья людей;
• значительным финансовым потерям;
• поломке дорогостоящего оборудования, нарушению
• функционирования объектов ЖКХ;
• сбою в технологических процессах и т.п.

Электроприемники первой категории широко используются в промышленности (химической, металлургической), шахтах, лечебнопрофилактических учреждениях и реанимационных, котельных, в противопожарных устройствах, лифтах и т.п.

Вторая категория электроприемников включает в себя устройства, отключение которых может привести к следующим последствиям:

• нарушению производственного цикла и недоотпуску продукции;
• простою оборудования, транспорта и различных механизмов;
• нарушению жизнедеятельности целых районов и большого количества людей.

Ко второй категории электроснабжения электроприемников относятся жилые многоквартирные здания, общежития, детские и медицинские учреждения, спортивные сооружения, магазины, предприятия общественного питания, школы, музеи, бани и т.д.

Третья категория надежности включает в себя установки, которые нельзя определить в первые две группы. Это могут быть жилые малоквартирные дома, небольшие производственные площадки и вспомогательные цеха. Питание осуществляется от одного источника, при этом перебои поставки энергии могут достигать до 24 часов (72 часа за год).

Принципы производства электрической энергии

Источником электрической энергии на станциях являются машинные генераторы (Рис. 3).

Рисунок 3 — Генератор с обозначением его основных элементов

В них происходит преобразование механической энергии в электрическую.

Принцип работы генератора переменного тока основан на законе электромагнитной индукции (рисунок 4).

Рисунок 4 — Принцип работы генератора переменного тока: F-cила, вращающая рамку, I-ток, протекающий в рамке, S-площадь рамки

В зависимости от рода первичных двигателей электрические станции разделяют на тепловые, гидравлические и ветросиловые.

Несмотря на различие конструкции электростанции и способа преобразования в электрическую энергию, принцип действия у всех почти одинаковый. На рисунках в приложении 1. представлены схемы принципа работы часто встречающихся электростанций.

Большинство электростанций объединены в энергетические системы. При быстронарастающей нагрузке могут потребоваться быстрозапускающиеся паротурбинные агрегаты, а также дизельные агрегаты.

Кратковременные перерывы в электроснабжении могут возникнуть при восстановлении питания устройствами автоматического повторного включения (АПВ) и автоматического включения резерва (АВР). Поэтому для электроприемников, не допускающих вообще перерывов питания, применяют высоконадежные автономные местные источники.

В качестве местных источников реактивной мощности применяют:

• синхронные генераторы заводских ТЭЦ и других регулярно работающих заводских электростанций и генераторных установок;
• синхронные двигатели с cosφ 0,9;
• конденсаторные батареи.

Источниками питания для цеховых электроприемников являются цеховые трансформаторные подстанции (ЦТП). Число трансформаторов на ЦТП выбирают один или два.

Получение, передача и распределение электрической энергии в народном хозяйстве страны

• Данный тип работы не является научным трудом, не является готовой работой!
• Данный тип работы представляет собой готовый результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебной работы.

Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!

По этой ссылке вы сможете найти много готовых тем для рефератов по физике:

Посмотрите похожие темы возможно они вам могут быть полезны:

Введение:

Одним из важнейших показателей уровня технического развития любой страны является уровень развития ее энергетического сектора. Современная энергия — это в основном электроэнергия, т. е. производство и потребление электрической энергии определяют уровень развития государства.

Электрическая энергия используется во всех отраслях промышленности, строительства, транспорта и сельского хозяйства благодаря ряду присущих только ей свойств: она может передаваться на большие расстояния, а также преобразовываться в другие виды энергии — механическую, термическую, химическую.

Основные сведения об электрической энергии

Способность передавать электрическую энергию на расстояния, достигающие нескольких сотен и даже тысяч километров, определяет строительство электростанций вблизи мест заправки топливом или в высокогорных реках, что более экономично, чем транспортировка большого количества топлива на электростанции, расположенные рядом с потребителями электроэнергии.

Возможность преобразования электрической энергии в механическую с помощью электроприводов, т.е. использование электродвигателей, которые конструктивно просты и просты в эксплуатации вместо громоздких и сложных паровых двигателей и двигателей внутреннего сгорания, позволяет более эффективно использовать производственные мощности предприятий, снизить эксплуатационные расходы и автоматизировать производственные процессы. Именно поэтому современные промышленные предприятия насыщены электродвигателями мощностью от нескольких ватт до нескольких сотен и даже тысяч киловатт. О масштабах использования электродвигателей свидетельствует тот факт, что в настоящее время они потребляют более 50% всей электроэнергии, производимой в стране. Электричество широко используется не только в промышленности, но и на транспорте: с его помощью приводятся в движение поезда, трамваи, троллейбусы и даже автомобили.

Однако роль, возможности и масштабы использования электрической энергии не будут полностью охарактеризованы, если не сказать о ее использовании в технологиях различных отраслей промышленности: она используется для сварки стали, сварки и резки металлов, применения стойких антикоррозийных средств. покрытия на поверхности металлов и др.

Роль электричества в автоматизации и телеуправлении производственными процессами незаменима. Здесь ни один тип энергии, известный современной науке, не может полностью заменить электрическую энергию.

Типы и основные характеристики силовых установок

На электростанциях вырабатывается электрическая энергия, которая в зависимости от используемых в них энергоносителей делится на тепловую (паровая турбина), атомную (реакторная) и гидроэлектрическую (гидротурбинную). Есть также электростанции, которые используют ветер и тепло от солнца, но они являются источниками электроэнергии с низким энергопотреблением, предназначенными только для энергоснабжения отдельных мелких потребителей, удаленных от мощных электростанций и системных сетей.

Тепловые электростанции (ТЭС) используют тепловую энергию, получаемую при сжигании угля, торфа, горючего сланца, мазута или природного газа в котельных печах.

На теплоэлектростанции вода в котлах превращается в пар, который поступает в паровую турбину через паропровод и приводит в движение его ротор, а также ротор генератора, механически связанный с ним. В генераторе механическая энергия преобразуется в электрическую энергию, и генератор становится источником электрического тока. Таким образом, тепловая энергия пара преобразуется в механическую энергию вращения турбины, а последняя, ​​в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию.

Преобразование энергии из одного типа в другой неизбежно сопровождается потерями, которые зависят главным образом от метода преобразования, а также от совершенства и состояния преобразовательных устройств.

Отработанный пар, пройдя все ступени турбины, поступает в конденсатор, где при охлаждении превращается в конденсат, который снова подается насосом в котел. Возврат чистого конденсата уменьшает образование накипи в котлах и тем самым увеличивает срок их службы. Так, в замкнутом цикле работает тепловая конденсационная электростанция (КЭС), обеспечивающая потребителей только электрической энергией.

Тепловые конденсационные электростанции имеют низкий КПД (30 … 40%), так как большая часть энергии теряется с отходящими дымовыми газами и охлаждающей водой конденсатора. Выгодно строить IES в непосредственной близости от мест производства топлива. В то же время потребители электроэнергии могут находиться на значительном расстоянии от станции.

Обеспечение потребителей не только электрической, но и тепловой энергией осуществляется тепловой электростанцией (рис. 1.б), которая называется тепловой электростанцией (ТЭЦ). В нем происходит описанный выше цикл преобразования тепловой энергии в механическую, а затем в электрическую, но значительная часть тепловой энергии в этом случае поступает в виде горячей воды и пара потребителям, расположенным в непосредственной близости от силовая установка.

КПД тепловых электростанций достигает 60 … 70%. Такие станции обычно строятся рядом с потребителями — промышленными предприятиями или жилыми районами. Чаще всего они работают на импортном топливе.

Рассматриваемые тепловые электростанции по типу основного теплового узла (паротурбинная установка — ПТУ) являются паротурбинными станциями. Тепловые станции с газотурбинными (GTU), парогазовыми (CCGT) и дизельными (DU) установками получили гораздо меньшее распространение.

Атомная электростанция (АЭС) — это, по сути, тепловая электростанция, отличающаяся от последней только тем, что она использует ядерный реактор с теплообменником вместо котельной установки и использует тепло, выделяемое в процессе деления ядер урана или атомы плутония. АЭС широко распространены в России, поскольку они могут быть построены в районах, удаленных от источников природного топлива или не имеющих гидроэнергетических ресурсов. Одним из главных преимуществ атомных электростанций является низкий расход потребляемого топлива, а, следовательно, резкое снижение затрат на его транспортировку.

Первая в мире атомная электростанция, которая преобразует энергию деления ядер атомов тяжелых элементов в электрическую энергию, была построена в 1954 году в Советском Союзе в городе Обнинске. Основным тепловым блоком атомной электростанции, как и тепловая электростанция, является паротурбинный блок. Водяной пар также служит средой, которая преобразует тепловую энергию в механическую энергию. Принципиальное различие между атомной электростанцией и теплоэлектростанцией заключается в том, что тепло, необходимое для генерации пара, получают не путем сжигания топлива, а путем расщепления ядер тяжелых элементов в ядерных реакторах. Такими элементами являются природный изотоп уран-235 или изотопы, полученные искусственно из урана-233 и плутония-239. Из 1 кг урана вы можете получить столько же тепла, сколько при сжигании около 3000 тонн угля.

За годы, прошедшие с момента ввода в эксплуатацию первой атомной электростанции, было создано несколько проектов ядерных реакторов, на основе которых началось широкое развитие атомной энергетики в нашей стране. Атомные электростанции классифицируются по типу реактора и количеству цепей, по которым выделяемое тепло может передаваться рабочей жидкости (пару) паровой турбины. Тепловая схема атомной электростанции может быть двух- и трехконтурной. В трехконтурной схеме первого контура радиоактивный теплоноситель, нагретый в реакторе 1, поступает в парогенератор 6, где он передает тепло рабочей жидкости (пару) и возвращается в реактор с помощью циркуляционного насоса 5. В Во втором контуре пар через промежуточный теплообменник 8 и турбину 2 вращается генератором 3, а затем через конденсатор 4 с помощью насоса 9 он возвращается в теплообменник (третий контур). Таким образом, в трехконтурной атомной электростанции первичные контуры теплоносителя, которые могут представлять собой воду и пароводяную смесь, и рабочую жидкость (пар), разделяются. В этой схеме радиоактивная цепь включает не все оборудование, а только его часть, что упрощает эксплуатацию.

Обеспечение радиационной безопасности персонала и населения, что является наиболее важной задачей при эксплуатации атомной электростанции, достигается путем создания специальных конструкций и защитных устройств, очистки воды и воздуха, удаления и надежной локализации радиоактивных загрязнений.

Гидроэлектростанции (ГЭС) строятся на реках с использованием давления потока воды, искусственно созданного разницей в его уровнях по обе стороны от плотины.

Для обеспечения надежности электроснабжения потребителей и более полного использования мощности электростанций, работающих в разных режимах, они объединены в электроэнергетические системы.

Идея системы производства, передачи и распределения электрической энергии дается схемой электроснабжения потребителей, показанной на рис. 4. Электрическая энергия, вырабатываемая генераторами на электростанции, передается при напряжении выше, чем напряжение генератора через высоковольтную линию электропередачи к подстанции промышленного предприятия. Для изменения напряжения в системе используются трансформаторы. От шин подстанции электричество распределяется среди различных потребителей электроэнергии: электродвигатели, источники света, обогреватели и т. Д.

Производство электрической энергии и ее потребление являются непрерывными и унифицированными во времени процессами. Электрическая энергия не может накапливаться в больших количествах без передачи потребителям, то есть в каждый момент ее выработка должна соответствовать потреблению. Отдельные электростанции не могут обеспечить бесперебойную подачу электроэнергии потребителям, поэтому по мере развития электроэнергетики они объединяются в системы, в которых они работают параллельно для общей нагрузки.

Интеграция электростанций в энергосистемы имеет большое значение для обеспечения согласованной работы различных типов станций, особенно тепловых и гидроэлектростанций. Мощность гидроэлектростанций во время паводка и зимой различна, поэтому весной основную нагрузку в энергосистеме несут гидроэлектростанции, в то время как на тепловых станциях некоторые из основных блоков являются остановлен, что обеспечивает экономию топлива и плановые ремонтные работы. Зимой роль тепловых и гидростанций меняется. Таким образом, становится возможным создание экономически эффективных режимов работы для различных типов электростанций.

Создание энергосистем повышает надежность энергоснабжения и улучшает качество электроэнергии, обеспечивает постоянное напряжение и частоту генерируемого тока, поскольку колебания потребления воспринимаются одновременно многими электростанциями.

Энергетическая система (энергосистема) представляет собой совокупность электростанций, линий электропередач, подстанций и тепловых сетей, связанных между собой общим режимом и непрерывностью процессов производства и распределения электрической и тепловой энергии.

Электрическая система является частью энергосистемы и состоит из генераторов, распределительных устройств, электрических сетей (подстанций и линий электропередач различных напряжений) и приемников электроэнергии.

В состав энергетических систем (электрических систем) также входят производственные предприятия и мастерские, лаборатории и подъемные машины, необходимые для выполнения работ, связанных с работой всех элементов этих систем.

Эксплуатация энергосистемы осуществляется инженерами, техниками, мастерами и рабочими соответствующей квалификации. Оперативное управление энергосистемой (электрической системой) обеспечивается диспетчерами, техническое обслуживание оборудования электростанций и подстанций осуществляется дежурным персоналом, а линии электропередач — линейным персоналом.

Энергетические системы отдельных регионов, связанных между собой линиями электропередач, образуют интегрированные энергетические системы (например, Уральская, Сибирская, Центральная, Северо-Западная и др.). Объединение ряда энергосистем (Уральская, Южная, Центральная и др.) Создало Единую европейскую энергосистему России.

Основная информация об установках, передающих, распределяющих и потребляющих электроэнергию

Генерируемая электрическая энергия поступает в место потребления через систему взаимосвязанных передающих, распределительных и преобразовательных электрических установок. Электричество передается по воздушным линиям электропередачи напряжением от нескольких сотен до сотен тысяч вольт. Электрическая энергия передается по системным воздушным сетям напряжением 35, 110, 150, 220 кВ и выше по шкале номинальных напряжений, установленных ГОСТ. Распределение электроэнергии осуществляется с использованием центра питания (CPU), точек распределения (RP) и линий распределения (RL).

Энергетический центр относится к распределительным устройствам (RU) генератора напряжения электростанции или вторичного напряжения понижающей подстанции энергосистемы с регулятором напряжения, к которому подключены распределительные сети района.

Распределительный пункт — это подстанция промышленного предприятия или городской электрической сети, предназначенная для приема и распределения электроэнергии одним напряжением без его преобразования.

Распределительная линия — это линия, которая питает несколько трансформаторных подстанций от ЦП или распределительного устройства или вводов для электрических установок потребителей.

Подстанция представляет собой электрическую установку, которая служит для преобразования и распределения электроэнергии и состоит из трансформаторов или других силовых преобразователей, распределительных устройств до 1000 В и выше, аккумуляторных батарей, блоков управления и вспомогательных устройств.

Электроэнергия подается промышленным, городским и сельским потребителям от трансформаторных подстанций, основным элементом которых является трансформатор, который преобразует (преобразует) электрическую энергию одного напряжения в электрическую энергию другого (более высокое или более низкое напряжение). Принципиальная схема передачи и распределения электрической энергии приведена на рис. 5. Электрическая энергия, вырабатываемая генераторами с номинальным напряжением 10 … 15 кВ, подается на трансформаторы электростанции А, где ее напряжение возрастает до 220 кВ, после чего он подается на шины открытой подстанции этой электростанции, а затем по линии электропередачи 220 кВ, передаваемой на шины 220 кВ понижающей подстанции, также подключается к линиям электропередачи 220 кВ с помощью питания. станция Б.

На понижающей подстанции напряжение электрической энергии от 220 кВ снижается трансформаторами до 10 (или 6) кВ, и с этим напряжением оно подается на точку распределения, а от нее на подстанции PSI, PS2, PSZ с мощностью трансформаторы, которые в свою очередь снижают напряжение до 380 (или 220) В, т. е. до значений, с которыми электричество подается потребителям.

Электрическая энергия используется: в электродвигателях для моторных целей; в лампы накаливания и люминесцентные лампы для освещения; в электрических печах, гальванических ваннах и различных устройствах для обеспечения технологических процессов; в электросварочных установках для сварки металлов и для других целей.

Когда электрическая энергия потребляется, происходит процесс обратного преобразования: в электродвигателях электрическая энергия преобразуется в механическую; в лампах накаливания — сначала во власть, а затем в энергию светового потока; в электрических нагревательных печах — в тепловых и т. д. Эти превращения также сопровождаются потерями, в основном в виде тепла, излучаемого в окружающую среду.

Производство, передача и потребление электрической энергии осуществляются при определенных напряжениях, установленных ГОСТами. Для электродвигателей и различных электрических аппаратов номинальные напряжения — это те, для которых предназначена их изоляция, и при которых гарантируется их нормальная работа, гарантированная изготовителем. Номинальное напряжение электрооборудования должно быть указано в его паспорте (для электродвигателей, устройств) или штампе (для реле, устройств и т. Д.). Подключение устройств и аппаратов к сети с напряжением, соответствующим их номинальному напряжению, является обязательным требованием, которое гарантирует безопасность изоляции и нормальную продолжительность работы этого электрического оборудования.

Номинальное напряжение определяет нормальную работу электрооборудования. Так, на лампе или основании лампы накаливания указано, что она рассчитана на напряжение 220 В. Это означает, что если она подключена к сети с напряжением 220 В, она создаст нормальный световой поток для это и будет работать долго, гарантировано производителем. Если сетевое напряжение меньше номинального напряжения лампы, то ее срок службы немного увеличится, но световой поток резко уменьшится, и наоборот, если сетевое напряжение увеличится выше номинальной лампы, это даст больше света, но при этом срок его службы будет во много раз меньше. На работу электродвигателей напряжение питания влияет следующим образом. Если напряжение поднимается выше номинальных обмоток двигателя, они чрезмерно нагреваются, и возникает опасность повреждения изоляции. Если электродвигатель работает при пониженном напряжении, то его номинальная мощность значительно снижается, что в конечном итоге также приводит к перегреву обмоток.

С точки зрения энергоснабжения современный промышленный город с населением в несколько тысяч человек представляет огромное количество энергопринимающих устройств. Здесь имеются станки на промышленных предприятиях, городской электрический транспорт, уличное освещение, дома, учебные, торговые, культурные учреждения и т. д. Перерыв в подаче электроэнергии нежелателен для любого потребителя, но если для некоторых потребителей — перерыв. в блоке питания это все же приемлемо на короткое время, тогда для других это должно быть полностью исключено. Например, кратковременное прекращение подачи электроэнергии на объекты, такие как промышленные предприятия с автоматическими линиями, металлургические заводы, шахты, химические заводы, наносит большой экономический ущерб, может привести к огромной порче продукта, выходу оборудования из строя и даже создать опасность для человека. здоровье и жизнь. , Отключение электроэнергии в жилом здании создает только определенные неудобства для его жителей.

По степени требуемой надежности электроснабжения все потребители электрической энергии делятся на три категории, которые определяют необходимое количество источников электроэнергии и схему электроснабжения.

К первой категории относятся потребители, чьи перебои в электроснабжении могут повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб национальной экономике, ущерб дорогостоящему базовому оборудованию, массовый отказ от продуктов, нарушение функционирования особо важных элементов коммунальных служб. Эти потребители должны получать электроэнергию как минимум от двух независимых и взаимно избыточных источников энергии.

Вторую категорию потребителей составляют потребители электроэнергии, перебои в электроснабжении которых приводят к недостаточному производству, массовым простоям работников, машин и промышленного транспорта, а также нарушению нормальной деятельности значительного числа людей. Эти потребители могут получать электроэнергию из двух независимых источников. В случае сбоя питания одного из них, давайте прервём подачу питания на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом или выездной оперативной группой.

Все остальные потребители электроэнергии относятся к третьей категории. Электропитание этим потребителям разрешено из одного источника.

Для нормальной работы любого потребителя электроэнергии требуется не только бесперебойное электроснабжение, но и определенное качество электрической энергии, показатели которого включают: отклонения напряжения и частоты от указанных номинальных значений, колебания напряжения и частоты, несинусоидальность форма кривой напряжения, асимметрия трехфазной системы напряжения.

Под отклонением текущей частоты понимается разница между фактическим значением ее частоты и номинальным значением в интервале 10 минут. Это отклонение не должно превышать 0,1 Гц. Кроме того, допустимы колебания частоты тока не более 0,2 Гц / с. Чтобы поддерживать постоянную частоту тока, при необходимости используют дополнительные генераторы или разгрузку электрической системы, если необходимо, путем ограничения использования электроэнергии или отключения потребителей из третьей группы от источника.

Допустимые отклонения напряжения для разных потребителей различны. Так, например, для ламп они составляют 2,5 … 5% от номинала, для электродвигателей — 5 … 10%, а для других потребителей — 5%.

Для ограничения колебаний напряжения уровни напряжения силовых трансформаторов на подстанциях переключаются, параллельные трансформаторы, линии и генераторы электростанций включаются для параллельной работы или отключаются.

Большое количество топлива и различные технические средства расходуются на производство, передачу и распределение электрической энергии, а также труд большого количества людей, занятых в эксплуатации и ремонте электрических сетей станций и подстанций, поэтому это должно быть экономно расходуется.

Есть много способов сэкономить энергию. Так, например, в промышленности это может быть достигнуто за счет снижения скорости холостого хода машин, нормальной нагрузки на электродвигатели, хорошего ухода за электрооборудованием (своевременная замена смазки в подшипниках, качественный ремонт электродвигателей), правильных технологических процессов и т. д. Значительная экономия энергии на освещение может быть достигнута благодаря правильному выбору конструкций светильников и установленной мощности лампы, своевременной очистке арматуры и ламп от сажи и пыли. Практически у каждого потребителя есть свои возможности и резервы энергосбережения, которые должны быть выявлены и использованы в интересах потребителя и национальной экономики.

Электростанция

Классификация помещений по условиям окружающей среды

Основные принципы организации и требования к установке электроустановок регулируются Правилами монтажа электроустановок (ПУЭ) и Строительными нормами и правилами (СНиП), а также инструкциями по установке, технологическими правилами и инструкциями производителей. ,

В ПУЭ перечислены требования к электрическим сетям и элементам питания; указаны правила выбора проводников для отопления и экономической плотности тока, а также электрических приборов и аппаратов для условий короткого замыкания; общие требования и руководящие указания по монтажу электроустановок, руководящие указания по обеспечению безопасности при монтаже и эксплуатации электрических устройств, объемы и стандарты приемочных испытаний электроустановок.

СНиП предоставляет нормы и основные технологические параметры и правила монтажа для всех типов электрических устройств; определяет общие требования к организации работ, требования к проектной и технической документации, а также к зданиям и сооружениям, принятым для монтажа электрооборудования; Рассмотрены другие вопросы организационно-технической подготовки монтажных работ. Кроме того, указаны требования к поставке оборудования, порядок и условия его приемки, хранения и доставки для установки.

Нормальная работа электроустановок зависит от различных факторов окружающей среды. На электрические сети и электрооборудование влияют температура окружающей среды и ее резкие изменения, влажность, пыль, пары, газ, солнечная радиация. Эти факторы могут изменить срок службы электрооборудования и кабелей, ухудшить условия их работы, стать причиной несчастных случаев, повреждения и даже разрушения всей установки. Особенно зависят от условий окружающей среды электрические свойства изоляционных материалов, без которых не обходится ни одно электрическое устройство. Под воздействием климата и даже погодных изменений эти материалы могут быстро и значительно меняться, а в критических условиях теряют свои электроизоляционные свойства.

При проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок необходимо учитывать влияние неблагоприятных факторов окружающей среды на электрооборудование. Требования по защите электрооборудования и кабельной продукции от воздействия неблагоприятных факторов при хранении, монтаже и эксплуатации изложены в ПУОС и СНиП.

В зависимости от характера окружающей среды и требований по защите электроустановок от ее воздействия, PUE различает установки внутри и снаружи помещений. В свою очередь, внутренняя часть делится на сухую, влажную, влажную, особенно влажную, горячую, пыльную, с химически активной средой, пожароопасной и взрывоопасной и наружные (или открытые) установки — обычные, пожароопасные и взрывоопасные. Электрические установки, защищенные только навесами, классифицируются как внешние.

Сухими считаются помещения, в которых относительная влажность не превышает 60%. Если в таких помещениях температура не превышает 30 ° С, отсутствует технологическая пыль, активная химическая среда, пожар и взрывоопасные вещества, то их называют помещениями с нормальной средой. Влажные помещения характеризуются относительной влажностью 60 … 75% и наличием паров или конденсирующейся влаги, которые выделяются временно и в небольших количествах. Большая часть электрооборудования рассчитана на работу при относительной влажности не более 75%, поэтому в сухих и влажных помещениях используют электрооборудование в нормальном исполнении. Мокрые помещения включают насосные станции, производственные цеха, где относительная влажность поддерживается в пределах 60 … 75%, отапливаемые подвалы, кухни в квартирах и т. Д.

Во влажных помещениях относительная влажность в течение длительного времени превышает 75% (например, в некоторых металлопрокатных цехах, цементных заводах, очистных сооружениях и т. Д.). Если относительная влажность в помещениях близка к 100%, то есть потолок, пол, стены, предметы в них покрыты влагой, то эти помещения считаются особенно влажными.

В некоторых отраслях металлургической и других отраслей промышленности (например, в литейных, термических, прокатных и доменных печах) температура воздуха в течение длительного времени превышает 30 ° С. Такие помещения называют горячими. В то же время они могут быть влажными или пыльными.

Пыльным считается помещение, в котором в условиях производства образуется технологическая пыль в таком количестве, что она оседает на проводах, проникает в машины, аппараты и т. д.

Есть пыльные комнаты с проводящей и непроводящей пылью. Пыль, которая не проводит ток, не ухудшает качество изоляции, но способствует ее увлажнению и токоподводящим частям электрооборудования из-за его гигроскопичности.

В помещениях с химически активной средой, в соответствии с производственными условиями, пары постоянно или в течение длительного времени содержатся или образуются отложения, которые разрушают изоляцию и токоведущие части электрооборудования.

К пожароопасным помещениям относятся те, в которых используются или хранятся горючие вещества. По степени пожарной опасности они делятся на три класса: P-I, P-II, P-IIa. Первый класс включает помещения, в которых используются или хранятся легковоспламеняющиеся жидкости, второй класс включает помещения, в которых в соответствии с производственными условиями выделяется взвешенная горючая пыль, которая не образует взрывоопасных концентраций, и последний класс включает помещения, в которых горючие вещества из твердых или волокнистых материалов вещества, которые не образуют воздушно-капельных смесей.

Взрывоопасными являются помещения, в которых взрывоопасные смеси горючих газов или паров с воздухом, кислородом или другими газами — окислителями горючих веществ, а также смеси горючей пыли или волокон с воздухом, когда они становятся взвешенными, могут образовываться в производственных условиях.

Взрывные установки по степени опасности использования электрооборудования подразделяются на шесть классов: B-I, B-1a, B-IB, B-II, B-II и B-IIa. В установках класса B-I в условиях производства образование взрывчатых смесей горючих газов или паров с воздухом или другим окислителем при нормальных технологических условиях может продолжаться недолго. Класс B-1a включает установки, в которых взрывоопасные смеси паров и газов могут образовываться только в случае аварий или неисправностей технологического оборудования. Установки класса B-1b характеризуются только локальным образованием взрывоопасных концентраций паров и газов в воздухе в незначительных объемах с надежной вентиляцией. Наружные установки, которые образуют взрывоопасные концентрации горючих газов или паров, классифицируются как B-II. Взрывоопасные концентрации взвешенной горючей пыли могут создаваться на установках класса B-II при нормальной работе технологического оборудования, а на установках класса B-IIa — только в случае аварий или неисправностей.

Наружные установки, в которых обрабатываются или хранятся горючие жидкости или твердые горючие вещества (открытые склады минеральных масел, угля, торфа, древесины и т. Д.), Классифицируются как класс пожарной опасности P-III.

Помещения классифицируются в соответствии с наивысшим классом взрывоопасности расположенных в них установок. Агрессивная, влажная, пыльная и подобные среды не только ухудшают условия работы электрооборудования, но и увеличивают опасность электроустановок для обслуживающих их людей. Поэтому в помещениях ПУЭ в зависимости от возможности поражения электрическим током люди делятся на три группы: с повышенной опасностью, особенно опасные и без повышенной опасности.

Большинство производственных помещений являются опасными, то есть они характеризуются наличием сырости (относительная влажность в течение длительного времени превышает 75%) или токопроводящей пыли, проводящих полов (металл, земля, железобетон, кирпич), высокой температуры (в течение длительного времени превышение 30 ° С), а также возможность одновременного контакта человека с металлическими конструкциями зданий, соединенных с землей, технологическими устройствами, механизмами, с одной стороны, и металлическими зданиями электрооборудования, с другой.

Особо опасные помещения характеризуются особой сыростью или наличием химически активной среды или двумя или более условиями повышенной опасности.

Если в помещениях нет условий, которые создают повышенную или особую опасность, их называют помещениями без повышенной опасности.

В зависимости от вида технологической деятельности в помещениях различных категорий и возможности поражения электрическим током людей в ЧУП, характера работы электрооборудования, используемого для данной среды, определяются виды и способы выполнения электрических сетей.

Заключение

В ходе работы было учтено:

• Основные сведения об электрической энергии.
• Типы и основные характеристики электростанций.
• Организация энергоснабжения.
• Базовая информация об установках, передающих, распределяющих и потребляющих электроэнергию.
• Классификация помещений по условиям окружающей среды.

Основные составные части электрической сети

Электроэнергетической сетью (Рис. 5) называется совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.

Рисунок 5 — Электрическая сеть, и электроустановки для передачи и распределения электрической энергии

Все встречающиеся на практике схемы представляют собой сочетания отдельных элементов — фидеров, магистралей и ответвлений.

Электрические сети, в свою очередь, подразделяются на магистральные электрические сети и распределительные электрические сети.

К магистральным сетям относятся все высоковольтные линии электропередач (ЛЭП), к распределительным – ЛЭП мощностью ниже 110 кВ. Виды электрических сетей представлены на рисунке 6.

Рисунок 6 — Виды электрических сетей

Сети связаны между собой трансформаторными и распределительными подстанциями. Для обеспечения установленных требований, энергосистемы оборудуют специальными диспетчерскими пунктами, оснащёнными средствами контроля, управления, связи и специальными схемами расположения электростанций, линий передач и понижающих подстанций.

Электрические сети делятся по:

• напряжению;
• степени подвижности;
• назначению;
• роду тока и числу проводов;
• схеме электрических соединений:

а) разомкнутые (нерезервированные). Схемы разомкнутых сетей представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 — Схемы разомкнутых сетей: а — радиальные (нагрузка только на конце линии); б — магистральные (нагрузка присоединена к линии в разных местах)

б) замкнутые (резервированные) (Рис. 8).

Рисунок 8 — Схемы замкнутых сетей: а — сеть с двухсторонним питанием; б — кольцевая сеть; в — двойная магистральная линия; г сложнозамкнутая сеть (для питания ответственных потребителей по двум и более направлениям)

Магистральные схемы электроснабжения применяются в следующих случаях:

• а) когда нагрузка имеет сосредоточенный характер, но отдельные узлы ее оказываются расположенными в одном и том же направлении по отношению к подстанции и на сравнительно незначительных расстояниях друг от друга, причем абсолютные величины нагрузок отдельных узлов недостаточны для рационального применения радиальной схемы;
• б) когда нагрузка имеет распределенный характер с той или иной степенью равномерности.

По конструкции: электропроводки (силовые и осветительные), токопроводы — для передачи электроэнергии в больших количествах на небольшие расстояния, воздушные линии — для передачи электроэнергии на большие расстояния, кабельные линии — для передачи электроэнергии на далекие расстояния в случаях, когда сооружение ВЛ невозможно.

Наибольшее распространение для местных распределительных сетей получили радиальные, магистральные, смешанные (радиальномагистральные) и петлевые схемы.

При радиальной схеме электроснабжения каждая линия является как бы лучом, соединяющим узел сети (подстанцию, распределительный пункт) с единственным потребителем.

При магистральной схеме электроснабжения одна линия — магистраль — обслуживает, как указано, несколько распределительных пунктов или приемников, присоединенных к ней в различных ее точках.

Смешанные схемы распределительных местных сетей применяются при различном расположении потребителей относительно ЦП и сочетаются принципы построения как радиальной, так и магистральных схем.

К электрическим сетям предъявляются следующие требования: надежность, живучесть и экономичность.

Надежность — основное техническое требование, под которым понимается свойство сети выполнять свое назначение в пределах заданного времени и условий работы, обеспечивая электроприемники электроэнергией в необходимом количестве и надлежащего качества.

Живучесть электрической сети — это свойство выполнять свое назначение в условиях разрушающих воздействий в том числе и в боевой обстановке при воздействиях средств поражения противника.

Экономичность — это минимум затрат на сооружение и эксплуатацию сети при условии выполнения требований надежности и живучести.

Передача электроэнергии

Электроэнергия производится в основном на тепловых электростанциях (ТЭС), гидроэлектростанциях (ГЭС) и атомных электростанциях (АЭС).

Роторы генераторов ТЭС вращаются за счёт энергии сгорающего топлива (чаще всего этим топливом является уголь). Экономически целесообразным является строительство ТЭС вблизи крупных угольных месторождений.

Роторы генераторов ГЭС приводятся во вращение энергией падающей воды. Поэтому ГЭС строятся на реках.

В любом случае возникает проблема передачи выработанной электроэнергии потребителям, находящимся за много километров от электростанций.

Электроэнергия транспортируется по проводам. Потери энергии на нагревание проводов должны быть сведены к минимуму. Оказывается, для этого нужно высокое напряжение

в линии электропередачи. Покажем это.

Рассмотрим двухпроводную линию электропередачи, связывающую источник переменного напряжения u с потребителем П (рис. 2).

Рис.2. Передача электроэнергии по двухпроводной линии

Длина линии равна , так что общая длина проводов составит . Если — удельное сопротивление материала провода, — площадь поперечного сечения провода, то сопротивление линии будет равно:

(4)

Потребителю должна быть передана мощность с заданным действующим значением . Обозначим через и действующие значения напряжения в линии и силы тока. Если — сдвиг фаз между током и напряжением, то, как мы знаем из предыдущего листка, .

Отсюда

(5)

Часть мощности теряется на нагревание проводов:

Подставляя сюда выражения (4) и (5), получим:

(6)

Мы видим из формулы (6), что потеря мощности обратно пропорциональна квадрату напряжения в линии. Следовательно, для уменьшения потерь надо повышать напряжение при передаче. Вот почему линии электропередач являются высоковольтными

. Например, Волжская ГЭС передаёт в Москву электроэнергию при напряжении киловольт.

ЛЭП

Тут стоит рассказать о том, какие сети используются для передачи электроэнергии. От электростанции до конечного потребителя электричество проходит не только через повышающий трансформатор и высоковольтные линии. Если посмотреть на современный город с высоты, можно заметить целый клубок проводов, образующий единую сеть.

Чтобы попасть к потребителю, с высоковольтных линий ток заново поступает в трансформатор, но на этот раз напряжение понижается. После чего он подается на распределительную сеть и расходится на промышленные предприятия, которые имеют свою подстанцию для получения нужного им напряжения, на городские подстанции, которые расформировывают электричество по магистральным кабелям и на районные подстанции.

Вам это будет интересно Как работать с термоусадочной трубкой

От районных подстанций через линии электропередач электричество подается в частные, многоквартирные дома и объекты инфраструктуры. В спальных микрорайонах кабеля от подстанций в основном прокладывают под землей, откуда они выходят уже на щиток подъезда, который дальше распределяет ток на каждую розетку и лампочку в доме.

Атомные электростанции

В атомных электростанциях происходит преобразование ядерной энергии. В качестве основного генератора выступает реактор, из которого выделяется тепло в процессе деления ядер тяжелых элементов. Это осуществляется по цепной реакции, в результате которой происходит выработка, а затем и передача электроэнергии с ее распределением. По сравнению с традиционными тепловыми станциями атомные реакторы функционируют не на органическом топливе, а на ядерной энергии, получаемой от плутония, урана и других элементов. Примечательно, что мировые запасы ядерных ресурсов в виде упомянутых тяжелых элементов превышают природные объемы нефти, угля, торфа и других представителей органического топлива. Это делает атомную энергетику весьма перспективной, хотя с точки зрения экологической безопасности такое соотношение трудно назвать благоприятным.

Тепловые электростанции

Это один из старейших и наиболее распространенных генераторов электроэнергии. Такие станции преобразуют тепловую энергию, которая формируется путем выделения в процессе сжигания топлива органического происхождения. Но перед тем как перейти в состояние электричества, химическая топливная энергия преобразуется в механическую. В качестве топливного сырья применяется торф, уголь, мазут и т. д. В зависимости от того, какая передача электроэнергии требуется в конкретном районе или регионе, могут использоваться два вида станций. В частности, конденсационные комплексы предназначены исключительно для производства электроэнергии, а ТЭЦы (теплоэлектроцентрали) помимо электричества также осуществляют выработку тепловой энергии, которой чаще снабжаются промышленные предприятия.

Показания за электроэнергию

Тарифы на данный ресурс могут меняться в зависимости от разных факторов. Однако способы расчета, как правило, одни и те же. Сетевые компании или представители вырабатывающего энергию предприятия снимают показания приборов учета, после чего предъявляют потребителям счета. Но чаще всего передача показаний электроэнергии производится самими пользователями. Данные отправляются в офисы организаций, высылаются через онлайн-сервисы или диктуются по телефону. В каждой компании-поставщике также предусматриваются меры по взысканию задолженностей.

Важно отметить, что начисление сумм платежей может предусматривать учет планового и фактического потребления. После того как была осуществлена передача данных за электроэнергию, представители компании составляют выписку, выставляют счет и собирают платежи.

Получение

Лишь немногие обыватели задумываются о том, как электричество, на котором работают окружающие их приборы и оборудование, вырабатывается. Возможно, многих удивит, но энергии как объекта материи не существует – она является не более чем силой, сообщаемой одними предметами другим. В природе подобные процессы происходят сплошь и рядом. Наблюдая такие явления, человек стал разрабатывать способы целенаправленной выработки и направления энергии для определенных нужд. На данный момент передача и распределение электроэнергии действуют как необходимый компонент хозяйственной и промышленной деятельности любого государства. Однако на первом этапе все же остается ее производство, в котором участвуют различные виды электростанций.

Гидроэлектростанции

Такие станции представляют собой комплекс в виде строений и оборудования, за счет которых происходит преобразование энергии воды в электричество.

Гидроэлектростанции включают в себя цепь технических конструкций, которые обеспечивают оптимальную концентрацию водяных потоков и создают достаточный по силе напор. В непосредственном преобразовании энергии потока воды участвует энергетическое оборудование. Как правило, получение и передача электроэнергии на гидроэлектростанциях происходят в результате концентрации механической силы в водопадах на эксплуатируемых участках плотин. В машинном отделе станции работают гидроагрегаты, автоматические системы для контроля и управления, а также центральный пост диспетчерского управления.