Elektroenergetika. Elektroenergetika Bieloruska začala svoju existenciu v roku 1889 po výstavbe malej (1,2 tis. kW) elektrárne v Dobrushi v miestnej papierni, ktorej kotly fungovali na uhlie a drevo. Celková kapacita všetkých elektrární v Bielorusku v roku 1913 predstavovala iba 5,3 tisíc kW, čo umožnilo získať 3 milióny kWh elektriny. Toto množstvo energie sotva stačilo na osvetlenie vtedajších centrálnych ulíc veľkých miest a prevádzky niekoľkých malých kín. V priemysle sa elektrina takmer vôbec nepoužívala.
Rozvoj modernej elektroenergetiky inicioval plán elektrifikácie Ruska (plán GOELRO), prijatý v roku 1921. V súlade s plánom boli najskôr obnovené elektrárne v Minsku, Vitebsku, Gomeli a Bobruisku. Najväčšie elektrárne (v 20. rokoch) boli Minsk (3 tis. kW) a Dobrush (1,6 tis. kW). V roku 1927 sa na Osinovských močiaroch pri Orši začala výstavba Belorusskaja GRES - prvej veľkej elektrárne v Bielorusku, ktorá v roku 1940 dosiahla svoj projektovaný výkon 34 tisíc kW. Mestá ako Vitebsk, Mogilev, Orsha, Shklov dostávali lacnú a udržateľnú energiu z tejto stanice prostredníctvom elektrického vedenia. Počas Veľkej Vlastenecká vojna elektroenergetika v Bielorusku bola takmer úplne zničená. V súčasnosti je celková kapacita elektrární v Bielorusku viac ako 8 miliónov kWh a výroba elektriny je 34,9 miliardy kWh.Vitebská oblasť a mesto Minsk tvoria takmer 2/3 všetkej elektriny vyrobenej v krajine.
V Bielorusku tvorí energetický priemysel takmer rovnaký typ elektrární – tepelné. Ide o štátne okresné elektrárne ( GRES) a kombinovaná výroba elektriny a tepla ( CHP). TPP vyrábajú iba elektrickú energiu, CHPP vyrábajú elektrinu a teplo. V republike sú aj vodné elektrárne ( Vodná elektráreň) (obr. 102).
Najväčšia elektráreň v Bielorusku - Lukomskaja GRES (Novolukoml) (obr. 103); medzi teplárňami a elektrárňami najvyššia moc majú Minsk CHPP-4 a Novopolotsk CHPP. Charakteristická je vysoká koncentrácia výroby elektriny: 11 najväčších elektrární dnes vyrába 95 % celkového objemu elektriny. Takmer polovica výroby elektriny pochádza z kogeneračných jednotiek.
Ryža. 103 Lukomskaya GRES: celkový pohľad
Až do 70. rokov. XX storočia Rašelina a uhlie boli hlavnými druhmi paliva v elektrárňach v Bielorusku a teraz sú to zemný plyn a vykurovací olej.
Okrem tepelných elektrární je v Bielorusku vyše 30 malých vodných elektrární. Najväčšie z nich sú Grodno (17 tis. kW) na rieke. Neman, Osipovichskaya (2,2 tisíc kW) na rieke. Svisloch a Chigirinskaya (1,5 tisíc kW) na rieke. Drut.
Bielorusko teraz aktívne pracuje na využívaní netradičných (alternatívnych) zdrojov elektriny. Prvou je veterná energia. Krajina už identifikovala 1 640 bodov, kde je možné inštalovať veterné elektrárne, hoci rýchlosť vetra nad územím Bieloruska nie je v priemere vyššia ako 3,5 – 5 m/sa pre ekonomický prínos veterných turbín by mala dosiahnuť 7. -12 m/s. Niektoré zariadenia už fungujú v regiónoch Minsk a Grodno. Druhým zdrojom netradičnej energie je solárna energia... Pre Bielorusko to však bude stáť oveľa viac ako hydraulické. Okrem toho je v Bielorusku málo slnečných dní. (Pamätajte na priemerný počet slnečných dní v Bielorusku každý rok.)
Zatiaľ jediným netradičným zdrojom elektriny, s ktorým môže Bielorusko v súčasnosti počítať, sú elektrárne pracujúce na odpadoch z drevospracujúceho priemyslu a lesníctva, bioplyn a repkový olej. V regióne Minsk už fungujú bioenergetické elektrárne v Snove (2 MW) a Lani (1,2 MW) a v regióne Gomel - Khoiniki CHP (0,5 MW) na repkový olej.
Elektrárne nachádzajúce sa na území Bieloruska, transformátorové rozvodne sú prepojené elektrickými vedeniami rôznych prúdových napätí a tvarov jednotný energetický systém , ktorá je zase prepojená elektrickým vedením s energetickými sústavami susedných krajín.
Využitie elektriny. Elektrobalancia umožňuje určiť tok elektriny z rôzne zdroje, jeho medzisektorové rozdelenie a straty. Hlavnými spotrebiteľmi všetkej elektriny sú priemysel a stavebníctvo. Okrem nich sa spotrebuje veľa elektriny poľnohospodárstvo, doprava a bývanie a komunálne služby (obr. 104).
Bielorusku chýba vlastná elektrina. Energetickú bilanciu republiky do roku 1982 charakterizovala stabilná sebestačnosť v elektrickej energii. Ale v súvislosti s prebytkom spotreby elektriny nad nárastom elektrických kapacít Bieloruska v r posledné roky stal sa vzácnym. Problémy a perspektívy rozvoja elektroenergetiky. Elektrická kapacita produktov vyrobených v Bielorusku je stále vyššia ako v mnohých krajinách Európskej únie. Preto je šetrenie palivových zdrojov a elektriny jednou z hlavných úloh hospodárstva Bieloruska. Významným problémom je skutočnosť, že mnohé malé tepelné elektrárne majú nízke technické a ekonomické vlastnosti, čo negatívne ovplyvňuje stav životné prostredie a používať veľký počet pracovné zdroje. Na zvýšenie výroby elektriny sa začala výstavba Zelvenskaja GRES (2,4 mil. kW) a jadrovej elektrárne v okrese Ostrovets (2 mil. kW). Celkovo sa plánuje obnova 55 malých vodných elektrární a do roku 2016 vybudovanie niekoľkých veľkých a malých vodných elektrární s celkovým výkonom cca 200 tisíc kW. V blízkej budúcnosti sa plánuje výstavba druhej vodnej elektrárne na Nemane - Nemnovskaja. Na Západnej Dvine vznikne kaskáda štyroch VE s celkovou kapacitou 132-tisíc kW, z ktorých prvá, Polotsk (22-tisíc kW), je už vo výstavbe, ostatné (Verkhne Dvinskaya, Beshenkovichskaya a Vitebskaya) sú sa navrhuje.
Bibliografia
1. Geografia 10. ročník / Návod pre inštitúcie všeobecného stredoškolského vzdelávania 10. ročníka s vyučovacím jazykom ruským / Autori: M. N. Brilevského- "Od autorov", "Úvod", § 1-32; G. S. Smoljakov- § 33-63 / Minsk "Narodnaya Asveta" 2012
V prvej metodickej príručke pre začínajúcich prevádzkových pracovníkov sa uvažovalo o princípe výroby elektriny v tepelných elektrárňach. V tejto kapitole sa budeme zaoberať hlavnými procesmi a vlastnosťami prevádzky zariadenia pri prenose elektriny z elektrárne k spotrebiteľovi.
Elektrina vychádzajúca z generátora sa v drvivej väčšine prípadov okamžite premení pomocou zvyšovacieho transformátora na elektrinu vyššieho napätia a u spotrebiteľa sa pomocou znižovacieho transformátora premení na elektrinu nižšieho napätia. Napätie. Prečo sa to robí. Napätie generátora na väčšine TPP je 6-10 kV a na veľkých generátoroch 15-20 kV. Elektrina, alebo jednoduchšie, výkon takéhoto napätia na veľké vzdialenosti nie je ekonomicky životaschopný prenášať z dvoch dôvodov:
- 1. Príliš veľké straty (čím vyššie napätie, tým menšie straty výkonu. Bližšie o tom budeme hovoriť v časti „Straty výkonu“);
- 2. Kvôli nízkej šírke pásma.
Ak si niekto pamätá, každý vodič určitého prierezu môže prejsť určitým množstvom elektrického prúdu a ak sa táto hodnota prekročí, vodič sa začne zahrievať a v budúcnosti sa jednoducho roztopí. Ak sa pozriete na vzorec pre celkový výkon S = v3UI (U - napätie, I - prúd), potom je ľahké uhádnuť, že pri rovnakom množstve prenášaného výkonu, čím vyššie je sieťové napätie, tým menší prúd ním preteká. . Preto, aby sa výkon prenášaný napríklad jedným vedením 110 kV prenášal pomocou vedení 10 kV, bude potrebné vybudovať 10 vedení 10 kV s vodičom rovnakého prierezu ako vedenie 110 kV. Ak je elektráreň umiestnená v blízkosti spotrebiteľa (napríklad veľká elektráreň), potom nemá zmysel zvyšovať napätie na prenos elektriny a spotrebiteľovi sa dodáva pri napätí generátora, čo šetrí transformátory. Mimochodom, aký je rozdiel medzi elektrickou energiou a elektrickou energiou? Áno, nič. Elektrický výkon je okamžitá hodnota elektrická energia a meria sa vo wattoch, kilowattoch, megawattoch (W, kW, MW) a elektrická energia je množstvo elektrickej energie prenesenej za jednotku času a meria sa v kilowatthodinách (kW * h,). Jednotka, v ktorej sa elektrina premieňa z jedného napätia na druhé, sa nazýva transformátor.
Princíp činnosti a konštrukcia transformátora
Ako sme už povedali, transformátor slúži na premenu elektrického výkonu jedného napätia na elektrický výkon iného napätia. Ako sa to stane. Trojfázový transformátor je magnetický obvod (jadro) vyrobený z plechov z elektrooceľovej ocele a pozostávajúci z troch zvislých tyčí spojených zhora a zdola rovnakými priečnymi tyčami (nazývajú sa jarmá). Nízkonapäťové a vysokonapäťové vinutia sú umiestnené na tyčiach vo forme valcových cievok vyrobených z izolovaného medený drôt... V energetickom priemysle sa tieto vinutia nazývajú vysoké a nízke napätie, ak je transformátor dvojvinutý, to znamená, že má iba dve napätia. V troch transformátoroch vinutia je tiež vinutie stredného napätia. Vinutia sa nasadzujú na tyč v tomto poradí: najprv sa nasadí vinutie nízkeho napätia (je najbližšie k magnetickému obvodu), potom sa naň nasadí vinutie stredného napätia a potom sa vinutie vysokého napätia, to znamená tri vinutia. nasaďte na každú tyč, ak má transformátor tri vinutia a dve vinutia, ak je transformátor dvojvinutý. Pre jednoduchosť budeme uvažovať o prevádzke dvoch vinutých transformátorov. Vinutia jednej nohy tvoria fázu. Na začiatok každého vinutia sú pripojené lineárne svorky, cez ktoré elektrická energia vstupuje a vystupuje z transformátora. Vinutie, do ktorého prichádza elektrická energia do transformátora, sa nazýva primárne a vinutie, z ktorého odchádza premenená energia, sekundárne. Ak energia ide do nízkonapäťového vinutia a opustí vysokonapäťové vinutie, potom sa transformátor nazýva stupňovitý transformátor. A naopak, ak napájanie ide do vysokonapäťového vinutia a opúšťa vinutie nízkeho napätia, potom sa transformátor nazýva zostupný transformátor. Dizajnovo sa nelíšia. Konce vinutia vysokého a nízkeho napätia sú pripojené odlišne. Konce vysokonapäťových vinutí sú navzájom spojené a tvoria hviezdu, ktorá sa tiež nazýva neutrálna (prečo, zvážime neskôr). Konce nízkonapäťových vinutí sú spojené zložitým spôsobom, a to, že koniec každého vinutia je spojený so začiatkom druhého, čím vytvára, ak je na diagrame roztiahnutý, trojuholník, na vrcholy ktorého vedie vedenie. sú spojené. Prečo sú vysokonapäťové a nízkonapäťové vinutia zapojené rozdielne? Z čisto ekonomických dôvodov. Elektrina a napätie je rozdelené na fázu a linku. Lineárne napätie je napätie medzi fázy A-B, B-C a C-A, nazýva sa tiež fázovo-fázové. Fázové napätie je napätie medzi každou (jednotlivou) fázou a zemou alebo v prípade transformátora neutrálom transformátora. Fázové napätie je v3-krát (1,73-krát) menšie ako lineárne napätie. Lineárne a fázové prúdy je najlepšie zvážiť pomocou príkladu zapojenia vinutí transformátora. Prúd pretekajúci každou fázou vedenia sa nazýva lineárny. Prúd pretekajúci vinutím každej fázy transformátora alebo elektromotora sa nazýva fázový prúd. Ak je vinutie týchto jednotiek zapojené do hviezdy, potom je prúd vedenia vo fáze vedenia aj vo fáze hviezdy rovnaký (nakreslite hviezdu a čiaru a bude to hneď jasné). To znamená, že keď je vinutie pripojené k hviezde, lineárny prúd sa rovná fázovému prúdu. Ak je vinutie zapojené do trojuholníka (nakreslenie), potom vidíme, ako sa prúd z vedenia, ktorý sa blíži k vrcholu trojuholníka, rozchádza pozdĺž dvoch vinutí. Tu sa fázový prúd nerovná lineárnemu prúdu, je menší ako on. Fázový prúd, rovnako ako napätie, je v3-krát (1,73-krát) menší ako lineárny. Keď je vinutie pripojené k hviezde, prúd, ktorý ním preteká, sa rovná prúdu vo vedení a napätie na tomto vinutí sa rovná fázovému napätiu. A keď je vinutie zapojené do trojuholníka, potom sa prúd, ktorý ním preteká, rovná fázovému prúdu a napätie na každom vinutí sa rovná sieťovému napätiu. A ak je napríklad vinutie transformátora, na ktoré je privedené napätie 110 kV, pripojené najprv k hviezde a potom k trojuholníku, potom v prvom prípade (keď je hviezda) napätie aplikované na vinutie každého fáza sa bude rovnať 63 kV av druhom prípade (pri trojuholníku) 110 kV. Preto, keď je vinutie spojené v trojuholníku, izolácia na ňom by mala byť väčšia, a teda drahšia. Pri prúdoch je to naopak. Keď je vinutie zapojené do trojuholníka, prúd, ktorý ním preteká, je v3-krát menší ako prúd pretekajúci tým istým vinutím, ak je zapojené do hviezdy. Ak je prúd menší, potom je prierez drôtu vinutia menší a vinutie je lacnejšie. Pretože prúd na strane nízkeho napätia je väčší ako prúd na strane vysokého napätia (a preto je prierez drôtu vinutia väčší), je to nízkonapäťové vinutie, ktoré je zapojené do trojuholníka. Čím vyššie napätie, tým drahšie sú náklady na izoláciu. Preto je vysokonapäťové vinutie spojené s hviezdou. Existujú aj také pojmy ako menovitý prúd a menovité napätie. Menovitý prúd je maximálny prúd, ktorý preteká vodičom po dlhú dobu bez jeho prehriatia nad teplotu povolenú pre jeho izoláciu. Menovité napätie je maximálne napätie voči zemi (fázové napätie) alebo iným fázam tohto zariadenia (sieťové napätie), dlhodobo aplikované na vodič (pôsobenie na vodič) bez rizika poškodenia (rozpadu) jeho izolácie. Pre každé zariadenie výrobca uvádza menovitý prúd a napätie jeho vodičov.
Takže to je všetko. Keď sa do primárneho vinutia transformátora privádza elektrická energia, prúd pretekajúci ním (cez vinutie) vytvára v magnetickom obvode, na ktorom sú vinutia opotrebované, striedavý magnetický tok, ktorý následne indukuje v sekundárnom vinutí, tzv. -nazývaná elektromotorická sila (emf). EMF je to isté ako výkon. Týmto spôsobom sa pomocou elektromagnetickej komunikácie prenáša energia cez transformátor. Nezamieňajte si to s elektrickou komunikáciou. Elektrické pripojenie (nazývané aj kovové) je, keď sa napájanie prenáša cez vodič bez akýchkoľvek vzduchových medzier. Vzťah medzi primárnym a sekundárnym napätím, ako aj počtom závitov vinutia, je určený vzorcom:
U1 / U2 = w1 / w2
kde U1 a w1 sú napätie a počet závitov primárneho vinutia a U2 a w2 sú sekundárne. Z toho vyplýva, že výberom počtu závitov primárneho a sekundárneho vinutia je možné získať požadované sekundárne napätie. Pomer najvyššieho napätia k najnižšiemu napätiu alebo pomer počtu závitov vysokonapäťového vinutia k nízkonapäťovému vinutiu (čo je to isté) sa nazýva transformačný pomer transformátora. Transformačný pomer je vždy väčší ako jedna (aj tak to môžete uhádnuť). Transformátory používané na premenu elektrického výkonu jedného napätia na výkon iného napätia sa nazývajú výkonové transformátory. Existujú tiež transformátory prúdu a napätia. Tieto transformátory sa nazývajú meracie transformátory, pretože sú určené na napájanie prúdových a napäťových meracích prístrojov, ale podrobnejšie sa im budeme venovať v časti reléové ochrany, automatizácia a merania. Množstvo výkonu prechádzajúceho cez výkonový transformátor sa nemení (ak vylúčime nevýznamné straty pri transformácii), menia sa iba hodnoty prúdu a napätia. Keď si spomenieme na výkonový vzorec, S = v3UI, nie je ťažké uhádnuť, že koľkokrát sa napätie počas transformácie zmení, o rovnakú hodnotu sa zmení aj prúd, len v opačná strana, to znamená, že ak sa napätie za transformátorom zvýšilo 10-krát, potom sa prúd znížil 10-krát. Na to (na zníženie veľkosti prúdu) a zvýšenie napätia v elektrárňach, aby sa prenieslo na veľké vzdialenosti. Transformátory sú suché a naolejované. Suché transformátory (rad TC) sú vzduchom chladené transformátory pre uzavreté priestory... Dizajn je najjednoduchší, magnetický obvod s vinutiami stojí na izolátoroch na podlahe miestnosti a je uzavretý puzdrom z kovovej siete. Vzniknuté teplo je odvádzané okolitým vzduchom. Suché transformátory sa vyrábajú pre napätie do 10 kV a používajú sa najmä pre vlastnú potrebu elektrární. V priemysle sa používajú najmä olejové transformátory (TM, TD, TDTs, séria TC. Písmená M, D, DC a Ts znamenajú spôsob chladenia a cirkulácie oleja). V olejovom transformátore je magnetický obvod s vinutiami umiestnený v utesnenom puzdre naplnenom transformátorovým olejom, ktorý slúži na chladenie a zároveň na izoláciu magnetického obvodu a vinutí. Na vrchu skrine sa nachádza expanzná nádrž, ktorá slúži na dobíjanie skrine a príjem oleja zo skrine pri teplotných zmenách objemu oleja vo vnútri skrine transformátora. Po stranách plášťa olejového transformátora sú olejové chladiče, ktoré slúžia na chladenie oleja. Olej pod vplyvom teplotného rozdielu vo vnútri skrine a vonku v chladiči neustále cirkuluje cez radiátory a ochladzuje sa proti vonkajšiemu vzduchu. Toto sa nazýva voľné chladenie a prirodzená cirkulácia oleja (M chladiaci systém). Tento chladiaci systém sa používa na transformátoroch do 10 MW. Na transformátoroch nad 10 MW sú chladiče oleja ofukované ventilátormi pre väčšiu účinnosť chladenia. Tento chladiaci systém D - s prirodzenou cirkuláciou a núteným fúkaním. Pre ešte efektívnejšie chladenie oleja ho cirkulujú čerpadlá, pričom cez radiátory fúka ventilátory. Tento chladiaci systém patrí k typu DC - s núteným obehom oleja a núteným fúkaním a používa sa na transformátoroch s výkonom nad 100 MW. Najefektívnejším systémom súčasnosti je systém C – s núteným obehom oleja a vodným chladením chladiče oleja... Používa sa na transformátoroch s výkonom 500 MW a viac.
V odbornej literatúre sa často nachádza ešte jedna charakteristika transformátora - je to Uk%, čo sa prekladá ako napätie skrat v percentách. Napätie Uк% je napätie privedené na jedno z vinutí transformátora, pri ktorom druhým vinutím nakrátko preteká menovitý prúd (mimochodom, prvým vinutím tečie aj menovitý prúd). Uk% charakterizuje impedanciu vinutí transformátora a používa sa pri výpočte prúdov za transformátorom v rôzne režimy prevádzka siete.
Výkonové transformátory sa vyrábajú prevažne v trojfázovom prevedení. Výkonné transformátory (500 MVA a viac) sa vyrábajú v jednofázovom prevedení z jednoduchého dôvodu, že trojfázový transformátor takého výkonu bude mať také rozmery, že ho nebude možné dodať na miesto inštalácie. Transformátory sú dva vinutia (VN, NN), tri vinutia (VN, CH, NN) a s delenými vinutiami. Transformátor s deleným vinutím má dve identické nízkonapäťové vinutia. Prečo sa to robí? Transformátory s deleným vinutím majú zvýšený Uk% (odpor vinutia), preto je účelnejšie ich použiť na napájanie rozvádzačov s veľkým počtom spojov. RU nie je vyrobený z dvoch sekcií (jeden transformátor pre každú), ale zo štyroch. Jeden transformátor napája dve sekcie (každé vinutie napája samostatnú sekciu). Skratový prúd na sekcii teda znížime na polovicu oproti tomu, keby boli sekcie dve a každá bola napájaná z dvoch vinutých transformátorov.
Regulácia napätia transformátora
Ako sme už povedali, hodnotu napätia na sekundárnom vinutí transformátora je možné zmeniť zmenou počtu závitov primárneho alebo sekundárneho vinutia. Na výkonových transformátoroch je zabezpečená zmena počtu závitov na vysokonapäťovom vinutí. Na tento účel majú niektoré závity vysokonapäťového vinutia riadiace vetvy, pomocou ktorých môžete pridať alebo znížiť počet závitov vysokonapäťového vinutia. Znížením počtu závitov vinutia vyššieho napätia, keď ide o primárne vinutie (znižovací transformátor), klesá odpor vinutia, preto sa zvyšuje prúdový a magnetický tok v jadre transformátora, a teda napätie na vinutí. zväčšuje sa vinutie nižšieho napätia, ktoré v v tomto prípade je sekundárny. A naopak. Zvyšovaním počtu závitov vysokonapäťového vinutia sa zvyšuje odpor vinutia, čím sa znižuje prúd a magnetický tok v jadre transformátora, a preto sa znižuje napätie na nízkonapäťovom vinutí.
V prípade stupňovitého transformátora, keď je nízkonapäťové vinutie primárne a vysoké napätie je sekundárne, proces zvyšovania napätia na sekundárnom vinutí nenastane v dôsledku zvýšenia magnetický tok, ale zvýšením počtu závitov sekundárneho vinutia, teda vinutia s vyšším napätím.
Prečo sa regulácia napätia vykonáva presne na vinutí vyššieho napätia, bude jasné po zvážení konštrukcie prepínača. V olejových transformátoroch sa používajú dva typy prepínačov odbočiek - prepínače odbočiek mimo okruhu a prepínače odbočiek pod zaťažením. Vypnúť-vypínač znamená spínanie bez budenia, to znamená na odpojenom transformátore a je to sústava pevných kontaktov spojených s vetvami vinutia a pohyblivých kontaktov pripojených k hlavnému vinutiu. Pohyblivé kontakty sú umiestnené na zariadení vo forme bubna, otáčaním ktorého pomocou rukoväte pohonu umiestnenej na kryte transformátora menia počet závitov vysokonapäťového vinutia. Keďže je často nepohodlné regulovať napätie týmto spôsobom z dôvodu potreby odpojenia transformátora, potom sa pomocou vypínačov vykonáva hlavne sezónna regulácia napätia pri zmene záťaže v susednej sieti, tj. v zime av lete (v zime je väčšia záťaž, čo znamená väčší pokles napätia v sieťach a napätie treba zvyšovať).
Pre časté úpravy napätia je na transformátoroch inštalovaný prepínač odbočiek, čo znamená reguláciu pod záťažou. Prepínač odbočiek prepínača vám umožňuje regulovať napätie bez odpojenia transformátora a dokonca bez odstránenia záťaže z neho, preto je jeho konštrukcia komplikovanejšia ako u prepínača. Aby sa zabezpečilo, že pri prepínaní pohyblivého kontaktu z jednej vetvy na druhú nedôjde k prerušeniu prúdového obvodu vinutia, má prepínač odbočiek dva pohyblivé kontakty pre každú fázu (hlavnú a bočnú) a prepnutie z jednej vetvy na druhú prebieha v dvoch etapy - najprv sa prepne hlavný kontakt na novú vetvu a potom premosťovací kontakt. A tak, že v momente, keď je hlavný kontakt už na novej vetve a bočník zostáva na starej, sa závity medzi týmito kontaktmi neskratujú, je v obvode bočného kontaktu inštalovaný špeciálny odpor a prúd neprechádza skratom tvoreným hlavným a premosťovacím kontaktom. Prepínač odbočiek nie je inštalovaný vo všeobecnej nádrži transformátora, kde je umiestnený magnetický obvod s vinutiami, ale v samostatnom oddelení, kde sú vyvedené vetvy vysokonapäťových vinutí. Je to spôsobené tým, že pri prepínaní pod zaťažením medzi kontaktmi existuje, aj keď nevýznamné, ale elektrický oblúk ktorý rozkladá ropu za uvoľňovania vodíka. A ak by bol prepínač odbočiek v spoločnej nádrži, potom by sa vodík neustále hromadil v plynovom relé transformátora, čo by spôsobilo zbytočné vypínanie plynovej ochrany (podrobnejšie o tom budeme hovoriť v ochrane štrkového relé a automatizácia). Prepínač odbočiek je možné prepínať ako diaľkovo pomocou ovládacieho kľúča, tak aj pomocou automatiky AVR (automatická regulácia napätia), ktorá reaguje na zmeny napätia na sekundárnom vinutí.
V suchých transformátoroch nie sú žiadne odbočovacie spínače a zmena počtu závitov nastáva opätovným pripojením špeciálnej kovovej dosky na vinutie každej fázy, ktorá spája hlavnú časť vinutia s ďalšími závitmi.
Autotransformátory
Na pripojenie sa používajú autotransformátory rozvádzače rôzne napätia. Autotransformátor sa líši od troch vinutých transformátorov tým, že nemá strednapäťové vinutie. Priemerné napätie sa odoberá z časti vinutia s vyšším napätím. Na vinutí transformátora pripojenom do hviezdy totiž napätie z maxima na začiatku vinutia klesá s každou otáčkou smerom k neutrálu, až kým po poslednej otáčke v neutrálnej polohe úplne neklesne na nulu. Na základe tohto princípu sa vyrába strednapäťové vinutie autotransformátora. Napríklad pre autotransformátor s napätím 220/110/10 kV sa niekde v strede vysokonapäťového vinutia (220 kV) robia vetvy zodpovedajúce napätiu 110 kV, ide o strednapäťové vinutie kombinované s vysokonapäťové vinutie (alebo skôr byť jeho súčasťou) ... Preto je autotransformátor menších rozmerov a lacnejší ako tri vinuté transformátory rovnakého výkonu. Na vysokonapäťovom vinutí je niekoľko vetiev (ako na transformátore) pre možnosť regulácie napätia pomocou prepínača odbočiek pod záťažou.
V PTE nájdete taký koncept ako prípustné napätie pre danú vetvu vinutia transformátora. Ako tomu rozumieť a kde získať tieto prípustné napätia? Ako sme povedali na začiatku tejto časti, na vinutiach transformátorov zapojených do hviezdy sa napätie znižuje s každým otočením smerom k neutrálu. V tomto ohľade sa izolácia tiež znižuje s každým otočením, alebo skôr s každou vetvou smerom k neutrálu (aby sa ušetrili peniaze). Preto má každá vetva svoje vlastné prípustné napätie. A toto napätie môžete vidieť v tabuľke transformátora anzapf, v návode z výroby, prinajhoršom na štítku pripevnenom k transformátoru.
Ministerstvo školstva a vedy Ukrajiny
Dokučajevského banská technická škola
abstraktné
vo fyzike na tému:
"Prijímanie, prenos a distribúcia energie"
Vyplnil študent skupiny ERGO 23 1/9 Narizhny S.G.
Učiteľ: Ushkalo I.G.
Dokučajevsk - 2004
Pri rozvoji uhoľných bridlicových aluviálnych, rudných a nekovových ložísk je hlavným druhom energie elektrická energia, ktorú podniky dostávajú z energetických systémov krajiny av odľahlých oblastiach - z miestnych elektrární.
Energetický systém je súbor elektrární, elektrických a tepelných sietí spojených so všeobecnosťou režimu v nepretržitý proces výroba, premena a rozvod elektrickej a tepelnej energie pri všeobecné vedenie tento režim. Elektrická časť elektrizačnej sústavy zahŕňa súbor elektroinštalácií elektrární a elektrických sietí.
Napájanie sa nazýva poskytovanie elektrickej energie spotrebiteľom a napájací systém je súbor elektrických inštalácií určených na tento účel. Napájanie môže byť externé a interné.
TO externé napájanie zahŕňajú nadzemné a káblové elektrické vedenia (PTL) z výstupov regionálnych rozvodní alebo vetiev z energetických systémov na vstupy do autobusov hlavných znižovacích rozvodní (GPP) podnikov.
TO interné napájanie zahŕňajú povrchové a podzemné rozvodne (stacionárne a mobilné), rozvodne vyšších a nižších napätí, nadzemné a káblové prenosové vedenia a elektrické prijímače banských podnikov.
V súčasnosti sa pri projektovaní napájacích zdrojov pre nové dobývacie priestory a rekonštrukciách starých počíta s hĺbkovými vstupnými systémami s napätím 35 - 220 kV, t.j. elektrina vysokého napätia sa dodáva spotrebiteľom, čím sa minimalizuje počet sieťových spojení a medzistupňov transformácie.
Konkrétna hodnota dodávaného napätia sa určuje na základe technicko-ekonomických výpočtov, ktoré porovnávajú počiatočné stavebné náklady, prevádzkové náklady, ukazovatele vo vzťahu ku kvalite elektriny, perspektívy ďalšieho rozvoja napájacej sústavy.
Dodávka elektriny do banských podnikov sa musí uskutočňovať prostredníctvom najmenej dvoch elektrických prenosových vedení bez ohľadu na hodnotu napätia. V normálnom režime musia byť všetky napájacie vedenia pod zaťažením a musia fungovať oddelene. Je možné použiť dvojokruhový nadzemné elektrické vedenie na podperách určených na zvýšené zaťaženie vetrom a ľadom (o jeden stupeň vyššie ako normy stanovené pre danú oblasť).
Vo vonkajšom napájacom systéme banských podnikov sa používajú tieto hodnoty napätia: 220, 110, 35, 10 a 6 kV. Vo vnútornom systéme napájania pre rôzne potreby podniky používajú tieto napätia: 6 kV (10 kV) - pre stacionárne prijímače elektrickej energie, mobilné trafostanice, stroje a mechanizmy používané pri hĺbení šachiet, ako aj pre vysokovýkonné mobilné elektrárne otvorených baní. Napätie 10 kV možno v niektorých prípadoch použiť pre stacionárne zariadenia uhoľných a bridlicových baní a stacionárne podzemné rozvodne rudných a nerudných baní len s povolením rezortných ministerstiev;
· 1140 V- pre vysokovýkonné vrtné stroje a mechanizmy v podzemných banských dielach;
· 660 V- pre siete napájajúce elektrické prijímače v podzemných prácach a v povrchových baniach;
· 330 V- pre napájanie sietí určených pre napätie 660V;
· 380 / 220 V- pre siete napájajúce napájacie a osvetľovacie elektrické prijímače na povrchu banských podnikov s troj- alebo štvorvodičovým systémom z bežných transformátorov;
· 220 alebo 127 V- pre jedlo ručné náradie a osvetľovacia sieť v podzemných baniach.
Na tvorenie racionálne systémy napájacieho zdroja, je potrebné použiť kompletné trafostanice, transformátory s automatická regulácia napätie, samostatné napájanie spotrebiteľov podzemných banských diel z transformátorov s deleným sekundárnym vinutím alebo izolačných transformátorov s transformačným pomerom rovným jednej.
Klasifikácia elektrární, rozvodní a elektrických sietí
Elektrická stanica sa volajú priemyselný podnik(elektroinštalácia), ktorá slúži na výrobu elektrickej energie, niekedy súčasne aj na výrobu tepelnej energie. Elektrické stanice sa navzájom líšia svojim účelom, typom generovaného prúdu, druhom použitého paliva alebo energie a typom primárnych strojov.
V závislosti od druhu použitého paliva alebo energie sa rozlišuje medzi tepelných elektrární(TPP a GRES), vodná (HPP), jadrová (JE). Podľa typu primárnych strojov sa elektrárne delia na stanice s parnými, hydraulickými, plynové turbíny, jadrové reaktory, motory vnútorné spaľovanie... Stanice s parnými turbínami môžu byť kondenzačné (KES) a vykurovacie (CHP).
rozvodňa – ide o elektrické zariadenie slúžiace na transformáciu a rozvod elektriny pozostávajúce z výkonových transformátorov alebo iných meničov energie, rozvádzačov vysokého a nízkeho napätia, batérie, ovládacie zariadenia, ochranné a pomocné konštrukcie.
Povrchové rozvodne banských podnikov možno klasifikovať podľa dvoch kritérií: účel a dizajn. Podľa účelu majú tieto skrátené názvy: GPP - hlavná znižovacia rozvodňa, ktorá prijíma elektrinu z elektrizačnej sústavy alebo priamo z elektrárne a distribuuje túto energiu spotrebiteľom energie podniku; CRP - centrálny distribučné miesto, ktorá prijíma elektrinu podobne ako GPP a prijatú energiu distribuuje odberateľom elektriny celého podniku alebo jeho samostatnej časti. CRP sa používa hlavne na povrchová ťažba... KTP - kompletné transformovne, pozostávajúce z jedného alebo viacerých transformátorov, vysokonapäťových a nízkonapäťových rozvádzačov s ochranným spínacím zariadením. Pri ich inštalácii na vonku k označeniu pridajte písmeno H (vonkajšia inštalácia).
Elektrická sieť sa vzťahuje na súbor elektrických inštalácií na prenos a distribúciu elektriny, pozostávajúci z rozvodní, rozvádzačov, vodičov, nadzemných a káblových elektrických vedení prevádzkovaných v určitej oblasti.
Leteckou linkou(VL) prenos energie sa nazýva zariadenie na prenos a distribúciu elektriny cez drôty umiestnené vo voľnom priestranstve a pripevnené pomocou izolátorov a tvaroviek k rôznym druhom podpier alebo konzol a stojanov na inžinierskych stavbách (mosty, nadjazdy atď. .). Lineárne portály rozvádzačov sa berú ako začiatok a koniec nadzemného vedenia.
Káblové vedenie(CL) sa nazýva vedenie na prenos elektriny, pozostávajúce z jedného alebo viacerých káblov so spojovacími, dorazovými a koncovými spojkami (koncovkami) a spojovacími prvkami.
Nezávislé napájanie spotrebitelia elektrickej energie sa nazývajú zdroj energie, na ktorom napätie zostáva v rámci stanovených limitov po núdzovom režime, keď zmizne na iných zdrojoch energie týchto spotrebiteľov.
Elektrické siete sú vykonávané nadzemnými alebo káblovými elektrickými vedeniami. Hlavnými prvkami nadzemných vedení sú: holé drôty, podpery, izolátory, lineárne armatúry a káble na ochranu pred bleskom. V súčasnosti sa používajú hliníkové a oceľovo-hliníkové drôty. Podľa konštrukcie môžu byť drôty jednožilové, viacžilové z jedného kovu a viacžilové z dvoch kovov, ako je hliník a oceľ.
Umiestnenie drôtov na podperách môže byť rôzne: na jednoreťazcových vedeniach - v trojuholníku (obr. A) alebo vodorovne (obr. B); na dvoch trolejových vedeniach - reverzný strom (obr. c) alebo šesťuholník vo forme suda (obr. d). Káble ochrany pred bleskom sú inštalované v horných bodoch podpier.
V každom prípade sú vodiče umiestnené asymetricky, čo vedie k nerovnakým hodnotám reaktancie a vodivosti. Na získanie rovnakej kapacity a indukčnosti všetkých troch fáz elektrických vedení v rôznych úsekoch na predĺžených elektrických vedeniach sa vzájomné usporiadanie vodičov vo vzťahu k sebe postupne mení na podperách, to znamená takzvaná transpozícia vodičov. sa používa.
Podpery sú vyrobené z dreva, ocele a železobetónu. Hlavné typy podpier: kotvové a stredné. Prvé sú inštalované na pevné upevnenie drôtov na koncoch vedenia alebo jeho priamych úsekov, na križovatkách obzvlášť dôležitých inžinierskych stavieb a veľkých vodných plôch. Kotviace podpery musia vydržať jednostranné napätie dvoch drôtov. Medziľahlé podpery sa používajú na podopretie drôtu na priamych úsekoch elektrického vedenia medzi susednými podperami kotiev. Pri takýchto podperách sa napätie drôtov neprenáša na tieto podpery. Drevené stožiare z borovice, smrekovca, jednoduché na výrobu, lacné. Chyba drevené podpery- krátka životnosť. Oceľ sa používa na kovové podpery. Žiadajú vysoké náklady kov a potrebujú pravidelné natieranie na ochranu pred koróziou. Železobetónové podpery vyrobené z výstuže, bez predpätia, pokryté vibro- alebo odstredeným betónom. Takéto podpery vyžadujú menej kovu, nepodliehajú korózii, sú odolnejšie ako drevené, a preto sa rozšírili pri výstavbe elektrických vedení s napätím do 750 kV.
vrátane.| a) | v) | G) | ||||
| b) | ||||||
| Varianty usporiadania drôtov na podperách. | ||||||
Izolátory nadzemné vedenia vyrobené z porcelánu alebo tvrdeného skla. Tieto materiály majú vysokú mechanickú a elektrickú pevnosť a odolnosť voči poveternostným vplyvom. Porcelánové izolátory sú ťažšie ako sklenené izolátory a sú menej odolné voči nárazové zaťaženie... o rôzne škody porcelánové praskliny, ktoré je ťažké zistiť vizuálne, a tvrdené sklo sa drobí. Na nadzemných elektrických vedeniach sa používajú dva typy izolátorov: kolíkové a závesné. Prvý sa používa pre elektrické vedenia s napätím do 35 kV, druhý - pre elektrické vedenia akéhokoľvek napätia. Závesné izolátory sú zostavené do girlandov, ktoré sa nazývajú nosné na medziľahlých podperách a napínacie na kotviacich. Počet izolátorov v girlande závisí od prevádzkového napätia prenosovej linky, stupňa znečistenia atmosféry, materiálu podpier a typu použitých izolátorov. Napríklad na vedení na prenos energie-35 je počet izolátorov v girlande tri, na vedení na prenos energie-110 - od šiestich do ôsmich a na vedení na prenos energie-220 je 10-14 izolátorov s priemerom misky od 255. do 350 mm sú inštalované v nosnej girlande.
Nie je žiadnym tajomstvom, že elektrina k nám domov prichádza z elektrární, ktoré sú hlavnými zdrojmi elektriny. Medzi nami (spotrebiteľmi) a stanicou však môžu byť stovky kilometrov a cez celú túto veľkú vzdialenosť sa musí prúd nejako prenášať s maximálnou účinnosťou. V tomto článku sa v skutočnosti pozrieme na to, ako sa elektrina prenáša na diaľku k spotrebiteľom.
Trasa prepravy elektriny
Takže, ako sme už povedali, východiskom je elektráreň, ktorá v skutočnosti vyrába elektrinu. Dnes sú hlavnými typmi elektrární vodné (VVE), tepelné (TPP) a jadrové (JE). Okrem toho existuje solárna, veterná a geotermálna elektrina. stanica.
Ďalej od zdroja sa elektrina prenáša na spotrebiteľov, ktorí sa môžu nachádzať na veľké vzdialenosti. Na prenos elektriny je potrebné zvýšiť napätie pomocou stupňovitých transformátorov (v závislosti od vzdialenosti je možné napätie zvýšiť až na 1150 kV).
Prečo sa elektrina prenáša pri vysokom napätí? Všetko je veľmi jednoduché. Pripomeňme si vzorec pre elektrickú energiu - P = UI, potom ak prenášate energiu na spotrebiteľa, potom čím vyššie je napätie na elektrickom vedení, tým nižší je prúd v drôtoch pri rovnakej spotrebe energie. Vďaka tomu je možné stavať elektrické vedenia s vysokým napätím, ktoré znižujú prierez vodičov, v porovnaní s elektrickými vedeniami s nízke napätie... To znamená, že náklady na výstavbu sa znížia - čím tenšie sú drôty, tým sú lacnejšie.
V súlade s tým sa elektrina zo stanice prenáša do stupňovitého transformátora (ak je to potrebné) a potom sa elektrina pomocou vedenia na prenos energie prenáša do centrálnej distribučnej rozvodne (centrálnej distribučnej rozvodne). Tie sa zase nachádzajú v mestách alebo v tesnej blízkosti od nich. V centrálnom distribučnom centre klesne napätie na 220 alebo 110 kV, odkiaľ sa elektrina prenáša do rozvodní.
Potom sa napätie opäť zníži (už na 6-10 kV) a elektrická energia sa rozdelí medzi trafostanice, označované aj ako TP. Elektrina sa do trafostaníc môže prenášať nie elektrickým vedením, ale pod zemou káblové vedenie odkedy v mestských podmienkach to bude vhodnejšie. Faktom je, že náklady na prednosť v mestách sú pomerne vysoké a bude výhodnejšie vykopať priekopu a položiť do nej kábel, ako zaberať miesto na povrchu.
Z trafostaníc sa elektrina prenáša do viacposchodové budovy, budovy súkromného sektora, garážové družstvá a pod. Upozorňujeme, že napätie na trafostanici opäť klesá, už na obvyklých 0,4 kV (380 voltová sieť).
Ak stručne zvážime cestu prenosu elektriny od zdroja k spotrebiteľom, vyzerá to takto: elektráreň (napríklad 10 kV) - zvyšovacia transformátorová rozvodňa (od 110 do 1150 kV) - vedenie elektrického vedenia - stupňovité- dolná trafostanica - TP (10-0,4 kV) - obytné budovy.
Týmto spôsobom sa elektrina prenáša cez drôty do nášho domu. Ako vidíte, schéma prenosu a distribúcie elektriny spotrebiteľom nie je príliš komplikovaná, všetko závisí od toho, aká dlhá je vzdialenosť.
Ako sa elektrická energia dostáva do miest a dostáva sa do obytného sektora, môžete jasne vidieť na obrázku nižšie:
Odborníci hovoria o tomto probléme podrobnejšie:
Ako prúdi elektrina od zdroja k spotrebiteľovi
Čo je ešte dôležité vedieť?
Rád by som tiež povedal pár slov o bodoch, ktoré sa prelínajú s touto problematikou. Po prvé, už dlho sa uskutočňujú štúdie na tému, ako prenášať elektrickú energiu bez drôtov. Nápadov je veľa, no najsľubnejším riešením súčasnosti je využitie bezdrôtovej technológie WI-Fi. Vedci z Washingtonskej univerzity zistili, že táto metóda je celkom realistická a začali s podrobnejším štúdiom problematiky.
Po druhé, dnes sa prenáša elektrické vedenie striedavý prúd skôr ako trvalé. Je to spôsobené tým, že konvertorové zariadenia, ktoré najprv usmerňujú prúd na vstupe a potom ho opäť menia na výstupe, majú dostatok vysoká cena, čo nie je ekonomicky realizovateľné. Avšak, všetky rovnaké priepustnosť elektrické vedenie priamy prúd 2-krát vyššie, čo vás tiež núti zamyslieť sa nad tým, ako je výhodnejšie ho implementovať.
Elektrická energia disponuje nepopierateľné výhody pred všetkými ostatnými formami energie. Môže byť prenášaný po drôtoch na veľké vzdialenosti s relatívne nízkymi stratami a môže byť pohodlne distribuovaný medzi spotrebiteľov. Hlavná vec je, že táto energia s pomocou dosť jednoduché zariadeniaľahko sa premieňa na akékoľvek iné formy: mechanickú, vnútornú (ohrievanie telies), svetelnú energiu. Elektrická energia má oproti všetkým ostatným typom energie nepopierateľné výhody. Môže byť prenášaný po drôtoch na veľké vzdialenosti s relatívne nízkymi stratami a môže byť pohodlne distribuovaný medzi spotrebiteľov. Hlavná vec je, že pomocou pomerne jednoduchých zariadení sa dá ľahko premeniť na akékoľvek iné formy: mechanickú, vnútornú (ohrievanie telies), svetelnú energiu.
Výhoda elektrickej energie Dá sa prenášať cez drôty Dá sa prenášať cez drôty Dá sa transformovať Dá sa transformovať Ľahko premeniť na iné formy energie Ľahko sa premieňa na iné formy energie Ľahko sa získava z iných druhov energie Ľahko sa získava z iných druhov energie
Generátor - Zariadenie, ktoré premieňa energiu jedného alebo druhého druhu na elektrickú energiu. Zariadenie, ktoré premieňa energiu jedného alebo druhého druhu na elektrickú energiu. Generátory zahŕňajú galvanické články, elektrostatické stroje, termočlánky, solárne panely Medzi generátory patria galvanické články, elektrostatické stroje, termočlánky, solárne panely
Prevádzka generátora Energiu je možné generovať buď otáčaním slučky v poli permanentného magnetu, alebo umiestnením slučky do meniaceho sa magnetického poľa (otáčaním magnetu, pričom slučka zostáva nehybná). Energiu je možné generovať buď otáčaním slučky v poli permanentného magnetu, alebo je možné slučku umiestniť do meniaceho sa magnetického poľa (otočte magnet, pričom slučka zostane nehybná).
Význam generátora pri výrobe elektrickej energie Najdôležitejšie detaily generátory sú vyrobené veľmi presne. Nikde inde v prírode neexistuje taká kombinácia pohyblivých častí, ktorá dokáže generovať elektrickú energiu rovnako nepretržite a ekonomicky.Najdôležitejšie časti generátora sú vyrobené s veľkou presnosťou. Nikde v prírode neexistuje taká kombinácia pohyblivých častí, ktorá by dokázala generovať elektrickú energiu ako nepretržite a ekonomicky.
Ako funguje transformátor? Skladá sa z uzavretého oceľového jadra, zostaveného z dosiek, na ktorých sú nasadené dve cievky s vinutím drôtu. Primárne vinutie je pripojené k zdroju striedavé napätie... K sekundárnemu vinutiu je pripojená záťaž.
Jadrové elektrárne produkujú 17 % svetovej produkcie. Na začiatku 21. storočia je v prevádzke 250 jadrových elektrární, v prevádzke je 440 energetických blokov. Najviac USA, Francúzsko, Japonsko, Nemecko, Rusko, Kanada. Uránový koncentrát (U3O8) sa sústreďuje v týchto krajinách: Kanada, Austrália, Namíbia, USA, Rusko. Jadrové elektrárne
Porovnanie typov elektrární Typy elektrární Emisie škodlivých látok do ovzdušia, kg Zastavaná plocha, plocha Spotreba čistá voda m 3 Vypúšťanie špinavej vody, m 3 Výdavky na ochranu prírody % KVET: uhlie 251,5600,530 KVET: vykurovací olej 150,8350,210 VE JE - 900,550 VES10-1 SES-2 --- BES10-200,210
