ҚАЗАҚСТАН  РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

 Алматы энергетика және байланыс институты

Коммерциялық емес акционерлік  қоғамы

Электр станциялары, тораптары мен жүйелері кафедрасы

 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

 050718- Электроэнергетика, Электрлік станциялары

мамандығының студенттеріне арналған дәрістер жинағы

 

 

Алматы 2008

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Хожин Г.Х., Кузембаева Р.М., Соколов С.Е.

 

          050718 – Электроэнергетика, Электрлік станциялары мамандығының студенттеріне арналған  дәрістер жинағы

   Алматы: АЭжБИ, 2008  45 б

  «Электроэнергетика» пәні  бес бөлімнен тұрады:

              Электр станциялары, электр энергетикалық жүйелері және тораптары,       электр мен қамтамасыздандыру релелік қорғаныс және автоматика,

              дәстүрлі емес және энергия қорының қайта қалпына келуі.

                   Бұл  дәрістер жинағында электр станциялары туралы қысқаша мәліметтер келтірілген. Сонымен қатар электр энергияны өндірудің негізгі технологиялық процесі және жабдықтары қарастырылған.

   Мазмұны 

Дәріс 1.Электр энергияның таратылуының, берілуінің және өндіру         процестерінің мәселелері мен жағдайы

4-7

Дәріс 2. Жылу электрстанцияларына электр энергия өндірудің               

технологиялық процестері

8-12

Дәріс 3. Атом, дизелдік және геотермалды станциялар

13-16

Дәріс 4. Су электр станциялары және электр энергия өндірудің

дәстүрлі емес әдістері

17-20

Дәріс 5. Электр қондырғылардың жұмыс істеу режимдері

21-24

Дәріс 6. Электр станциялары және қосалқы станциялар сұлбалары

25-29

Дәріс 7. Синхронды генераторлар

30-34

Дәріс 8. Күштік трансформаторлар және автотрансформаторлар

35-39

Дәріс 9. Тарату құрылғыларының қосысылу сұлбалары

40-43

Әдебиеттер тізімі

44

            1 - дәріс. Электр энергияның таратылуының, берілуінің және өндіру процестерінің  мәселелері  мен жағдайы

 Дәрістің мазмұны: Энергетика  түсінігі  және  Жердің  энергетикалық  ресурстары.

 Дәрістің мақсаты: Энергетиканың  қазіргі  жағдайын  және  даму  болашағын  меңгеру.

 1.1 Энергетика  түсінігі

 Қазіргі  түсінігімізде  энергетика (немесе  энергетикалық  шаруашылық) – өндіріс, қайта өңдеу, түрлендіру, сақтау, тасымалдау, тарату  және  барлық  энергетикалық  ресурстардың  түрлерін, сонымен қатар энергияны  пайдалану. Қазіргі  уақытта  алынатын  энергияның  негізгі  формалары жылу  және  электр энергиясы. Энергетиканың  жылу  және  электр энергиясымен  байланысты  саласы жылуэнергетикасы  және  электрэнергетикасы  деп  бөлінеді. Энергетиканың   су  энергиясының  электр энергиясына  айналу  процесінің  саласы суэнергетикасы  деп  аталады. Атом  ядросын  энергияға  қолдану  бағытының   ашылуы  – атомдық  немесе  ядролық энергетика  аталмыш  саласын   ашты.

Энергетикада  негізінен  бес  түрлі  қондырғылар  қолданылады: өндіретін, түрлендіретін, энергияны  жеткізетін,  сонымен қатар   жинақтауыш (аккумулирующие)  және  тұтынатын  қондырғылар.  

1.2 Энергетиканың  үш  аспектісі 

Энергетика адам  қоғамының  шаруашылығы  сияқты және қоршаған  ортаның  жүйе бөлшегі, сонымен қатар халықшаруашылығының әртүрлі  саласы  сияқты үлкен  жахандық  жүйе  болып  табылады.

Энергетика  қазіргі  жағдайда  және  даму  болашағында  үш  түрлі  аспектіні қарастыруы керек - техникалық, әлеуметтік-саяси және  биосфералық  немесе   экологиялық.   

Энергетиканың  техникалық  аспектісі, ең  алдымен  адамзат  планетаның  энергетикалық  потенциялын  пайдалана  отырып  алынатын  үлкен  қуатпен  сипатталады. Қазіргі дүниежүзілік  электрстанцияларының   қуаты  шамамен 2 млрд кВт-ты  құрайды. Барлық  энергетикалық  қондырғы-лардың  жалпы  қуаты 10 млрд.кВт-тан асады. Бұл  қуаттарды  қамтамасыз  ету  үшін  адам  табиғаттан жыл  сайын , шартты  түрде  салмағы 40-50 млрд. тоннадан кем  емес (шартты  отын  деп, 1кг жанғанда 29,3 МДж жылу  бөлінетін  отынды  айтады)  әртүрлі  отынды  алады. Сонда да  табиғаттан  алынған  энергетикалық  ресурстардың  ПӘК-ті  көп  емес, олар  0,2%-дан  аспайды. Осыдан  энергетиканың  негізгі  мәселелерінің  бірі  – энергияның  барлық  түрлену  кезеңіндегі  шығынның  азаюуы шығады (соңғы  қолданысқа  дейін   энергетикалық  ресурстарды  алу). Бұл  үшін  қондырғыларды  жақсартып, алынған  энергияны  дұрыс  пайдалану керек, бұл мәселе техникалық  сферадан  шығып, әлеуметтік  аспектіде  қарастырылуы  керек.

Адамзат қолымен  жасалынған, қосынды қуаты  үлкен, энергетикалық  қондырғылар  биосферада  болатын  табиғи  процестерге  үлкен  әсер  етеді. Бұл  әсер  ету  көп  жағдайында  жағымсыз  сипат  туғызады, оны  энергетиканың  биосфералық  аспектісін  қарастырғанда  ескеру  керек. Отынды  шығындау  тек қана техникалық  және  биосфералық  аспектіге  ғана  емес, көп  жағдайда  әлеуметтік-саяси  аспектіге  жатады. Жер  шарының 30%-ы жер  жүзінде  өндірілетін  энергияның 90%-ын  тұтынады, ал қалған 70%-ы халық   үлесіне, сонымен қатар дамушы  мемлекеттерге барлық  энергияның 10%-дан  кем  емес  бөлігі  тиеді. Соның  арасында өндіріс  деңгейі, тұрмыстық  жағдай,  мәдениетті  дамыту  қолданылатын  энергия   шамасына байланысты болады.

Ортақ  техника-экологиялық   сұрақ  туады: энергетиканың  жоғарғы  қарқынмен  дамуында адамзат жаңа энергия  ресурсын  тапқанша барлық  отын  қоры таусылып  қалмайды  ма? 

1.3 Жердің   энергетикалық   ресурстары 

Энергия табиғи   құбылыстың  жалпылама  негізі, мәдениет және барлық  адам  ғұмырының  базасы. Сонымен  қатар  энергия  әртүрлі  формадағы материя қозғалысының  бірінен  келесі  түріне  айналатын  сандық  бағасы ретінде түсіндіріледі. Энергия химиялық, механикалық, электрлік, ядролық сияқты т.б. түрлерге  бөлінеді. Адамның  тәжірибелік  қолданысына  мүмкін болатын энергия энергетикалық  ресурс  деп  аталатын  материалды  обьектіге  негізделген.

Табиғатта  кездесетін энергия  ресурсының  көп  түрінен,  тәжірибелік  қажеттілікте жиі  қолданылатын  түрлерін таңдап  алады. Оларға  органикалық  отындарды  мысалы, көмір, мұнай, газ, сонымен бірге  өзен, теңіз, мұхит, күн, жел энергиясын және  жер  недрларының   жылулық   энергиясын (геотермалды) т.б.  жатқызады.

Энергия ресурстарын  қалпына келетін  және  қалпына  келмейтін   деп бөледі. Бірінші  түріне табиғат  үзіліссіз  қалпына  келтіре  алатын  энергия  ресурстарын  жатқызамыз (су, жел,т.б.), екіншісіне  ертеректе  қазылған,  бірақ  геологиялық  шарттарда   қайта  түзілмейтін   энергия ресурстарын   жатқызамыз (мысалы, тас  көмір).

Табиғаттан  алынатын   энергия (отын, су, жел  энергиясы, жердің  жылулық  энергиясы, ядролық), біріншілік (алғашқы)  деп  аталынады. Адамның  біріншілік  энергиясын арнайы  қондырғы арқылы станцияда түрлендіріп   алатын энергияны (электрлік энергия, бу, ыстық  су  т.б.)  екіншілік  деп  атайды.

Станцияның  өз  атауында біріншілік  энергияның қандай  түрі  түрленетіні  айтылады. Мысалы, жылу электрлік станциясы (қысқаша ЖЭС) жылу энергиясын (біріншілік) электрлік  энергияға  түрлендіреді (екіншілік), суэлектр-станциясы (СЭС) су энергиясын  электрлікке, атомдық  электр  станциялары (АЭС) атом  энергиясын  электрлікке  т.б. түрлендіреді.

Қол  жететін  энергия  ресурстарының  көп  бөлігі  көмір үлесіне (75-85%); орташа бөлігі мұнай (10-15%) және  газ (5-10%) қорына  тиеді; ал қалған  энергия  ресурстарының   жиынтығы 2%-ды   құрайды.

ХХғ. басында  көмір  барлық  қолданылатын  энергоресурстардың  көп  бөлігін  құраған. Мұнай  мен  газға  қажеттілік  артқаннан   кейін  энергия  өндірудегі  көмір  үлесі  азайды.

Әлемдік  отын  қорының  шығындалуы,  батыс  елдерінің   «энергетикалық аштық», «жылулық өлім» және т.б., адамзатқа  төнетін  қауіптер  болжамы  ізденістерге қадам жасауға себеп  болды. Бірақ  мұндай  жаман  болжауларға еш негіз  жоқ. Керісінше, қоры  расымен  азайып  бара  жатқан органикалық  отын  орнына жаңа  тиімді  энергия  көздері  келеді  деп  айтуға  болады, ол  бірінші  кезекте ауыр  және  синтез  элементтерді  ыдыратудан  алынатын  ядролық  энергия   кезеңі.  

1.4 ТМД және Қазақстанның және   әлемдік  энергетиканың  даму  болашағы  және  жағдайы 

Әлемдік  электр энергия   өндірісінің 63%-дан  көп  бөлігі дамыған  мемлекеттер “Экономикалық  қатынастық  және  даму  ұйымдар” (ЭҚДҰ) үлесіне  келеді. Азияның, Африканың және  Латын  Америкасының  дамушы мемлекеттерінде әлем  халқының 75%-ы орналасса да, тек 20% ғана электроэнергия өндіріледі. Көп мөлшердегі  электрэнергиясын (3400 млрд. кВт с) АҚШ-да  өндіреді. Бұл  көрсеткіш бойынша   екінші  орында  тұрған  электр энергиясы  қарқынды  дамып  келе  жатқан  ҚХР. Ең  ірі  электр энергия  экспорттаушы Франция мемлекеті (мемлекетте өндірілген  электр энергияның 20%-ы экспортталады). Ірі  импорттаушылар  ішіне  – АҚШ, Ұлыбритания, Италия, Испания  жатады.

Базалық  болжам  бойынша   2025 жылға  қарай  электрэнергияға  сұраныс  екі еселенеді. Ең  үлкен  өсім  Азияның  дамушы  мемлекеттерінде  болжануда.

Әлемдік  электрэнергияны  өндіруде  көмір  қолданысы  аз  емес, бірақ  көптеген  дамушы  өндірістік  мемелекетте табиғи  газ   қолданысы  артуда.

Электрэнергия  өндірісіне  мұнайды  қолдану  Орта Шығыс мемелекет-терінен  басқаларында  қысқартылады.  Мұнайдың  электрэнергия  өндірудегі  үлесі деревисна және жануарлар қалдығы  сияқты  қатты  отын  түрін  қолданып келе жатқан  мемлекеттерде артуы  мүмкін  деп  болжануда. Ядролық   энергетиканың дамуы өндірістік дамыған мемлекеттерде жылдам ерекше-ленеді. Дүниежүзі  бойынша  АЭС қорының құлауы  қазіргі  уақытта 12% -ды құрайды,  ал 2025 жылы  17%-ға  жетуі  мүмкін деп болжануда.

Жаңғыртылатын энергия көздерінің ішінен тек суэнергетикасы  әлемдік  бәсекелес  бола  алады.

Жақын  уақытта  жел  энергетикасы  қарқынды  дамыды және жаңғыртылатын  энергия  көздерінен   (СЭС-нан  басқалары)  қымбат, соған  байланысты олар бәсекелес  бола  алмайды.

  1.5   Қазақстан  және ТМД  энергетикасы 

Бұрынғы  СССР одақтастар  аймағында  80 жылдардың  соңында  елдің  тиімді  жұмыс  істейтін,  қуатты  энергетикалық   комплексі құралуға  дайын  болды,  оның  негізгі мақсаты Батыс  Европа мен    Моңғолия   құрамына  біртұтас  СЭВ «Мир» әлем-мүшелері  кіретін,   энергожүйемен  параллелді  жұмыс  жасайтын, біртұтас  энергожүйе - СССР  БЭЖ-сін  құру болатын.

Бұрынғы   СССР  одақтастығының  өзара  бөлінуі  және  жекешелендіруі көптеген  энергообьектілік  қожайындардың,  құралуына  әкеліп  соқты.

ТМД  біртұтас  энергожүйесі  қалыптасып, жұмысын  үйлестіру  үшін ТМД мүшесінің 11 мемлекеті 1992 жылдың  14  ақпанында «Тәуелсіз  Мемлекет-тер  Достастығының  электрэнергетика   аймағында  мемлекет  аралық қатынасының   үйлесіміне » келісім байласты. Бұл  келісім   бойынша   электрэнергетикалық   алқа  пайда  болды  және  оның  тұрақты  жұмысшы  мүшесі - Атқарушы   комитет  болды. 1992 жылдың  желтоқсанында  Ресей энергетика  және электрқамсыздандыру - (РАО) «ЕЭС России»  акционерлік  қоғамы   тіркелді.

Қазақстанда  елеулі  өзгерістер   болды, мұнда  біршама  энергообьектілер шет  ел  компанияларына  өтіп  кетті. Қазақстанда  жоғарғы  кернеу  тораптарындағы  басқару , өндірушілерден  электрэнергияны  сатып  алып,  тұтынушыларға  сату, диспетчеризация  және басқа да бірқатар  сұрақтарды  шешу  Қазақстан   электр  тораптарын  басқару  компаниясына   (KEGOC)  жүктелді.

Қазақстандағы  электрэнергиясын  тұтыну өз  шыңына   жетті,  1990 жылы  ол 105,0 млрд. кВт.с құрады. Келесі басталған экономикалық тоқырау, өндірістің  құлауы, электрэнергияның жыл  сайын 6-8%-ға  кемуіне  әкеліп соқты, ол 2000 жылы 54,0 млрд. кВт. с-қа  жетті. Қазіргі  уақытта  ҚР-ның  экономикасы  өрлей  бастады, ол өз кезегінде өндірістің дамуына  және электрэнергия  тұтыны-сының  артуына  әкелді.

2 - дәріс. Жылу электростанцияларында  электрэнергия  өндірудің  технологиялық   процестері 

Дәрістің  мазмұны: Электр  станцияларының  жіктелуі,  және жылу электрстанциясында  электрэнергия  өндірудің  технологиялық  процесстері.

Дәрістің  мақсаты:  Жылу электрстанциясында  технологиялық  процес-

терді  меңгеру 

2.1 Жалпы  мәліметтер  және  электрстанцияның  жіктелуі  

Электрстанциясы табиғи  көздердің  энергияға   түрленетін немесе  жылулық  және  электрэнергиясына  түрленетін энергетикалық кәсіпорын-дарды  көрсетеді.

Электрстанциясында  өндірілген  электр энергиясы тұтынушыларға  әуе   желісі арқылы және қосалқы станциялар арқылы беріледі, олар станция  генераторын  және  тұтынушыларды  біртұтас біріктіріп, электр  торабын  түзетін-электрлік  жүйені  көрсетеді.

Электрлік  жүйенің кез келген  уақытындағы  жағдайын  көрсететін процестер жиынтығы режим параметрлерімен  сипатталады,  оған толық активті және реактивті қуаттар, толық  қуат, тоқ, кернеу, жиілік, ығысу бұрышы  жатады. Жүйе параметрлері режим параметрлерімен байланысты,  оған: кедергі, өтімділік, элементтердің  тұрақты уақыттары және  басқалары жатады.

Қолданылатын табиғи энергия көздеріне байланысты өндірілетін  электр энергиясы келесі  станция  типтеріне  жіктеледі:

1.Жылу  станциялары (ЖЭС): бу турбиналық   конденсациялық - КЭС;  бутурбиналы жылуландырулық-ЖЭО; газотурбиналы (ГТ) және бу-газ қондыр-ғылары   (БГҚ); дизельді; атомды - АЭС; геотермалды; күн  сәулелік.

2.Гидравликалық  электростанциялары (ГЭС)

3.Электрэнергиясын  тікелей  өндіру  әдісін  қолданатын   электрстан-циялар және  жел  электрстанциялары. 

2.2 Жылулық  конденсациялық  электрстанциялар (КЭС) 

Көмір тозаңында жұмыс істейтін КЭС-ның принципиалды техноло-гиялық сұлбасы 1-суретте көрсетілген. Отын қоймасынан 1 ленталы   тасымалдағыш арқылы У көмір уатқыш  қондырғыға  түседі 2, содан кейін майдалағыш  үгіткішке  түседі.

Үгітілген  көмір УД тасымалдағыш  арқылы  көмір  бункеріне 3, содан  кейін қазандықта орналасқан  тозаң  дайындағышқа  түседі. Бункерден 3 ол  тозаң  деңгейіне дейін  үгітетін көмір  диірменіне 4 түсіреді. Диірменнен кейін  көмір  тозаңы П  қазандық  жанында орналасқан  көмір  тозаңы  бункеріне  түседі 5. Соңғысынан көмір  тозаңы, тозаң  жұтқышы  арқылы 6 және  тозаң  желісі арқылы ошаққа 7 (олар бірнеше) ыстық ауамен ВГ үрлегіш  желдеткіш 12  арқылы  беріледі.

 

                    

                              

 

 

2.1 Сурет Конденсациялық  бу  турбиналық  электрстанцияның 

технологиялық  сұлбасы

 

 Көмір  тозаңының  жануына  қажетті  ыстық  ауа  ВГ алдын-ала  ауа жылытқыш  арқылы  өтеді 10, ол  қайтымды газдармен қыздырылады Г, ол  түтінсорғыш   11  арқылы  газжүргіштерден  сорылады және  түтін  турбасы  арқылы (суретте көрсетілмеген) ауаға беріледі. Салқын ауа В сырттан  алынады. Ошаққа ыстық ауаның  берілуі  отынның  жануын  жақсартады  және  ошақта температураны арттырады. Көмір тозаңы өлшенген күйінде жалын  тәріздес  болып  өте  үлкен  температурада   жанады.

Қайтымды  газдар,  экономайзер 9 қазандыққа  баратын қорек  суын ПВ жылытуға  көмектеседі. Шығымды  газды,  ошаққа баратын   қорек  суды және ауаны қыздыру үшін  пайдалану шығымды  газ  арқылы  жылу  шығынын  азайтады  және  қазандық  агрегатының  п.ә.к-ін   көбейтеді.

Қазандықтан 8  бу  желісі  арқылы  қызған  бу  ПП бу  турбинасына         13  келеді, ол  механикалық   жұмыс  тудырып,  әртүрлі  сатыдан  өтеді. Бұл  кезде  оның қысымы  және  жылусақтағыштығы  ақырындап  кемиді.

Турбинада шаршаған бу ПО (бу алымы) турбинаның  аралық  сатыларынан қорек білігін жылыту үшін қолданылады, қалған булар  турбинаның    қалған  сатыларынан  өтеді. Турбинада  толық  жұмыс  істеген  бу  ОП, конденсацияланатын  конденсаторға  15 түседі.

Соңғы бу турбинасында шаршаған бу 0,03-0,04 ат-ны құрайды. Мұндай  терең   вакуум   жұмысшы  буды  жиілетіп,  конденсатор турбасына  салқын айналма суды ЦВ  жіберіп  салқындату   конденсаторда  пайда  болып,  сақталады. Оған суды айналма сорғы арқылы 17 қандай да бір  су тоғаны-нан, өзеннен, көлшіктен алады.

Егер станция жанында су тоғаны болмаса, айналма судың   сол  көлемін арнайы ғимаратта салқындатады, оған  су салқындатқыш  қоймасы  (градирнада)  қайта   қолданады.

Шаршаған   бумен  бірге  кіретін  ауа бу  эжекторымен 16 жойылады. Конденсаторға түсетін жұмысшы  бу тіпті 0,04-0,03 ат соңғы  қысымында қолданылмаған жылу шамасына ие, көп бөлігі айналма  су  арқылы  жұтылады  және  су  тоғанына  тартылып  кетеді.

Турбина  конденсаторына  конденсат К конденсаттық  сорғы  арқылы 18 дэараторға 19 беріледі. Деаэратор қорек  судан  араласқан  газды ауа  оттегін  жою үшін қолданылады. Деаэраторда  қоректік су ПО бумен  турбинаның  бу аралық буымен  оның бойындағы  газдардың  бөліну  температурасына  дейін  қыздырылады. Деаэратордан қоректік су ПВ 20 қоректік сорғы арқылы  сорылады. Қазандыққа баратын қоректік  су бірнеше  су  жылытқыштар-дан  өтеді (сұлбада көрсетілген 21), онда су аралық турбина буы арқылы қыздырылады. Су қызғыштарға түсетін бу конденсацияланады. Конденсат КП  деаэраторға  беріледі.

Қазандық  қорегінің  жүйесіндегі  бу  шығынын  қалпына  келтіру  үшін деэраторға  19 қосымша су  қосылады ДВ, ол  арнайы  қондырғы  арқылы  22 қоректік  шикі  судан СВ арнайы  қондырғы  арқылы  тазартылады.

Жылулық  шығынынан  басқа  қазандық  агрегаттарда, бу  желісінде, турбиналарда  және  генераторларда   салқындатқыштардың  шығыны  болады. Барлық  шығынды ескере  бу  турбиналы  конденсациялық  станциялар  ПӘК әдетте  40 %-дан  аспайды. КЭС типті  станциялар  қасында  блок  генератор 14 трансформатормен 23 қосылу  сұлбасы  қолданылады. Өндірілген электр-энергия ЭЭ жоғарылатқыш  трансформаторға  барады  және  кернеуі  35 кВ және  одан   жоғары  жинақтағыш  шиналарға  барады, одан ары тарату желілері  қолданылады. Блоктық  сұлбада  әрбір турбоагрегатқа  жеке  қазандық  орнатылады, қорек  суы  бойынша әрбір  турбоагрегат  қазандық  буы бойынша байланыспайды (блоктар арасында  көлденең  байланыс болмайды).

КЭС-ті блок  принципінде  тұрғызғанда  электрстанцияларының  техно-логиялық  сұлбалары  қысқартылады резервті қондырғылар  қолданылмайды  немесе  қарастырылмайды, құрылыстық,  монтаждық  жұмыстар   көлемі  қыс-қартылады және электрстанцияның  ыңғайлы ұлғайтылуы  қарастырылады.

Қарастырылған  сұлба бойынша, негізгі  жағдайда, жергілікті  отында  электрэнергиядан   шалғай  тұтынушылары   үшін алып  райондық  электр-станциялар салынады. 

Осы барлық элементтердің  қалыпты жұмыс істеуіне себепті механизм-дер мен қондырғыларға өзіндік  мұқтаждық  деп  аталатын  жүйе  кіреді.

2.3. Жылуды қамтитын  электр станциялар (ЖЭС) 

Жылуды қамтитын электр станциялары ЖЭС сұлбадан өндірістік бу мұқтаждық  үшін ыстық  су  циклімен  ерекшеленеді.

Жылуды қамтитын бу алымы  өндіріске барады (бойлер), тороаптық су  сорғысы арқылы қала және өндіріс шаруашылығына беріледі. Су жылытқыштағы конденсат  сорғы  арқылы  деаэраторға  барады. Жылу  электрстанция-сында  қуаты 100–250МВт жылуландырулық  турбоқондырғылар  қолданылады.

Алынған буды жылулық мақсатта қолдану кезінде аралық турбина сатысынан өткенде конденсаторға түсетін бу және айналма судың көлемі  азаяды. Сондықтан  жылу орталықтардың  ПӘК 60-70%  және одан жоғары  болады. Жылулық  энергияны  алыс  аралықтарға  жеткізгенде,  жылу  шығыны  болады, сол  себепті   жылу орталықты  тұтынушылардан  алысқа  салмайды. Соңғы  уақытта  жылу электр орталықтарын  блокты  түрде  жобалап,  оның  ауласын 5-10км алыс аралықта салып, жылуды турбақұбыр арқылы тасымалдау   қарастырылуда.  

2.4  Газ турбиналық  электростанциялар 

Газ турбинасының ГТ жұмыс істеу принципі  бойынша  авиациялық турбовинтелдік және  турбореактивті  қозғалтқыштарға  ұқсас. Сұйық  немесе  газтәріздес  отын  түрі, отын  сорғысы ТН  немесе газ компрессоры ГК жану  камерасына КС, 2.2 суретінде  көрсетілгендей  беріледі. Онда регенеративті жылытқышта Р жанған өнімдерден жылытылған ауа беріледі. Отын жанғанда түзілетін газдар жану камерасынан КС, ГТ-на беріледі. Темпера-турасы 1000°С  жоғары жану  өнімі турбина  статорына  тұрақты  орналасқан  темір  болаттан  жасалған  турбина  қалақшасына  барады. Ары  қарай  жұмыс  істеу  принципі  жылу  турбинасына  ұқсас. Қазіргі  ГТ-лар қуаты  25-200 МВт-тық болып  жасалынады. Қондырғыны  іске  қосу  қозғалтқыш  арқылы  1-2 мин  уақытында  іске  асады.  ГТ негізгі  бу   бөлігі атмосфераға  беріледі, сондықтан олардың   жалпы  ПӘК  25-30% -ды  құрайды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р - регенератор; ВК - ауа компрессор; КС жану камерасы; ГТ - газ турбинасы; ПД – ќосќыш  ќозєалтќыш; ТН – отын сорєысы; ГК - газ компрессоры

2.2  Сурет -  Жылу  регенерациялы  газ     турбиналыќ  ќондырєыныѕ   принципиалды сўлбасы

 

1-атмосферадаєы ауа; 2-отын;                 3-турбинадан  алынєан газ; 4-шыќќын  газдар; 5-таза  бу ; 6-ќоректік  су

2.3 Сурет - Утилизациялыќ типті бу  генераторы  бар ПГУ  принципиалды  сўлбасы

 

 

ГТ шықпасында жұмыс істеген газдың температурасы жоғарыламай тұрғанда ПГУ бу газды  турбинада  бу  өндіру  үшін  және  2.3  суретінде  көрсетілгендей  бу  турбинасының жұмыс істеуіне пайдалануға болады. Отын 2 (газотурбалық, сұйық, газ) жану  камерасына КС келеді   және  оған компрессор  көмегімен К ауа еріледі. Компрессор газ  турбинасымен  Т және  электрлік  генератормен  бір білікте жалғасқан, компрессор К және генератор  газ турбинасы Т арқылы  қозғалысқа  келеді.

Ыстық газдар  3 газ  турбинасынан Т утилизатор қазандығына КУ келеді. Қазан утилизаторда КУ жану  өнімдері  жылуынан 3 су 6 буға 5 айналады, су  бу турбинасына барады ПТ, ол электр генераторымен бір  білікте  орналасқан. Қазан-утилизаторда жану өнімдері 4 сыртқа  тасталынады. Бу  турбинасында ПТ шаршаған  бу конденсаторға  беріледі содан қорек  сорғысы  арқылы 6 қайтадан  қазан  утилизаторға  беріледі.  

 

           3 - дәріс. Атомдық, дизелдік  және геотермалды станциялар 

Дәрістің   мазмұны: Атомдық, дизелдік және геотермалды станцияларда электрэнергия   өндірудің  технологиялық  процестері. 

Дәрістің мақсаты: Атомдық, дизелдік және геотермалды станцияларда-

ғы технологиялық  процесстерді меңгеру. 

3.1 Атом электр станциялары

 

Атом  электр станцияларының жұмысы ауыр ядролардың  ыдырауына  негізделген, нәтижесінде нейтрон  ядросына  тиюі  салдарынан тізбектік  реакция  дамып көп  мөлшерде энергия  бөлінеді.

Ядролық отын есебінде, байытылған табиғи  уран  және  жасанды алынған плутоний 239Рu қолданылады. Плутоний 239Рu өзіндік ыдырау қабілеттілігіне ие, оны ұқсас ядролық  жанармай   есебінде   қолдану  тиімді, өйткені оның ядросы ыдыраған кезде, 235U ядросының ыдырауынан көп    нейтрон   бөлінеді.

Атомдық  энергетикада  екі  түрлі   нейтрон «сұрыптары» кездеседі:

ядролық  реакция нәтижесінде  пайда  болатын, көп  мөлшерде  энергияға ие жылдам  нейтрон және  энергиясы  жылдам  нейтрондардан  шамамен 100 есеге аз баяу (жылулық) нейтрондар.

Қазіргі уақытта атомдық энергетикада баяулатылған жылулық реакторлар  сияқты жылдам  нейтрондағы   реакторлар  қолданылады.

Жылулық нейтрондағы реакторларда баяулатқыштар есебінде: жай суды, ауыр  суды  және  графитті, көбінесе  жиі  жай  суды  қолданады.  235U ядросының ыдырау процесінде түзілетін нейтрондардың біреуі тура бағыт  бойынша шығындалып, 235U ядросына тиеді және реакцияны тізбекті  жасайды.

Жарылыс болмау үшін ядерлік реакторда нейронды белсенді жұтатын материалдан жасалған, мысалы бор карбиті қарымтауыш оқтаушадан тұрады. Ядролық  реакцияны күшейту үшін қарымтауыш (басқарушы) оқтаушалар  ядролық    реакция  түзетін аймақтан алынады, ал  төмендету  үшін керісінше жүктелінеді. Қарымтауыш  оқтаушалар  көмегімен реактор жұмысының қалыптасқан режиміне, яғни тұрақты қуаттағы реактор  жұмысына  қол   жеткізуге   болады.

Баяулатылған,  жылулық  нейтрондағы  реакторлар кеңінен  қолданыс  тапты және ол барлық елдердің атомдық энергетикасының негізі болып  табылады.

Ядролық  отын тұратын көлем  және  баяулатқыш-реактордың  белсенді  аймағы деп аталынады. Мұнда жылдам нейтрондардың  баяулауы,   олардың  жылулық нейтронға «айналуы» және де жылу тасымалдағышқа жылу ерілуі  жүзеге асырылады.

Реактордың белсенді аймағында тұратын ядерлік жанармай жылу бөл-гіштік элементтерге (ТВЭЛ) орналасады. ТВЭЛ-ді арнайы дестелерге, кассеталарға және блоктарға жинайды. Шағылысудың негізгі көзі реактор-дың белсенді аймағы және  құрастырмалы   материалдар  болып    табылады.

Биологиялық   қорғаныс  жоғары  сапалы  бетоннан  жасалынады және ол жақсы нейтрон жұтқыш болып табылатын  10% судан тұрады. Бетонға  карбит боры жиі қосылады.

Реактор  әрдайым радиактивті шағылудың  көзі  болып  табылады. Біраақ реакторды  дұрыс  пайдаланған  жағдайда  оның  зиянды шамасы аз  болады. Соған  қарамастан, ол  қауіпсіздік  атом  энергетикасының  маңызды  сұрақтарының бірі  болып  табылады.

Қазіргі таңда кеңінен таралған су-сулық реакторлар (ВВЭР-сулық  энергетикалық реактор), мұнда жай су нейтронды баяулатқыш және  жылутасымалдағыш  қызметін  атқарады  және уран-графитті реакторлар

(РБМК жоғарғы қуатты реактор арналы), мұнда баяулатқыш қызметін  графит, ал жылутасымалдағыш  қызметін   жай  су  атқарады.

Су-сулық  реактордың принциптік сұлбасы 3.1суретінде көрсетілген. Реактордың активті аймағы қалың қабырғалы 150-200 атмосфераның  қысымын ұстайтын су және  жылубөлгіштік элементтер  (ТВЭЛ) орналасқан ыдыстан  тұрады. ТВЭЛ мен бөлінген жылу температурасы айтарлықтай  артатын  сумен  алынады. Бұл   бірконтурлы АЭС  аталмыш технологиялық  сұлба ол 3.2 а суретінде көрсетілген. Су белсенді  аймақта ТВЭЛ-дермен  жанасқанда радиактивті болып,  қызметкерлерге  қауіп  туғызады.

 

3.1 Сурет Су-сулық    реактор  сұлбасы.

 

3.2. б суретке қатысты екі контурлық  сұлбада, бірінші  контурдағы су жылуын  екінші  контурға  береді, ол  белсенді  аймақтан  ақпайды  және  радиактивті  қауіпті  туғызбайды. Ядролық    реактордан 1, бу  генераторы          5 және айналым сорғысынан 6 басқа қалған қондырғылар - турбина 2, конденсатор 3 және қорек сорғысы 4 қарапайым жылу  станциясына  ұқсас. Бу  түзілу  контурдағы  әртүрлі  қысым  салдарынан  болады.

 


а) бірконтурлы ВВЭР  реактор  базасында; б) екіконтурлы ВВЭР  реактор  базасында; в) үшконтурлы  жылдам  нейтронды   реактор  базасында

3.2 Сурет -  АЭС-ның  технологиялық  сұлбалары

 

3.2 в суретінде  үшконтурлы БН типті жылдам нейтронды реакторы  бар АЭС сұлбасы көрсетілген. Бірінші және екінші контурда жылу тасымалдағыш қызметін әлсіз шағылатын нейтрон, радиактивті сұйық  натрий атқарады, ал үшінші контурда радиактивті емес су (су буы) болады.

Чернобыль АЭС апатынан  кейін атом  энергетикасының  дамуы  күмән  тудырды, алайда қазіргі таңда, апат ең қолайсыз фактор есебінен және жұмысшы қызметкердің қатаң қателігінен болғаны дәлелденді. Бұған  қарамастан реактор  қауіпсіздігін  арттыру  шаралары  жасалынуда.

АЭС түтін газын және  күл  түріндегі  қалдықтарды  сыртқа  шығармайды. Алайда АЭС-тің қоршаған ортаға  және суға   жылу бөлуі ЖЭС-на  қарағанда  көп болады. АЭС қоршаған ортаға зиянды мүмкін болатын маңызды  ерекшелік   радиактивті  қалдықтарды  көму  болып табылады.

Қазақстан Республикасының аймағында шамамен 29% көлемдік уран  қоры бар және қолданыста қозғалтқышын сынақтан өткізу үшін және  реакторлық материалдандыру саласында зерттеу жүргізу  үшін  және  қолданыс   қауіпсіздігін арттыру үшін қызмет ететін басқа ұқсастығы жоқ зерттеліп  жатқан үш реактор бар.

1972 жылдан бастап Манғышлақ  энергокомбинаты  құрамында  БН-350 жылдам нейтронды  реактор  базасында  атомдық  электрстанция  жұмыс  істеп келеді. Бұл ядролы  энергетикалық құрылғы 125 МВт электроэнергиясын және   күніне 10000 тонна  ішетін  су  өндіреді.

Көлемді уран қорын иемдене отырып, оның инфраструктуралық  бақыла-нуының  дамуына, іздеу  және  қазып  алуға, ТВЭЛ-дер  өнеркәсібін ұйымдас-тыруға, атом энергетикасын дамытуға Қазақстанның барлық  обьективті  шарт-тары   бар.

Атом энергиясын қолдануды айтқан кезде термоядролық  реакция   мүмкін-діктерін айтпауға болмайды. Егер ертеректе қаралған ядролық  реакциялар ауыр элементтердің бөлуіне себепкер  нейтрон  болып табылатын ядролық    ыдырауын  көрсетсе, онда термоядролық  реакция атомдардың бір милиярд микрометр жақындауынан, яғни электростатикалық тебілу күшінен артқан жағдайына негізделген жеңіл элементті ядролардың бірігуінен болады. Бұл үшін зат плазмалық күйге енетін өте жоғары (он милион градус шамасында) температура  керек.

Бастапқы  заттың масса  бірлігіне келтірілген термоядролық    реакция-ның  энергия бөлінуі 235U ядролық  реакция бөлінуінен шамамен 4 есе көп.  Термоядерлік реакцияның  жер  жағдайы  шартында  пайда  болуы  дәлелден-ген. Дәл  осындай  реакция  термоядролық  (сутектік) бомба  кезінде  болады, мұндай жағдайда ол басқарылмайтын қысқа уақытты және өте күшті жарылыс  сипатында болады. Мұндай энергияны электрэнергия өндірісіне қолдану  үшін, термоядерлік  реакцияны басқарылатын етіп жасау қажет.

Бұл дейтерий тритилік реакция (D-T реакция) ресурстарын басқарыла-тындай жасауды әбден жеткілікті көзқарасымен қарау өте маңызды. Дейтеридің мұхит көл суындағы қоры энергетикалық эквивалентпен барлық  жанармай түрлерінен миллион есе артық. Тритиді лити изотобынан алады, оның  қоры энергетикалық  эквивалентпен  уранға  сәйкес.     

Мұндай ядролық  электрстанциялар салу «Токамак» реактор базасында   (магнит өрісіндегі торойдтық камера) мүмкін болады. Бұл бағыттағы зерттеу-лер жиі болуда, термоядролық  реакцияны  энергетика  дамуына  қолдану шартты  жағдайында.  

3.2 Дизелдік  және геотермалды  электрстанциялары  

Дизелдік электр станциялары білігі синхронды генератормен жалғасқан    іштен жану қозғалтқышымен (ДВС) ІЖҚ жұмыс жасайды. Дизелдік электр-станциялары мобильді, тәуелсіз, жүздеген кВт қуатпен шығарылады және шалғайда орналасқан ауылшаруашылығы тұтынушыларын  қамтамассыз-дандыру үшін резервтік қорек көзі болып табылады. Атомдық электрстанция-лардың өзіндік мұқтаждық сұлбасының апаттық, резервтік қорек көзі ретінде    қолданылады.

Геотермалды электр станциялар жерасты термальды  көздердің арзан  энергиясын  қолданады. Жұмыс  істеу  принципі жылу станцияларға  ұқсас. Ерекше айырмашылығы бу генераторының буландырғышының құрылы-мында. Геотермалды электрстанциялар Жаңа Зеландияда, Жаңа Гвинеяда, АҚШ және Италияда жұмыс істейді, ал Италияда барлық өндірілетін  электрэнергияның шамамен 6%-ын құрайды. Россияда және Камчаткада Паужет геотермальды станция салынып жұмыс істеуде.

 

          4 - дәріс. Су электрстанциялары  және  электрэнергия  өндірудің дәстүрлі   емес   әдістері

 Дәрістің  мазмұны: СЭС және дәстүрлі емес энергия  көздерімен  электрэнергия  өндірудің  ерекшеліктері . 

Дәрістің  мақсаты: Су электрстанцияларындағы  және дәстүрлі емес энергия  көздерінің  технологиялық процестерін меңгеру. 

4.1 Су электрстанциясы 

Су электрстанцияда электрэнергиясын өндіру үшін құлама су энергиясын  пайдаланады. Гидротурбинадағы пайдалы қуат оның білігіндегі  құлама су  Q және екпін  шамасымен H мен анықталады.

Тегіс өзендерде, екпін Н, бөгет-3 арқылы  жасалынады және жоғарғы   су деңгейімен 1 және төменгі 2 бьефтер  арқылы 4.1 а суретте көрсетілген  сияқты пайда болады. Жоғарғы бьефтен су жиналатын су қоймасы пайда  болып, қажет жағдайда  қолданылады.

 


 

 

 

4.1 СуретБөгет арқылы  екпін  пайда  болуы(а),      (б)су  арналық  су(руславая)

электростанциясының су  түйіннің  сұлбалық  жоспары

4.2 Сурет Су электрстанция   бөгетінің     су  түйін   сұлбасы

 

 

Үлкен емес екпінде 4.1 б суретінде көрсетілгендей су арналық электрстанциялар салынады мұнда станция ғимараты 5 бөгет жалғасы  болып табылады (3-бетондық су құйылатын бөгет 4-бетондық немесе  жердегі бітеу бөгеті). Су гидротурбинаға 6  шықпа тесіктер 7 арқылы өтеді

және гидротурбинадан сорғы турбина 8 арқылы ағызылады. Судан  жіберу  үшін біркамералы шлюз 9 және өтпелік арналар 10 және 11  қолданылады.

30-35 м аса екпіндерде 4.2 суретінде көрсеткендей  бөгеттік  суэлектр-станциясын салады. Бетон бөгеті денесінде 3 екпіндік  турбақұбыр  9 өтеді, ол  арқылы су суқұбырға 8 барады.

Таулы өзендерде екпін осы  өзеннің табиғи иілімдерімен 4.3 суретінде  көрсетілгендей пайда болады. Мұндай станциялар деривациялық деп  аталады.

 

 

в)

 

 

а су  түйіні  жоспарыб екпіннің  пайда  болу  сұлбасы; в жалпы  көрінісі

4.3 Сурет-   Деривациялық   суэлектростанциясы

 

Өзен  бөлігінің  басында  суқабылдағыш 1 орналасқан, ол  арқылы  су  деривациялық құбырға 2 келеді, ары қарай су екпіндік бассейнге 3 барады. Бөгет 7 судың  деривациялық  құбырға келуін қамтамасыз етеді, ол табиғи  өзен ұлдиынан төмен ұлдилай жасалынған. 3 екпіндік бассейннен су екпіндік құбырдан 4,5 машина  залында  орналасқан  су  құбырына  келеді, оның ішінен жібергіш құбыр 6 арқылы өзенге оралады, бірақ ол Б  створында орын алады.

Су электрстанциясын салған кезде халықшаруашылығының маңызды  мәселелері  шешіледі: су өтімділік жақсаруы, кеуіп қалған жерлерде арық  тарту, өндіріс өнеркәсібін және  қалаларды  сумен  қамтамасыз  етуді  жақсарту және басқалары. Су станциясының құндылықтарына көлікпен отын  тасымалдау қажетсіздігі, автоматтандырудың салыстырмалы қарапайымдылығы, қолданыс және жөндеу жұмыстарының аз  көлемділігі, қызметкерлер санының аздығы жатады. Су электрстанциясында электрэнергияның өздік  құны  жылуэлектр-станцияларына  қарағанда 3-5 есе аз болады.

Су электрстанциясының негізгі кемшіліктеріне көп мөлшердегі капиталдық шығындар және ғимарат мерзімі, әсіресе тегіс  өзендерді жалпы  аймақтық су алу мәселесі жатады.

Қазіргі энергожүйеде негізгі рольді 4.4 суретінде көрсетілгендей  геотермальді станциялар атқарады (ГАЭС). ГАЭС ғимаратында қайтымды  суагтрегаттары орналастырылады. Жүктеменің минимум сағатында ГАЭС генераторын қозғалтқыш режиміне  аударады, ал  турбинаны  сорғы  режиміне  аударады. Тораптан қуатты тұтына отырып, мұндай су агрегаттары  трубо-провод арқылы төменгі бьефтен жоғарғы  бьефке су  айдалады. Максималды   жүктеме периодында, энергожүйеде қуат тапшылығы болған кезде ГАЭС электроэнергияны   өндіреді.

 

   

 

 

4.4 Сурет  -  ГАЭС технологиясының сұлбасы

4.5 Сурет - Электрстанцияның құйылым негізгі сұлбасы

 

Мұхиттың қайтымды және   құйылым  энергиясын  қолдануға   болады. Жер  шары мұхитының қайтымды және құйылым айырмашылығы кей жерлерде 10-15.м  көрсетеді. Құйылым  электрстанциясының   сұлбасы  4.5  суретінде көрсеткен. Құйылма су электрстанцияларының техникоэкономикалық көрсеткіші үлкен емес. 1966 жылы Франциияда Роне   өзенінде, әрқайсысы 10МВт-тан 24 генераторлы құйылмалы су электрстанциясы салынды. Оның құрылыс құны осы қуаттағы суэлектрстанциясынан көп, бір жылдағы максималды жүктемесінің сағат саны аз. Россияда, Мурманск қаласының қасында 1968 жылы 0,4МВт генераторлармен Кислогуб ҚЭС-ның бірінші кезеңі басталды. Қуаты 1000МВт (АҚШ) және қуаты 7260МВт (Ұлыбритания) құйылмалы электрстанциялары жобалануда.

 

 

4.2  Күн энергиясын қолдану

 

Күн - адам қолы жететін  барлық  энергия  көздерінің ең күштісі. Тіпті  жер күннен 150млн. км  шақырымда  болса, күн сәулесіне перпендикуляр   орналасқан шаршы метрге 1,4кВт сәулелік энергия келеді. Күн энергиясын  екі түрлі әдіспен қолдануға болады: күн  электрстанциясын  күн  сәулесінің  суы бар резервуар бетіне фокусталуы негізінде және фотоэффекті  қолдану  арқылы. Күн  станциясында орнатылған  энергия  киловаты  жоғары.

 4.3 Энергияның тура түрлену  әдісі

 

Энергияның тура түрлендіру құрылғыларына магнитті гидродинами-калық генератор, жылугенераторлары және  жанармайлық  элементтері

жатады МГД-генераторлы ТЭС-тің принципиалды сұлбасы 4.6 суретінде көрсетілген. МГД-электрстанциясының негізгі құндылығы жоғарғы ПӘК,  50-60%. Басқа құндылығы оның жоғарғы маневрлігі. МГД генераторында  қозғалатын бөліктер жоқ, құрылымның маңызды элементтері жасалған  материалдар, ешқандай механикалық  күштеуді сезінбейді.

 

 

 

 

1 – жану  камерасы; 2 – МГД-арнасы; 3 -  магниттік  жүйе; 4 – ауажылытқыш; 5.бугенератор (қазандық); 6. бу турбиналары; 7 – компрессорлар; 8 - .конденсаттық (қорек)сорғы.

4.6 Сурет - МГД – генераторлы КЭС-тің   принципиалды  сұлбасы.

 

 

Жылу электрлік генераторлар (ЖЭГ). Жылу электрлік генератор  жұмысы әрбір элементтен тұратын электр тізбегі, түйіспелері (дәнекер) әртүрлі температурада болуы нәтижесінде электрқозғалтқыштық күш пайда болуына негізделген. Жылуэлектрлік генераторлар қымбат, ал  олардың ПӘК-і  көп  емес. 

Жылу эмиссиялық түрлендіргіштер (ЖЭТ).  Егер  вакуумға  екі электродты  салып, біреуін қыздырып жоғары температурада ұстасақ, екіншісін температурасы төмен  болғанша  ұстасақ,  ішкі  тұйықталған  тізбекте   тоқ ағады. Алайда ЖЭТ-дің технико-экономикалық  көрсеткіштері   көп  емес.

Жылулық элементтер электролит  ыдысынан,  екі  электродтан тұрады, біріне сутегі беріледі, екіншісіне оттегі беріледі.

Электрот бетінен өтетін процестер нәтижесінде онда оң электр зарядтары  пайда болады. Соған қарамастан зарядталған теріс  иондар ОН пайда болады, олар электролитте қалады, ол сутегі иондарымен қосылып  суды түзеді. Егер екі электродты сыртқы тізбекпен қоссақ, электр тоғы пайда  болады. Отын   элементтерінің ПӘК 65-70% - ды құрайды, бірақ олардың үлкен  энергетикада қолданылу тиімділігі екіталай.

 

 

5 - дәріс.  Электрқондырғылардың жұмыс істеу  режимдері

 

Дәрістің  мазмұны: Электрқондырғылар  жұмысының   жүктеме  графигі  және  технико-экономикалық   көрсеткіштері .

 

Дәрістің  мақсаты: Жүктеме  графигін   тұрғызу   әдістерін,  негізгі  сипаттамаларды  анықтауды меңгеру.

 

5.1 Жүктеме графигінің негізгі мәліметтері  және олардың  жіктелуі

 

Электрэнергияны тұтыну режимі жүктеме графигімен, яғни  электрқон-дырғысының  уақыт  бойынша  қуат  өзгерісінің  диаграммасымен   ұсынылады. Графикті  түзу  координат  өсіне абцисс өсі бойынша уақытты 0 ден  24 сағат  енгізіп, ал  ординат  өсі  бойынша  жүктемені  киловатпен  немесе  меговатпен  енгіземіз. 

Графиктерді электрқондырғылардың  Р  активті, Q,  реактивті S толық  қуаты немесе I тоғы түрлеріне сонымен қатар, тәуліктік, жылдың әрбір күніне,  аптасына, периодына (қысқы жазғы), жылдық графиктерді тұтынушылар

қосалқы  станциялық  және станциялық   графиктері деп  бөледі.

Қолданыс графиктерді өзі жазғыш құрал көмегімен немесе 5.1 суретінде  көрсетілгендей тіркегіш құралдар көмегімен алуға болады. Жүктеме  графигі-нің ауданы, электрэнергияның тәуліктегі мөлшерін көрсетеді (кВт с). Мұндай  графиктерді қолдану ыңғайсыз, сондықтан  оларға 5.2  суретте  көрсетілгендей   сатылық  пішінін  береді.

5.1 Сурет– Нүкте  бойынша  толтырылған  тәуліктік  график

     5.2 СуретСатылы  жүктеме                        графигі

 

Типтік графиктер жобалау кезінде қолданылады, статикалық мәлімет-терді  өңдеу  нәтижесінен  алған.

Графикті атаулы бірлікте толтырғанда Рmax- анықталады, ол үшін  электрқабылдағыштардың  орнатылған қуат мәліметтері керек                                                

Руст=SРном.                                            (5.1)

 

Тұтынушылардың қосалқы станция шинасындағы қосынды қуаты  мынаған тең

                                      ,                                           (5.2)

 

мұнда hср,п  және hср,с - номиналды  жүктеме   кезіндегі  жергілікті

        тораптың   және  тұтынушылардың   орташа   ПӘК-і.

Тұтынушылардың  нақты  жүктемесі  орнатылған қосынды  қуаттан  кіші болады. Бұл бір уақыттық коэффициентімен kО және жүктеме  коэффициенті-мен kЗ ескеріледі. Сонда  максималды  жүктемеге  аламыз

 

   ,                   (5.3)

 

мұнда kспр- анықтамадан табылатын қарастырылған тұтынушылыр тобына  сұрау  коэффициенті .

Станциямен қосалқы станцияның тәуліктік жүктеме  графигі тұтыншы-лардан трансформатормен, желідегі қосымша қуат шығынымен  ерекшеленеді. Тұтынушылардың жүктеме графигі мен тораптағы шығындар -

ды қоса  отырып, электрстанциясының генераторларының жүктеме нәтижелік графигін  аламыз. Бұл кезде генератордың орнатылған қуатынан пайызбен есептелінетін, жанармай түріне тәуелді электрэнергияның өзіндік  мұқтаждық  шығынын ескеру керек. Сонда электрстанцияның жүктеме графигін 5.3 суретіндегідей  көруге  болады.

 

           

 

 

 

 

 

     5.3 Сурет Станцияның  жүктеме  графигін тұрғызу

 

Электр станцияның  электрлік  бөлімін  жобалаған  кезде энергожүйеге  қатысты трансформатормен автотрансформатордың жүктеме  графиктерін  білу  керек. Мұндай  график  тұрғызу  әдісі  5.4 суретінде  көрсетілген.

Электр станциялары   энергожүйеде  ортақ  торапқа  жүктемені  өзара  неғұрлым экономикалық эффект көбірек болатындай етіп бөліп  жұмыс  істейді. Энергожүйе  жүктеме графигінің базалық бөлімінде, жүктеме  графигі болуы  мүмкін, станциялар жұмыс жасауы қажет. Бұл суэлектрстанциялары және  жылу электр орталығы, олардың электрлік жүктеме графигі  жылулық  жүктеме  графигімен анықталады. Графиктің  базалық  бөлігінде қуатты,  агрегатты  алып  станциялар жұмыс жасайды, олар жүйедегі жиілікті енгізеді. Пик кезінде  электрэнергиясын өндіру суэлектрстанцияларына жүктеледі. Графиктік орташа бөлімі, орташа және үлкен  емес  қуаттағы  конденсаттық станциялар  агрегаттары арасында таралады.  


5.4 Сурет– Трансформаторлардың  жүктемесінің  тәуліктік  графигін   тұрғызу

 

Жылдық жүктеме графигі тәуліктік максималды жүктеме  және  ұзақтығы бойынша графигіне  ұқсас тұрғызылады. Тәуліктік максималды жүктемесінің  жылдық графигі жыл ішіндегі тәуліктік графиктің өзгеруін көрсетеді. Ұзақтығы бойынша  жылдық  графигі  кему ретімен орналасқан бір жылдағы  жүктеме  диаграммасын  көрсетеді. График  тұрғызу  реті 5 - суретте  көрсетілген.

5.6 Сурет Активті  жүктемені   ұзақтығы  бойынша   жылдық  графигін  тұрғызу.

 

Ұзақтығы бойынша жылдық график ауданы  жыл  ішіндегі   тұтынылатын  немесе шығарылатын белгілі масштаптағыкВт энергиясын, және тәуліктік  график сияқты  тәулік  ішіндегі  энергиясын  көрсетеді. Қондырғының  орташа  жылдық   жүктемесі

                                                                                               (5.7) 

мұнда 8760 – жылдағы  сағат  саны.

Активті жүктеменің шектелген қисық графигінің ауданы, қарастырылған периодтағы электрқондырғының тұтынған  немесе  өндірген  энергиясына  тең.

                                        

,                                                (5.8)

 

мұнда Р-графиктің i-ші  сатысының  қуаты;

Тi – саты  ұзақтығы.

Периодтағы (тәулік, жыл) қондырғының орташа  жүктемесі  тең

                                                                        (5.9)

 

мұнда Т – қарастырылатын  периодтың   ұзақтылығы;

Wп  - қарастырылған  периодтағы  электрэнергиясы.

Қондырғы жұмыс графигінің сәйкессіздік деңгейін толтыру коэффициен-тімен  бағалайды:

.                                           (5.10)

 

Қондырғы жүктемесінің график сипаттамасына максималды жүктемені  қолдануға, шартты  ұзақтылықты пайдалануға болады

.                                    (5.11)

 

Бұл шама қарастырылатын периодта Т неше сағат (жыл) нақты электр-энергия санын Wп осы период ішінде өндіру (тұтыну) үшін қондырғы  өзгеріссіз максималды жүктемемен жұмыс істеу керектігі көрсетіледі. Тәжірибеде  орнатылған  қуаттың  пайдалану  коэффициентін  қолданады

.                                        (5.12)

 

Орнатылған  қуаттың   қолданыс  ұзақтылығы:

.                                                (5.13)

 

Пайдалану коэффициенті  kи орнатылған агрегат қолданысының деңгейін  сипаттайды. kи < 1, ал Туст < Т  екені айқын. Рорнат > Рmax қатынасымен kиkэп   өрнегін   аламыз.

 

 

 

 

          6 - дәріс  Электр станциялар  және  қосалқы  станциялар  сұлбалары

 

          Дәрістің  мазмұны: Электр станцияларының  және  қосалқы  станциялар-

дың   жалғану  сұлбалары.

 

Дәрістің  мақсаты: Құрылымдық  сұлба  нұсқауларын   тұрғызуды  және  оларды  техника-экономикалық   салыстыруды   меңгеру.

 

6.1 Электрлік  қосылыс  сұлбаларының   жалпы  мәліметі

 

Станцияның негізгі  қондырғыларының (генераторлар  және трансформаторлар) өзара және қайтымды желілермен қосылу ретін, негізгі  қондырғының жиынтығын, электр тарату желілерін, жинақтама шинасын, коммутациялық бірінші реттік жабдықтар және олардың өзара қосындысын, электрқондырғының бас сұлбасы деп атайды. Электр  қосылысының  негізгі  сұлбасын  6.1 суретінде көрсетілгендей құрылымдық (структурный), үшсызықты, бірсызықты  және  оперативті деп  бөледі.

Құрылымдық сұлбалар тиімді нұсқауды таңдау үшін техника-экономикалық есептерді шешуге жобалау кезінде қолданылады. Қосалқы  станцияның  құрылымдық сұлбасы  6.1 а. суретінде көрсетілген.

Кеңінен таралған барлық қосылыстары бір фаза үшін көрсетілетін бірсызықты сұлба болып табылады.

Бірсызықты сұлба 6.1 б суретінде көрсетілгендей ток кернеу транс-форматорынсыз және разрядтауышсыз қысқартылуы мүмкін, 6.1 в суретінде  көрсетілгендей толық болуы мүмкін.

 

 

 

 

 

 

 

 

    а)                                        б)                                                        в)     

6.1 Сурет Қосалқы  станцияның  құрылымдық (а), қысқартылған(упрашенный) (б)   сұлбалары  және  толық  бірсызықты (в)  сұлбалардың   үзіндісі 

 

         Станцияның  және  қосалқы  станцияның  сұлбаларын  таңдаған  кезде  станцияның және қосалқы станцияның энергожүйедегі маңыздылығы мен

қызметін, олардың энергожүйедегі орнын, электрқамтамасыздандыру  сенім-ділік деңгейі бойынша тұтынушылар санатын кеңейту және даму  деңгейін ескеру  қажет.

Электрқондырғылардың сұлбасын таңдаған  кезде мүмкін болатын ҚТ тоқ деңгейін  және қажет  жағдайда тоқ  шектегіш қондырғыларын ескеру  қажет.

Электрқондырғылардың  бас сұлбасын таңдауға әсер ететін күрделі  комплекстік талаптардан тұтынушылар  санатын, тұтынушылардың  электр-қамтамасыздандыру сенімділігін,  жөндеу  жұмысын  жүргізуге  бейімділігін, сұлбаның икемділігі және оның экономикалық мақсаттылығын аңғаруға  болады.

Сенімдік талаптары негізгілердің бірі болып  табылады. Бұл  сенімділік  астына жүйе және  аппараттың  сенімділігі берілген  процесс параметрлерін   сақтай отырып, әртүрлі қолданыс  кезіндегі сұлбаның  өз  функциясын  сақтау  қасиеті кіреді.

Жөндеу жұмысына бейімділігі жөндеу жұмысын ешбір ақаусыз жүргізумен немесе тұтынушылардың электрқамтамасыздандыруды шектеу-мен  анықталады.

Сұлбаның оперативті иілгіштігі (гибкость) оның қажетті қолданыс  режимін туғызу бейімділігімен оперативті қайта қосуды жүргізумен  анықта-лады. Оперативті икемділік оперативті қайта қосылудың санымен,   күрделі-гімен, ұзақтылығымен бағаланады.

Бас сұлбалардың тиімділігін бағалау, қабылданған техникалық  шешімдердің экономикалық тиімділігін талдау әдістемесі бойынша қор  салымдығын және жылдағы қолданыс шығындарын ескеретін әртүрлі  сұлба  нұсқауларын орындауға кеткен есептік  шығындарды салыстыра отырып іске  асырылады.

Бас сұлбаның икемділігі (маневренность) сұлбаның өзгерген жұмыс  шартына оңай бейімделу мүмкіндігін көрсетеді.  

Күту қауіпсіздік шарты  маңызды болып табылады.

 

6.2 Электр станциялары  және  қосалқы  станцияларының     

құрылымдық  сұлбалары

 

6.2 суретінде ЖЭО-ның  құрылымдық  сұлбасының  кейбір  нұсқаулары  көрсетілген. Егер ЖЭО кернеуі U=6¸10кВ тұтынушылардың қасында  орналасса, 6-10кВ  кернеуге генераторлық тарату құрылғысы  (ГТҚ) болуы  керек. ГТҚ  қосылатын  генератор  саны 6-10 кВ жүктемесіне байланысты. 6.2, а  суретінде екі  генератор  ГТҚ-на  қосылған, ал  біреуі  қуатты,  ол  шарт  бойынша жоғарғы кернеу тарату құрылғысына (ЖК  ТҚ) қосылған. Осы ТҚ-ға    жалғанған 110-220 кВ желі, энергожүйемен  байланыс  орнатады.

Егер ЖЭО қасында энергосыйымдылықты өндіріс болса, ол 35-110кВ ӘЖ  арқылы қоректенеді. Мұндай жағдайда ЖЭО 6.2, б суретіндегідей орта  кернеу тарату  құрылғысы (ОК ТҚ)  қарастырылады. Әртүрлі  ТҚ  арасындағы  байланыс үш орамды трансформаторлар және  автотрансформаторлар  арқылы  іске асады.

 

 

6.2 СуретЖЭО   құрылымдық  сұлбалар  нұсқаулары

 

6-10 кВ шиналарының аз жүктемелерінде генератормен жоғарылатқыш  трансформаторды блок түрінде жалғау тиімді болып табыладыҚазіргі қуатты ЖЭО блок қосылысы түрінде келеді.

6.3 суретінде станцияның құрылымдық сұлбасы электрэнергияны жоғары кернеумен тарату құндылығымен көрсетілген. Бұл КЭС, СЭС және АЭС-лары сияқты қуатты станциялар. Мұндай станциялардың қасында  тұтынушылардың болмауы ГТҚ-ны қажет етпейді. Барлық генераторлар жоғарылатқыш трансформаторлар мен блок түрінде болады. Егер электрэнергия жоғарғы  және  орта кернеумен берілсе, 6.3 б және 6,3 в суретінде көрсетілгендей ТҚ араларындағы байланыс, генератормен блок түрінде қосылған байланыс автотрансформаторы  және  автотрансформатор  арқылы  іске асады.

 

 

6.3 Сурет -  КЭС, СЭС, АЭС  құрылымдық  сұлбалары

 

Құрылымдық сұлбаны анықтағаннан кейін соңғы бір сызықты электр-қосылыстың бас сұлбасын көрсететін  электр  қондырғы  сұлбасын  көрсетеді. 

 

6.3  ЖЭО-дағы байланыс трансформаторының саны мен қуатын    

таңдау

 

Генератор кернеуіндегі шинасы бар станцияларда бұл шиналарды жоғарғы кернеу шиналарымен қосу үшін байланыс трансформаторы  қарас-тырылады. Байланыс  трансформаторлардың саны  үштен  аспайды,  көбіне олар  екеу болады. 

Байланыс трансформаторлары өзіндік мұқтаждық жүктемесін және

генератор кернеуіндегі тарату құрылғылардың минималды жүктеме


периодындағы жүктемелерін ескермегендегі генератортор өндірген барлық  активті  және реактивті қуаттың  бәрін  энергожүйеге  берілуін  қамтамасыз  етуі  қажет. Трансформатор арқылы берілетін қуат әртүрлі мәндерді генератор cos j -ін, тұтынушыларды және жүктемелерді ескере отырып  анықталады

мұнда SРr, SQr- жинақ  шиналарына  қосылған генератордың қосынды  активті  және  реактивті  қуаттары,

Рн, Qн - ГТҚ-ның  активті  және  реактивті  жүктемесі;

Рс,н, Qс,н - өзіндік  мұқтаждықтың  активті  және  реактивті  жүктемесі.

 

Белгілі  максималды  жүтемеде  байланыс  трансформаторының  қуаты  анықталады. Екі   трансформаторды  орнатқан  кезде


мұнда   КП - трансформатордың  асқын  жүктелуіне  рұқсат коэффициенті.

                           

6.4  КЭС,  СЭС, АЭС-ның   трансформаторының  қуатын  және  санын  таңдау  

 

Қуатты КЭС, АЭС және СЭС-да барлық электрэнергия энергожүйе-

ге және әртүрлі кернеу деңгейінде шалғайда орналасқан тұтынушыларға  жібереді, ал әртүрлі кернеудегі тарату құрылғылары автотрансформатор арқылы  байланысады.

Егер энергоблоктан тек қана өзіндік  мұқтаждық  жүктемесі  қоректенсе,   блок трансформаторының  қуаты мынаған  тең


Автотрансформатор қуаты жоғарғы және орта кернеулі тарату  құрылғы-лары арасындағы максималды қуат ағыны бойынша таңдалынады.

Автотрансформатор  арасындағы  қуат  ағыны  мына  өрнекпен  анықталады

 


мұнда SРr, SQr - генератордың  активті  және  реактивті  қуаттары;

            Рс,н>Qс,н-өзіндік мұқтаждықтың активті және реактивті  жүктемесі;

            РС, QС – ӨМ  шинасындағы активті  және  реактивті  жүктемесі.

Есептік қуат үш режимге есептелінеді: максималды, минималды ӨМ   жүктемесі және ӨМ шинасына жалғанған энергоблокты тұтынушылардың жүктемесі кезінде ажыратылған режимдер. Ең үлкен есептік қуат бойынша рұқсат  етілетін асқын жүктемесі мен автотрансформатордың номиналды қуаты  таңда-лынады.

Автотрансформатордың сол немесе  басқа әдіспен жалғануы техника- экономикалық  негізделгеннен  кейін  жүргізіледі.

 

 6.5 Құрылымдық  сұлбаларды техника-экономикалық  таңдау

 

Сұлбалардың  экономикалық  мақсаттылығы  минималды  келтірілген  шығындармен  анықталады

З = рнК + И + У,

 

мұнда К - электрқондырғы  ғимаратының  қаржысы;

           рн= 0,12, экономикалық  тиімділіктің  нормативті  коэффициенті;

          И - жылдық  қолданыс  шығыны (издержки );

         У - электрэнергия берілмеу  шығыны.


Есептік шығындардың екінші құраушысы-
жылдық қолданыс шығындары  мына формуламен  анықталады

мұнда Ра, Ро - күту  мен  амортизация   қалдықтары, %;

           W- электрэнергия   шығыны, кВт-ч

           b –1 кВт×с  электрэнергия  шығын  құны.

 

 

Трансформатордағы электрэнергия шығынын оқу әдебиетіндегі әдіспен  есептейді.

Электрэнергиясы өндірілмеуіндегі шығын тек салыстырылатын нұсқау-лардың  қоректену сенімділігі әртүрлі болған жағдайда ғана анықталады.

 

 

          7 - дәріс   Синхронды генераторлар

 

Дәрістің  мазмұны: Синхронды  генераторлардың  құрылысы  және  салқындату  жүйесі.

Дәрістің  мақсаты: Салқындату  жүйесіне  байланысты  синхронды  генераторлардың  құрылысын  меңгеру.

 

7.1 Құрылыс  элементтері

 

Синхронды электр машиналарына агрегаттың  айналу жиілігі мен n, ай/мин және желі жилігі f, Гц қатаң сәйкес болуы керек

 

n = 60f/p,

 

мұнда   p- генератор статорының жұп полюстер саны.

Генератор  құрылысы  турбинаның  айналу  жылдамдығына  тәуелді. Жылу электрстанцияларында (ЖЭС) қарапайым отынды жағады, n =3000 айн/мин, ал p=2. АЭС-да айналу жылдамдығы 1500 және 3000 айн/мин құрайтын  агрегатты   қолданады.

Жылдам жүрісті турбогенераторлар цилиндрлі статордан тұрады, оның  ойығында айнымалы ток орамаларының секциялары  орналасқан. Статор  ішінде    бойлық  білікті  цилиндрлік  ротор  айналады.

 

 

      

 

 

 

 

 

а жанама  салқындатудағы  статор ойығы;

б тікелей  салқындатудағы  статор  ойығы;

 в жанама  салқындатудағы  статор ойығы; г - тікелей  салқындатудағы  статор  ойығы;

 

 

7.1 Сурет - Турбогенератор  ойығының  сұлбалық   тілігі

 

Үлкен механикалық және жылулық жүктемеде жұмыс істейтін ротор, жоғары магнитті және механикалық қасиеттерге ие бүтін арнайы болат  жоба-сынан дайындалады. Ротор полюсті айқын емес болып орындалады. Ротор  диаметрі механикалық беріктік есептелуімен шектеледі, 3000 айн/мин  жылдамдықта 1,1-1,2 м. Ротор  бөшкесінің  ұзындығының  шекті  мәні  6-6,5  м-ге тең, ол 7.2 - суретінде көрсетілгендей біліктің статикалық иілу шекті  шарты бойынша қолдануға болатын дірілдік сипаттамалар алғанға дейінгі  мәнді ескереді.   

 

               

7.2 Сурет

 

Ротордың активті бөлігінде дюралюминді магнитті емес сыналарымен  бекітілген қоздыру орамасының орамымен толтырылған пазалар фрезерленеді. Ораманың беттік бөлігі ортаға тартқыштық күштер әсерімен ығысудан өте қатты  магнитті емес болаттан жасалған құрсау арқылы сақталынады.

Турбогенератор статоры өзекше корпусынан тұрады. Корпус ұшымен  дәнекерленіп жасалынады, ол басқа бөліктермен түйіскен жерлерде нығыз-даушы қалқанмен жабылады. Статор өзекшесі қалыңдығы 0,5мм болатын оқшауланған электротехникалық  болаттан  жиналады. Беттерді  дестелі  қылып 

жинайды, оладың арасынан 7.3 суретіндегідей желдеткіш арналарды қалдырады.

           

 

1 – сегмент; 2 сегмента тістері;

3-а сегмент  арқасы; 4 - аксиалды  желдеткіш  арна; 5- радиалды  желдеткіш  арна;

6 - распорка;  7 - статор  ойығы.

 

 

7.3 Сурет - Турбогенератор  статорының  дестелік  сегменті

 

Өзекше  ішінде жонғышы бар  ойықтарға үшфазалы  екіқатпарлы  орама  отырғызылады. 7.4  суретінде  әртүрлі  типті  турбогенераторлардың  жалпы  көрінісі  көрсетілген.              

 

 

   

 

7.4 Сурет -  ААВ фирмасының  турбогенераторлары

 

Гидравликалық турбиналар салыстырмалы түрде аз айналу жиілікті  болады (60-600 айн/мин), сондықтан гидрогенераторлар баяу жүрісті және үлкен  пішінді, салмақты, полюстер саны көп машина болып табылады. Гидрогенераторларды полюсті айқын емес, роторлы және білігін тік  орналастырып жасайды ал статор  диаметрі - 20-22 м, оның  жалпы көрінісі        7.5 суретінде   көрсетілген.

                                                 

 

 

 

1 – статор; 2 – ротор;

3 – көмекші  генератор;

 4 – подпятник;5 – крестовина;

6 – бағыттаушы подшипник.

 

.

 

 

7.5. СуретАспалы  типті  қуаты 225 МВт жилігі 125 айн/мин су генераторы

 

Су генератор статоры тура осындай турбогенератор статорындай құры-лысты ал  соңғысына  қарағанда ажыратылатын болып  жасалынады. Ол  өз шеңбер айналасында бірнеше тура бөліктерге бөлінеді.

Дайындаушы зауыт  генераторды белгілі рұқсат ұзақтылық режим  жұмысына дайындайды, оның параметрлері номиналды болады. Оған  генера-тордың номиналды кернеуі, статордың номиналды тоғы, номиналды толық  қуаты, генератордың номиналды активті қуаты, номинальдық ротордың  номиналды тоғы және номиналды қуат коэффициенті және 96,3-98,8% құрай-тын  номиналды пайдалы әсер коэффициенті жатады.

 7.2 Синхронды  генераторларды  салқындату

 

Синхронды генератордың жұмысы кезінде  оның  орамалары  мен  активті  болаттары  қызып тоза бастайды. Ротор және статор орамаларының шекті  қызу  температурасы қолданатын оқшаулатқыш материалдарға байланысты. Оқшау-лама  тозуының  негізгі  себебі оның  қызуы  болып  табылады. Орама  қызуын  шекті  температурадан  асыруға  болмайды. Сондықтан  генераторды  жасанды  салқындататын  мүмкіндікте  жасайды.

Электрлік  машиналар  курсынан  белгілі  генератор  қуаты  мынаған  тең

 

  (кВА)

 

мұнда - пропорционалдық  коэффициенті

          - сызықтық  жүктеме;

           - ауа  саңылауындағы  индукция

          - ротор  диаметрі;    - ротор  ұзындығы;

           - айналым  саны.

Ротор және статор орамасынан жылу шығару әдісін бойынша жанама  және  тікелей  салқындатуға  бөледі.

Жанама салқындатуда газ (ауа немесе сутегі) желдеткіш көмегімен, генератор  ішіне  кіреді  және ауа  саңылауы  желдеткіш  арналар  арқылы сыртқа  шығарылады. Бұл кезде салқындататын газ статор және ротор орама  өткізгіштерімен  жанаспайды, олардан бөлінетін жылу орама оқшауламасы  арқылы газға беріледі.

Тікелей  салқындату кезінде салқындататын зат (газ немесе сұйық) генератор орамасының өткізгіштері мен болат тістерінің  оқшауламасын  жанай жанасады.

Қуаты 100 МВт-тан  асатын қазіргі генераторларында ораманың қуыс  өткізгіштеріне сутегін беру арқылы салқындататын тікелей сутектік  салқын-дату  қолданылады. ТВФ сериялы генераторларда статор орамасын сутекті жанама салқындату, ал  роторын тікелей (еселік) салқындату  қолданылады . ТГВ сериялы  қуаты 200 және  300 МВт  генераторларда  ротор  салқындатудың  жаңа әдістері қолданылады. Сутегі акциалды тікбұрышты арналарды айналады, статор орамасының жабықтәріздес өткізгіштерін құрайды. 7.6 суретінде  көрсетілгендей  жұқа  қабырғалы магнитті емес болатқа  беріледі.

 

1 - ойықтық сына; 2 - корпустық  оқшаулама ; 3- массивті  элементарлы  өткізгіштік;4 - газдық  трубкалар; 5 - ротор  бөшкесі; 6 -дюралюминдік   клин;   7 - подклиндік оқшаулама; 8 -ораманың  жарты  орамы; 9- бойлық  желдеткіш  арна

 

 

 

7.6 Сурет - ТВГ  типті  генератордың статор ойығының  (а) және ротор ойығының (б) тілігі

 

Генератордың тікелей сұйықтық салқындатуы  кезінде салқындатқыш  сұйықтық  ретінде жылуөткізгіштік  қасиеті  жоғары тазартылған суды немесе майды қолданады. ТВМ сериялы турбогенераторлар біріккен салқындату жүйесін  қолданады: ротор сумен, ал статор (орама, активті болат және  құрастырмалы  элементтер) - кабель майымен  салқындатылады.

Салқындату жүйесінің келесі даму бағыты сұйық гелимен салқында-тылатын криогенді генераторды  өңдеу. 

8 - дәріс  Күштік трансформаторлар және автотрансформаторлар  

Дәрістің мазмұны: Негізгі  параметрлер  және  күштік  трансформатор  құрылысы. 

          Дәрістің мазмұны: Негізгі параметрлерді және трансформатордың  құрылыс элементтерін  меңгеру.  

8.1 Жалпы  мәліметтер, құрылыс  элементтері  және параметрлер  

Трансформаторлар электрэнергияның бір кернеуін екінші түрге алмас-тыру үшін пайдаланылды. Трансформаторлардың бірлік қуаты салмағымен, өлшемдерімен, тасымалдау  шарттарымен    шектеледі.

Егер керек қуаттағы үшфазалық трансформатор дайындау мүмкіндігі  шектеулі болса, бірфазалық трансформаторлар қолданылады. Трансформатор-лар екіорамды, үшорамды және тармақталған орамалы болып бөлінеді.  Ораманың негізгі  жалғану  сұлбалары  8.1 суретінде  көрсетілген.

 

а)екіорамдық; б) үшорамдық; в) тарамдалған орамды

8.1 Сурет -  Күштік  трансформаторларының  негізгі  жалғану  сұлбалары

 

Трансформаторлар номиналды қуатпен, номиналды кернеу орамасымен, трансформация  коэффициентімен, номиналды тоқтармен, қысқа тұйықталу кернеуімен, бос жүріс тоғымен, бос жүріс және қысқа тұйықталу шығындары-мен сипатталады. 

8.2  Трансформатор  элементтерінің  құрылысы 

Трансформатордың  магнит  орамасы  электротехникалық  болаттың  жеке  беттерінен  жиналады. Ол  оқтаушадан  және  ярмодан  тұрады. Оқтаушалар  әйнекқұрсаудан  тұрады, ал  ярма – болат  құрсаудан  тұрады. 

 ТК және ЖК  орамаларын   цилиндр  түрінде  жасайды  және  оқтаушаға 

бір-біріне  салыстырмалы  түрде  орналастырады. Орама  материалы  мыс  пен  алюминий. Оқшаулама ретінде  қатты диэлектриктері аралас май  қолданы-лады. ТК орамалары сым  қимасын  азайтуға  мүмкіндік  туғызатын  үшбұрыш  түрінде жалғанады. Осының салдарынан үшеселі жоғары гармоника токтарына  тұйықталған контур пайда болады. Нөлдік нүктелі жұлдызшаны жалғану бейтарап  сым  жерленген  жағдайда   пайдалану  керек.

Активті бөлік - бұл бакта орналастыратын магнитөткізгіштік. Бак қақпасына шықпалар орналастырылады, сақтандырғыш  труба кеңейткіш термометрлер және басқа элементтерден тұрады. Бак қабырғасына   салқындатқыш  қондырғы  радиатор орналасады.  

8.3 Трансформаторларды  салқындату 

Трансформаторларды табиғи ауамен салқындату (естественное воздушное охлаждение) табиғи  ауа  алмасуын  қолданады. Мұндай  трансформаторлар   «құрғақ» деп аталынып («С» жүйесі) әріптерімен белгіленеді және қуаты  1600 кВ×А-ға дейін дайындалады.

Трансформаторларды табиғи маймен салқындату (естественное масляное охлаждение) («М» жүйесі) қуаты 16000 кВ×А-ға  дейінгі  трансформаторларда қолданылады. Магнитөткізгіш орамасынан бөлінген жылу, майға беріледі, ол бакты және радиатор құбырын айналып жүріп, қоршаған ауаға  беріледі.

Трансформаторды желдеткіш арқылы маймен салқындату және майдың табиғи айналма жүрісін  пайдалануасляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла) арқылы салқындату («Д» жүйесі) қуаты  80000 кВ×А-ға дейінгі трансформаторларда қолданылады. Радиатор құбырлы   аспалы салқындатқыштар құбырдың қызған бетін үрлейтін желдеткіштер  орналастырады.

Трансформаторларды желдеткіш арқылы маймен салқындату және  майдың күшімен айналма жүрісін пайдалану (масляное охлаждение  с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные  выносные охладители)   арқылы  салқындату («ДЦ» жүйесі) қуаты 63000 кВА-ға дейін және одан жоғары трансформаторларда қолданылады. Желдеткішпен үрленетін жұқа  қабырғалы  құбыр салқындатқыштар жүйесі  8.2  суретінде көрсетілген.

 

1- трансформаторлық   бак; 2 – электрсорғы; 3- адсорбты сүзгі; 4 - салқындатқыш;5- үрлеу желдеткіш

8.2 Сурет -   ДЦ салқындатқышының  принципиалды  сұлбасы

.

Трансформаторларды желдеткіш арқылы, май-су  арқылы  салқындату  және майдың  күшімен  айналма жүрісін  пайдалану  (масляно-водяное  охлаждение с принудительной  циркуляцией масла через воздушные  выносные охладители) («Ц»жүйесі) қуаты 160000кВА  және  одан  жоғары  трансформа-торларда қолданылады.  ДЦ  жүйесі  сияқты су  айналма  жүретін, ал  құбырлар  арасында май жүретін салқындатқыштар қолданылады.


Трансформатордың   құрастырылмалы түйіні  8.3-суретінде көрсетілген.

 

1 – бак; 2 – желдетуді  автоматтық  басқару  шкафы; 3 – термосифондық сүзгі; 4 – ЖК  шықпасы; 5 – ТК  шықпасы; 6 – ОК  шықпасы; 7 –110 кВ  тоқ  трансформаторының  қондырғысы; 8 –35 кВ тоқ  трансформаторының  қондырғысы; 9 –0 ЖК  шықпасы; 10 –0 СН  шықпасы; 11 – кеңейткіш; 12 – тілшелік  майкөрсеткіш; 13 – сақтантырғыш  клапан; 14 – кернеу  реттегіш  жетегі; 15 – салқындату  жүйесінің  электрқозғалтқыштығы; 16 – радиатор; 17 –  каткалы каретка.

8.3 Сурет -  ТДТН – 16000/110  үшфазалық  үшорамды  трансформаторлар

 

Трансформатор типтері бас әріптермен белгіленеді.  Бірінші  фаза санын көрсетеді (бірфазалы - О; үш  фазалы-Т). Егер бұл автотрансформатор   болса А әрпімен белгіленеді. Екінші  әріп  жоғарыда  келтірілген  түсініктермен  салқындату  жүйесін  көрсетеді. Үшінші  әріп  әртүрлі  торапқа  істейтін  орам  санын  көрсетеді (егер  ол  екеуден   көп  болса), үш орамалы  трансформатор  үшін - Т; тармақталған орамалы трансформатор үшін - Р (фаза  санынан  кейін). Н әрпі  трансформатор  жұмыс  істеп тұрғанда  оның кернеуін  реттеуге (РПН) болатындығын  көрсетеді .

 8.4 Автотрансформатор  құрылысының  және  жұмысының   ерекшеліктері

 Бірфазалы автотрансформатордың жоғары ОЖ және орта ОО кернеулі  орамалар арасында электрлік байланыс болады. Ж және О кернеулі   шықпа-ларының орамаларының жартысы тізбектілік  деп  аталады, ал О және  О  арасы - жалпы деп аталады, бұл 8.4 - суретінде  көрсетілген. Автотрансформатордың   бірінші тораптан екінші торапқа  берілетін  толық  қуаты  өту   қуаты (проходная  мошность)  деп  аталады.

 

 

 

 

 

8.4 СуретБірфазалы  автотрансформатордың   сұлбасы

 

Өрнектің оң жағын  түрлендіріп аламыз

 

 

мұнда (UВ - UС)∙IВ = SТ - магниттік  жолмен  берілетін трансформаторлық   қуат.

                      UС ∙IВ = SЭ - транформаторсыз  гальваникалық  байланыс  арқылы берілетін электрлік   қуат.

Электрлік қуат жалпы ораманы жүктемейді, өйткені Iв тоғы тізбектік  орамадан орта ОО орамасын жағалай шықпаға  өтеді .

Магнитөткізгіш өлшемі, оның сәйкесті салмағы трансформаторлық (типтік) қуат арқылы анықталады, ол номиналды  қуаттың  жартысын  құрайды:


мұнда nBC = UB/UC - трансформация  коэффициенті;

 kвыг - тиімділік коэффициенті  немесе типтік  қуат коэффициенті.

Сондықтан энергетикада кернеуі 220/110; 330/150; 500/220; 750/330  автотрансформаторларды  пайдаланған тиімді.

ТК, орама қуаты SТ ,Sтип-дан аспайды, әйтпесе автотрансформатор  өлшемі  осы  қуатпен анықталады.

Автотрансформатордың құндылығы: мыстың, болаттың  және оқшаулама-ның шығыны аз, салмағы, мөлшері аз, соған сәйкес автотрансформаторларды үлкен номиналдық қуатқа дайындауға болады, шығыны аз және ПӘК-ті  үлкен, суыту шарты  жеңіл. 

Автоторансформаторлардың кемшілігі: бейтарап нүктесін жермен қосу-дың қажеттілігі, оның салдарынан бір фазалы ҚТ тоғы көбейеді; кернеу  деңгейін реттеудің күрделілігі; атмосфералық асқын кернеудің, бір-бірімен  электрлік байланыста болуы салдарынан ЖК орамасынан ОК орамасына  ауысуы мүмкін.

 

9 - дәріс Тарату  құрылғыларының   қосылу  сұлбалары 

Дәрістің  мазмұны: Тарату  құрылғылардың  сұлбалары  және  тұрғызу   қағидалары. 

Дәрістің  мақсаты: Тарату  құрылғылардың   тұрғызу қағидаларын    меңгеру.   

9.1 Қосылу сұлбалары және тарату құрылғыларының  сұлбалары 

Электр станциялары және қосалқы станциялардың электрқондырғылары бірінші реттік тізбектегі қондырғыларға және екінші реттік тізбектегі  қондыр-ғыларға  бөлінеді. Осыған сәйкес бірінші және екінші тізбекті сұлбаларға  бөлінеді.

Генератордан электроэнергияны электрқабылдағыштарға жеткізетін бірінші реттік тізбектегі электрқондырғыларды жалғау үшін тарату  құрылғылары (ТҚ) қолданылады.

ТҚ негізгі  элементтеріне  жинақтау  шина  жүйесі  болып  табылады, бұл  шинаға осы  кернеудегі   электрқондырғының  барлық  элементтері  жалғанады, оның көмегі арқылы барлық коммутациялық аппараттар тізбегін құрайтын элетрэнергияны  қабылдау және тарату іске асырылады.  Жалғану  сұлбалары қондырғының типінен, қуатынан, кернеуінен тәуелді, олардың  кейбірі  9.1 және 9.2 суретінде көрсетілген айырма-1, балқыма сақтандырғыш-2, қайтымды желі-3, автоматтар-4, ажыратқыштар-В, айырғыштар-Р,  тоқ транформаторы -ТТ және  жинақтау  шиналары  көрсетілген.

Соған орай, тарату құрылғылары негізгі қондырғыны бірқатар талаптарға тарату құрылғы сұлбасына сай шинамен сым арқылы қосатын жинақтама  шинаның  жиынтығын  береді.

 

    

     

а) балқыма  сақтандырғышпен; б,в,г) автоматтармен

9.1 Сурет - 10 кВ  кернеуге  дейін  жалғану  сұлбасы

9.2 Сурет  - 6 кВ және  одан  жоғары  кенеуде  ажыратқышпен  жалғану  сұлбасы

 

ТҚ ажыратқыштарды қолдану әдістері бойынша, оларды резервтеу  бойынша және жинақтаушы шинаның құрылысының белгілері бойынша  жіктеледі. Мысал ретінде 9.3 суретінде тарату құрылғылардың қарапайым  сұлбалары көрсетілген.

 

а) секцияланған біржүйелі  жинақтаушы  шинасы;

б) біржүйелі  айналмалы; в) екіжүйелі  жинақтаушы   шинасы;

г) екіжүйелі  айналмалы.

9.3 Сурет Жинақтама  шиналарының ТҚ  сұлбаларының   нұсқаулары

 

9.2 Тарату  қондырғыларының типтері және оларға қойылатын  

талаптар

 

Құрастыру  және  монтаждау  әдісі  бойынша  барлық  қазіргі ТҚ  жинақтама  және жинақты (комплектный), ал  қондырғы  орналасуы  бойынша - жабық  ішкі  қондырғылар  үшін (ЖТҚ) және ашық сыртқы қондырғылар үшін (АТҚ) деп  бөлінеді.

Жабық  ТҚ жеке  құрастырмалы  түйінді  жабық  ғимарат  ішінде  жөндейді. Бұл түйінді арнайы зауыт жасайды.

Жинақты ТҚ жабық шкафтарды құрайды (жинақтайды), ол зауыттан  жекеленіп  немесе  жинақты түрінде келеді. Шкафтар ішкі қондырғыларға  арналуы  мүмкін (КТҚ) немесе ашық  ауа қондырғыларына  арналуы мүмкін (КСТҚ).

35 кВ  және жоғары кернеуден бастап АТҚ қолданады, өйткені жоғары  кернеу қондырғылары өте үлкен көлемді  болып  келеді,  ал оларға  арнап  ғимарат  салу қымбатқа түседі.

ТҚ  құрылысына  электрқосылыстарының толық сұлбасын таңдап болған  соң, электр аппараттары (өлшеуіш  трансформаторларын, разрядтаушыны, жермен  қосқыштарды т.б қосуы мүмкін) байланыс өткізгіштері таңдалғаннан соң, станцияның (қосалқы станцияның) негізгі және қосалқы ғимараттары  жайғастырылғаннан  соң  кіріседі.

ТҚ бірқатар ПУЭ-гі талаптарды қанағаттандыруы керек, негізгілері: сенімділік, үнемділік, күту ыңғайлылығы және қауіпсіздігі, ТҚ сыртындағы адамдарға  қауіпсіздігі, өрт  қауіпсіздігі, кеңейю мүмкіндігі.

 

9.3 ЖТҚ  орындаудың   жалпы  қағидалары

 

ТҚ орындаудың жалпы қағидалары   қойылатын  талаптардың сенімділігін  анықтайды.

ТҚ қауіпсіздігін сақтау алдымен тоқ өткізгіш бөліктердің  ауамен  арақа-шықтығы  Аф,ф, фазасының  тоқ  өткізгіш  бөліктермен  жерленген бөліктерінің  арақашықтығы Аф,з және әртүрлі қосылыстардың оқшауланбаған бөліктердің  арақашықтығын  сақтаумен іске асырылады.

9.4 суретінде генераторлық ЖТҚ 6-10 кВ бір жүйелік жинақтама жүйесі  көрсетілген. Ғимараттың бір қабатты колон қадамы 6м ені 18м. Жинақтаушы  шиналардың номиналды тоқты қосылыс қондырғылары ғимараттың ортасында екі  қатарда орналасқан, КТҚ шкафтары сызықты жалғануда оң жақ қабырғаны  бойлай  бір қатарда орналасқан.

 

9.4 Сурет -  6-10 кВ бір  жүйелі  жинақтау  шинасы  ЖТҚ

 

Қондырғыларды күту үш дәлізде жүргізіледі: орталық басқару және екі шеттік. Ұяшық қадамы 3м. Күшті және байланыс кабелдерін жаю үшін  екі  кабел  туннелі қарастырылған.

35-220 кВ ЖТҚ  үшін бір және екі қабатты ғимаратты қолданылады.

Принципиалдық сұлбаға сәйкес ТҚ қондырғылардың орналасуын көрсететін  алмастыру сұлбасы құрылады. Жинақтық ТҚ(КТҚ)  кеңінен  қолданыс тапты.  КТҚ қолдана отырып монтаждау жұмысы индустрияланады, ол мантаждау  жұмысының  көлемін қысқартады, ТҚ ғимарат уақытын, ТҚ қондырғылардың  күтуінің қауіпсіздігін арттырады, салынатын  алаңның мерзімен  қысқартады  және  істен шыққан ажыратқышты жылдам ауыстыруға  болады (суырмалы  ажыратқыш  шкафы). 

9.5 суретінде ВМП-10К  ажыратқышы  бар КТҚ  шкафы  көрсетілген.

Қазіргі кезде  әртүрлі   ішкі  және  сыртқы  қондырғылар  үшін   жинақты ТҚ   өңделуде.

 

 

1—корпус; 2 — ажыратқышы  бар  суыриалы  шкаф ; 3 — жинақ  шинасы  бар  бөлік;

4— құралдар  шкафы  бар  бөлік.

9.5 Сурет - K-XII сериялы ВМП-10К  типті  ажыратқышы  бар  КТҚ  шкафы .

 

9.4 АТҚ  тұрғызу  принципі 

АТҚ жинақтаушы және қосатын шиналар (шиналау) оқшауланбаған  жұмсақ болат алюминді сымдар мен (АСО маркілі) тартылмалы грилянд  оқшауламада немесе қатты алюмин құбырларда  желілік  оқшауламада   (тартылма  гирляндтан  сирек)  болады. Жұмсақ  сымдарды  ілу  үшін қатты  шинаға  қада  түріндегі столбалар немесе  порталдар  қолданылады.

Күту қауіпсіздігін тоқөткізгіш бөліктерді жоғарыда ілу арқылы іске асырады аппараттардың оқшаулама фарфорлары жоба бойынша 2,5 м -ден  төмен  болмауы керек, ал тоқ  өткізгіш  бөліктер  нормалық  мәндерден  аз  болмауы керек. Күту ыңғайлылығы үшін (монтаж, жөндеу  жұмыстары, сынау қондырғыны  ауыстыру) ажыратқыштар  бойымен  жүретін  жол  қарастырылады.

АТҚ  аумағы  станцияның  басқа  аймағынан   биіктігі 1,6 м ішкі  қоршаумен тор  немесе  бітеу  түрінде  қоршалынады.

 

Әдебиеттер тізімі

 

       1. Преображенская Л.Б. Структура производства электроэнергии в странах мира. Энергия.- №1.- 2006.

       2. Беляев Л.С. Электроэнергетические системы и рынок в электроэнергетике. – Энергия.- №1.- 2004.

       3. Джангиров В.А, и др. Современное состояние и перспективы развития электроэнергетики СНГ- Электричество- №11.- 1998.

       4. Дукенбаев К, Нурекен Е. Энергетика Казахстана.Технический аспект. Алматы, 2001.

       5. Веников В.А, Путятин Е.В. Введение в специальность. Электроэнергетика. М.: «Высшая школа», 1988.

       6. Дукенбаев К. Энергетика Казахстана. Условия и механизмы ее устойчивого развития.- Алматы, 2004.

       7. Электрические сети и станции. / Под редакцией Л.Н. Баптиданова/. – М.Л.: ГЭИ, 1963.

       8. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Учебник для вузов.- 2 изд. – М.: Энергоатомиздат, 1986.       

       9. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектиро-вания: Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат,1989.

      10. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. – 3 изд. – М.: Энергоатомиздат, 1987.

      11.Нормы технологического проектирования тепловых электрических станций. - 2 изд.-М.: Минэнерго СССР, 1981.

     12.Двоскин Л.И. Схемы и конструкции распределительных устройств.- 3 изд.- М.: Энергоатомиздат, 1985.

     13.Электрическая часть станций и подстанций. / Под редакцией. А.Л, Васильева / Учебник для вузов. – 2 изд. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

     14. Хожин Г.Х. Электрическая часть электростанций: Учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 1996.

     15. Соколов С.Е., Кузембаева Р.М., Хожин Г.Х. Электрические станции  и подстанции: Учебное пособие. - Алматы: 2006.

     16. Балаков Ю.Н., Мисриханов М.Ш., Шунтов А.В. Проектирование схем электроустановок. - М.: Издательский дом МЭИ, 2006.

     17. Электротехнический справочник. / Под общ. ред. профессоров МЭИ.- М.: Издательство МЭИ, 2002. – т 3.        

     18. Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования: Учебное пособие./ Под ред. Крючкова И.П., Старшинова В.А.- М.:  Академия, 2005.

     19. Хожин Г.Х. Электр станциялары мен қосалқы станциялар (Оқулық) – Алматы: «Ғылым» ғылыми баспа орталығы, 2002. 312б.

     20. Кузембаева Р.М., Соколов С.Е., Хожин Г.Х. Электроэнергетика (Электрические станции и подстанции). Конспект лекции для студентов специальности 050718 – Электроэнергетика. Алматы: АИЭС, 2007-40с.