Жылу элнктр стансияларындағы негізгі қондырғылар

МАЗМҰНЫ

 

Кіріспе......................................................................................................................3

 

1.Жылуэлектр  станцияларда энергия өндіру..................................................4

2. Электр станцияларының және қосалқы станциялардың  негізгі қондырғылары.                                                                                                     

1.1. Синхрондық генераторлар                                                                             4

1.2. Генераторлардың номиналдық параметрлері                                               5

1.3. Синхронды генератордың құрылымы әсер ету принципі                            7

1.4. Генератордағы электромагниттік өрісті автоматтық құрылғылардың көмегімен сөндіру.                                                                                                  9

1.5. Синхронды машиналар және олардың түрлері                                          11

 

3. Күшейткіш трансформаторлар және автотрансформаторлар. Трансформаторлардың типтері жєне параметрлері                                    13

2.1 Күшейткіш трансформаторлардың жүктемелік мүмкіндіктер...................13

2.2. Автотрансформаторлардың жұмыс істеу тәртібі мен құрылымдық негіздері.                                                                                                                 15

 

Қорытынды .........................................................................................................24

 

Қолданылған әдебиеттер тізімі ........................................................................26

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

ЭС деп, электр энергияны өндіретін қондыѓылар мен өндіріс орындарын айтады. ЭС-ы техникалыќ үрдісіне қарай келесі түрге бөлуге болады.

1. Жылулық ЭС (ЖЭС, ЖЭО)
2. Атомдық ЭС (АЭС)
3. Гидро ЭС (ГЭС)
4. Гидроаккумирленген ЭС (ГАЭС)
5. Гидротурбиндық ЭС (ГТЭС)

ЭС өндірілген  электр энергиясын алыс аралыққа жеткізу үшін қосалќы ЭС қолданылады. Мұндай қосалқы ЭС негізгі ролі электр энергиясын күшейтіп, оны ары ќарай тұтынушыға жеткізу. Қазаќстан мен ТМД елдерінде электр желісі арќылы жиілігі f=50Гц айнымалы тоқ қолданылады. Ал АҚШ-тың қолданатын жиілігі -60 Гц. 3 фазалық тоқты қолдану желілер мен қондырғыларды, оның ішінде арзан, әрі қарапайым асинхрондық қозғалтқыштарды (1 фазалық тоқты қондырғыларға қарағанда) үнемді пайдалануға көп септігін тигізеді. Электр қондырғыларының негізгі параметрлері ретінде номиналдық кернеу параметрін   қарастыруға  болады. Қолданылатын трансформатор, желілер, электр энергиясын қабылдағыштар (қозғалтқыштар, электр шырақтары және т.б.) мен генераторлар осы номиналды параметрлерге байланысты қалыпты жұмыс істейді. Номиналды параметрге сәйкес жасалған қондырғылар екі топқа бөлінеді:

1. 1 кВ дейін
2. 1 кВ жоғары.

Әр түрлі  электр қондырғыларын жобалау, іске қосу  және ќолдану үшін, белгілі сүлбелер мен  сызбалар көптеп қолданады, сондықтан негізгі шартты белгілерді білуіміз ќажет. Олардың негізгілері: электр машиналары,  генераторлар, статордың орамы немесе синхронды генератордың орамы, бір орамы өзгертілетін күшейткіш трансформатолар, дроссель, және т.б.

 

 

Энергетиканың маңызды  дәрежеде дамуы өнеркәсіпті тоқтаусыз  және жеткілікті энергиямен қамтамасыз етумен анықталады. Энергиямен қамтамасыз етудің негізгі және барлық кеңейтілген  бөлігі өзара тұтынушылармен бірге жасалған электр станцияларының орталықтандырған реті бойынша жүзеге асады.

Электр энергиясын өндірудің  біріккен жүйесі және электр станцияларындағы төменгі патенциалды жылу, орталықтандырылған жылу жабдықтар жылуландыру деп  аталады. Электр энергиясы мен орталықтандырылған жылумен жабдықтаудың негізгі үлесін жылу электр станциялары өндіреді.

Сонымен қатар, электр станцияларында атомдық энергияны қолдану тиімді болғанымен дүние жүзінің және ТМД  елдерінің жылу станцияларында органикалық  отынның ролі басым.

Ірі жылу электр станциялары  органикалық және ядролық отынды қолданушы бу турбиналы қондырғылар  болып табылады. Олардың негізгі  агрегаттары болып бугенераторы (қазандық агрегат, бу қазандығы) және электр генераторлы бу турбинасы  табылады.

Жылу станциясында орталықтандырылған жылумен жабдықтау тұтынушыларды жылумен қамтамасыз ету әдісі болып табылады. ЖЭО-да және атомдық электр станцияларында бу жылутасығыш қызметін атқарады. Оcы электр энергиясын өндіру үшін турбиналарда пайдаланылатын жылу тасығыш жылу желілерінің айналымындағы суды қыздыруға және жартылай тұтынушылардың қажеттілігіне бағытталып жұмсалады. Осындай біріккен жылу және электр энергияларын өндірудің арқасында отын әжептеуір үнемделеді.

Алайда жылу жүктемесінің салыстырмалы аз қоспаларында жылудың көзі аудандық, кварталдық және жергілікті қазандықтар болуы мүмкін. Жылумен жабдықтаудың көзін, жылу тасымалдағыштың түрін және оның параметрлерінің, сонымен қатар таңдау жалпы капиталдық шығындар мен эксплуатациялық жұмсауларды ескергендегі, сондай-ақ негізгі технологиялық, экономикалық және тәртіптік параметрлерді есепке алған кездегі техника-экономикалық есептеулердің негізінде жұмсалады.

Технологиялық көрсеткіштерге жылуды немесе буды өндіру, және оларды тұтынушыларға жіберу, өзіндік қажеттілік үшін отын мен электр энергиясының шығыны, сонымен қатар, қосымша су шығыны жатады. ЖЭО-ның жұмыс үнемділігі пайдалы әсер коэффициентімен (ПӘК) және 1 тонна бу немесе 1 Гкал жылу өндірудегі отынның меншікті шығынымен анықталады.

Станциялардың жұмысының маңызды көрсеткіштерінің бірі өндірілетін будың не жылудың бірлігінің өзіндік құны болып табылады. Қазандықтарда бу (жылу) өндіруді жұмсауға отынның, судың, электр энергиясының, ағымдық және күрделі жөндеудің шығындары және т.б. жатады. Өндірілетін жылу бірлігінің өзіндік құны бугенераторының және қосалқы жабдықтарының пайдалы әсер коэффициенті жоғарылағанда және станцияларда кешенді механикаландыруды және өндіріс үрдістерін автоматтандыруды қолданғанда төмендейді.

Жылуэлектрстанцияларындағы  буқазандықтарының алатын орыны: Бу турбиналы электр станциялары екі негізгі түрге бөлінеді: конденсациялық (КЭС) және жылуландырушы (ЖЭС).

Электр энергиясын ғана өндіретін қондырғының, яғни конденсациялық электр станциясының сүлбесі 1.1-суретте  көрсетілген.

Қазандық агрегатында (1) органикалық отынды (көмір, мазут, газ) жаққан кезде алынған жылудың есебінен қазандық агрегатына толассыз беріліп отыратын су жоғары қысымды қайнаған буға айналады. Бұл бу бу желісі (2) бойымен бу турбинасына (3) барады және бугенераторына қайту жолында аралық қызу (4) үшін кеңейеді және будың жылу энергиясы турбинаның білігін қозғалтып механикалық энергияға айналады.

Турбина электр генераторын  қозғалысқа әкеліп, механикалық энергияның электр энергиясына ауыстырады. Турбинадан табиғи және жасанды (көл, өзен, тоған) көздердегі сумен салқындатылған төменгі қысымдағы (0,03-0,05 атм) бу конденсаторға келеді. Конденсацияланған бу конденсатордан сораппен (7) тартып шығарылып, қазандыққа қайта беріледі. Деаэраторда (9) судан газды бөліп шығару жасалады.

 

 

1-қазандық агрегат; 2-бу  желісі; 3-бу турбинасы; 4-өндірістік  қыздырғыш; 5-электр генераторы; 6-конденсатор; 7-сораптар; 8-регенеративті қыздырғыштар; 9-деаэратор; 10-су дайындау қондырғысы.

 

1.1-сурет. Конденсациялық электр станциясының принципиалды сүлбесі (КЭС)

 

Қазандық агрегатына дейінгі жолдарда су регенеративтік жылу алмастырушыларда турбинаның сатылардың қатарынан алынатын бумен бірте-бірте  қыздырылып отырылады. Осылайша бу аралас су циклі тұйықталады.

 

Қазандық бумен өндірілетін  конденсатпен коректенеді және (0,5-2,0℅) шығын арнайы су дайындау қондырғысынан келетін қосымша сумен толығады.

 

1-қазандық агрегаты; 2-бу  желісі; 3-бу турбинасы; 4-турбоэлектрогенератор; 5-конденсатор; 6-сораптар; 7-регенеративті  қыздырғыштар; 8-деаэратор; 9-су дайындау қондырғысы; 10-өндіріске буды алу; 11-желідегі су; 12-желідегі суды қыздыру.

 

1.2-сурет Жылу электр  орталығының принципальдық сүлбесі  (ЖЭО)

 

Жылу электр орталығы (ЖЭО) электр және төменгі қысымдағы  бу немесе ыстық су түріндегі төменгі  потенциалды жылу өндіріп шығарады.

Сүлбеде (1.2-сурет) көрсетілгендей ЖЭО-ның КЭС айырмашылығы турбинадағы  будың дайындалуы тек коректендіруші суды қыздыру үшін емес, сондай-ақ тұтынушыға бу жіберу, және қаланың жылу желілеріндегі  суды жылыту үшін қолданылғанда суды жылытқыш конденсаты қазандық агрегатқа қайтып келеді, бірақ өндіріске жіберілген будың конденсаты толық қайтып келмейді. Сондықтан ЖЭО-да суды дайындау қондырғысының конденсатының барлық шығындарын қалпына келтіру үшін (30-50%-ке дейін будың шығынынан көп болуы керек) өнімділігі жоғары болу керек.

Электр генераторлы  бу турбина және бу өндіру құрылғысы-қазандық агрегат станцияның негізгі элементтері  болып табылады. Қазандықтар тек  электр станцияларында бу өндіру үшін ғана емес, сондай-ақ, өндіріс үрдісінде өнеркәсіптік қазандықтарда судан буды регенерациялау үшін де қолданылады. Ғимараттарды жылумен қамтамасыз ету үшін арнайы жылыту қазандықтары қолданылады.

Бу генераторларының көбі әр түрлі агрегаттарының (өндіріс  ошақтарының )жылу қалдықтарын жинақтайтын құрылғымен жабдықталған. Гидроэнергияға бай елдерде бу өндіру үшін электр тогымен жұмыс жасайтын аз және орташа қуатты электр қазандықтары қолданылады.

Элетрстанциялардың  түрлері. Электр энергиясын өндіретін өндірістік кәсіпорынды электр станциясы деп атайды. Дамыған елдерде электр энергиясының негізгі мөлшері сығылған органикалық отындардың химиялық энергиясы қолданылатын жылу электр станцияларында (ЖЭС)  өндіріледі. Электр энергиясын сонымен қоса ядролық реакциялардың жылуын түрлендіретін атомдық электрстанцияларында (АЭС) және су ағынының энергиясын қолданатын гидроэлектрстанцияларында да (ГЭС) өндіреді.

Жылу электрстанциялары. Бутурбиналы электрстанциялар ЖЭС-ның негізгі түрі болып табылады, олар конденсациялық (КЭС) және жылу электр орталығы деп екіге бөлінеді (ЖЭО).

ЖЭС-ның негізгі жылулық  агрегаттары бугенераторы мен бутурбинасы  болып табылады.

 

1.Электр  станцияларының және қосалқы станциялардың негізгі қондырғылары

 

1.1 Синхрондық генераторлар

 

Электр станцияларында электр энергиясын µндіру үшін үш фазалы айнымалы тоқты синхрондық генераторлар қолданылады. Бұл синхрондық генераторлар турбинаның діңгегімен бірге жалғасќан. Жылыту электр станцияларында 3000 айналымдық генераторлар қолданылса, ал гидроэлектр станциялары мен атомдық электр станцияларында 1500 айн/мин-тік генераторлар қолданылады. Синхронды қозғалтқыш құрылымы синхронды генератор құрылымына ұқсас.[1]

Статор үшін орамасына тоқ берілген кезде магнит өрісі пайда болады. Айналу жилігі формуласы:

 

n =                                            (1.1)

 

f- қоректендіргіш торап тоғының жилігі,  p- статорда полюс жұптарының саны.

Синхронды қозғалтқыш жұмыс  істеу принципін 1-суреттен қарастырамыз. Статордың магнит өріс N-S магниттік полюстер жүйесінен модельденген болсын деп аламыз.

 

 

1- сурет. Синхронды қозғалтқыштың әсер ету принципі.

Синхронды қозғалтқыштың  негізгі ерекшелігі – белгілі салмақ тербелісі кезінде ротор айналуының синхронды жылдамдығын қамтамасыз ету.

Ротордың синхронды айналуы статордың магниттік өрісі бар ротор полюстерінің «магниттік байланысын» қамтамасыз етеді. .[3]

Қозғалтқыш пускінің бірінші моментінде статордың магниттік  өрісі бірден пайда болады. Ал ротор  синхронды айналысқа бірден келе алмайды. Оны синхронды жылдамдыққа  дейін келтіретін қосымша құрылғы  керек.

Көптеген уақыт бойы келтіру қозғалтқышы міндетін кәдімгі  асинхронды қозғалтқыш атқарған. Ал синхрондымен механикалық байланысқан. .[1]

Әдетте пусктік қозғалтқыш қуаты 5-15% құрайды. Синхронды қозғалтқыштың соңғы кездері асинхронды пуск жүйесі қолданылады. Бұл мақсатта полюстік наконечниктерді стерженьмен бітейді.

 

 

2- сурет. Пусктік орамасы бар синхронды қозғалтқыш роторы.

 

Бастапқыда синхронды  қозғалтқыш асинхронды сияқты жұмыс  жасайды,кейін – синхронды. Қауіпсіздікке байланысты қозу орамасын бастапқыда қысқартады, ал кейін оны тұрақты тоқ көзіне қосады. .[2]

 

1.2. Генераторлардың номиналдық параметрлері

 

 1. Генератордың номиналдық кернеуі. Бұл статор орамының сызықтық (фазааралық) кернеуінің номиналдық тәртіпте жұмыс істеуі. .[4]

2. Генератордың номиналдық тоғы деп –  қалыпты жұмыс істеу барысында және қалыпты суытылу барысында Өте ұзақ мерзімде жұмыс істей алу мүмкіндігі бар тоқты айтады. .[4]

3. Генератордың  номиналдық толық қуаты деп  – осы генераторда өтетін кернеу  мен номиналдық тоқтың шамасына  сәйкес алынған қуат.

 

S_ном= U_номI_ном                                                                    (1.2)

 

Сонымен бірге  активтік қуаты (P_ном.) да ескеріледі. Генератордың номиналды активті қуаты деп-турбинамен қатар жұмыс істейтін генераторды ең үлкен мөлшердегі активтік қуатын айтамыз.