Добродеев Е. Д., Рожкова Л. Д.
Электрооборудование тепловых электростанций: Учебник для техникумов / Под ред. Л. Д. Рожковой.— 2-е изд., переработанное — Москва: Энергия, 1979.
В книге изложены общие сведения о получении электроэнергии, рассмотрены конструкции и характеристики синхронных генераторов, трансформаторов, электрических аппаратов, вторичных устройств и собственные нужды электростанций.
Первое издание вышло в 1969 г. Во втором издании рассмотрены новые схемы и компоновочные решения, электротехническое оборудование и схемы релейной защиты ТЭС.
Книга предназначена для студентов энергетических и энергостроительных техникумов неэлектротехнических специальностей и может быть полезна эксплуатационному персоналу электростанций.
ПРЕДИСЛОВИЕ
В 1976—1980 гг. предусматривается дальнейшее строительство крупных тепловых станций с блоками 300—500—800 МВт. Будет введен первый блок 1200 МВт. Средний технический персонал котельного и турбинного цехов таких станций должен иметь четкое представление об электрической части станции, о назначении и особенностях работы электрической аппаратуры, о допустимых режимах работы основного оборудования — генераторов и трансформаторов, о схемах и конструкциях распределительных устройств, релейной защите и автоматике основных элементов электростанции.
Настоящая книга предназначена для учащихся неэлектротехнических специальностей, которые изучают предмет «Электрооборудование тепловых электростанций» (специальности «Котельные и паротурбинные установки», «Монтаж теплоэнергетического оборудования» и др.), но может быть использован и учащимися специальности «Монтаж электрооборудования электростанций».
В книге рассказано об устройстве мощных турбогенераторов, их возбуждении, об устройстве силовых трансформаторов и автотрансформаторов. Уделено внимание особенностям эксплуатации турбогенераторов и трансформаторов, допустимости различных режимов их работы. Краткие сведения о расчете токов короткого замыкания помогут учащимся неэлектротехнических специальностей лучше понять возможные последствия аварий в электроустановках. В книге приводятся сведения об устройстве аппаратов электроустановок: предохранителях, рубильниках, автоматах, разъединителях, выключателях, трансформаторах тока напряжения. Рассмотрение схем электрических соединений электростанций и релейной защиты позволит расширить кругозор будущих техников.
В связи с тем, что управление механизмами собственных нужд на станции в основном производится персоналом теплотехнических цехов, в книге достаточное внимание уделено собственным нуждам, их схемам и надежности работы.
Во втором издании книги учтены новые ГОСТ на силовые трансформаторы, выключатели, внесены изменения во все схемы и рисунки в соответствии с требованиями ЕСКД.
По рекомендации Научно-технического совета Минэнерго СССР рассмотрены вопросы о мероприятиях по снижению расхода электроэнергии на собственные нужды, о регулировании напряжения трансформаторов, о новых типах отключающих аппаратов и новых схемах блочных тепловых электростанций.
В новом издании пересмотрен вопрос о системе измерений на электростанциях, изложена новая методика определения нагрузочной способности трансформаторов, рассмотрены схемы управления выключателями.
Главы 1, 6, 7 и § 2-1 написаны Е. Д. Добродеевым, главы 3, 4, 5, 8 и § 2-2 написаны Л. Д. Рожковой.
Авторы выражают благодарность научному редактору У. К. Курбангалиеву за тщательную подготовку рукописи к изданию.
Авторы
ВВЕДЕНИЕ
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЗВИТИИ ЭНЕРГЕТИКИ В СССР
В. И. Ленин был не только инициатором разработки первого в истории государственного плана развития народного хозяйства на базе электрификации России — плана ГОЭЛРО, но и первым руководителем его претворения в жизнь. Выдвинутая В. И. Лениным гениальная формула «Коммунизм — это есть Советская власть плюс электрификация всей страны» все годы существования Советского государства служила и поныне служит путеводной звездой в области хозяйственного строительства бесклассового общества.
Началом развития электроэнергетики в СССР является претворение в жизнь плана ГОЭЛРО, который по существу был планом построения фундамента социалистического общества. Последовательно претворяя в жизнь ленинские идеи Электрификации, советский народ добился выполнения плана ГОЭЛРО в кратчайший срок, а к намеченному сроку — 1935 г.— он был значительно перевыполнен.
Если в первые годы существования Советская Россия по выработке электроэнергии занимала одно из последних мест в мире, то в настоящее время Советский Союз по производству электроэнергии прочно занимает первое место в Европе и второе место в мире (после США).
Ни одна страна в мире не знала таких темпов развития электроэнергетической базы. Так, если в 1930 г. установленная мощность электростанций составляла 2,9 млн. кВт, а выработка электроэнергии 8,4 млрд. кВт-ч, то в 1976 г.— 228,3 млн. кВт и 1111,6 млрд. кВт-ч.
В основу развития советской электроэнергетики положены принципы концентрации мощности на крупных районных электростанциях (ГРЭС) и централизации электроснабжения на базе создания Единой энергосистемы страны.
Основой энергетического хозяйства страны всегда была и остается теплоэнергетика. В настоящее время тепловые электростанции производят более 80% всей вырабатываемой в стране электроэнергии, а большая часть вводимых за последние годы мощностей приходится в основном на мощные станции. Если до 1959 г. мощность лишь нескольких станций достигала 600— 700 тыс. кВт, то к началу 1978 г. 50 тепловых электростанций имели установленную мощность свыше 1 млн. кВт каждая, а 19 из них имели мощность свыше 2 млн. кВт каждая, среди них Бурштынская, Заинская, Змиевская, Конаковская, Костромская, Лукомльская, Приднепровская ГРЭС и др. В конце 1973 г. мощность Криворожской ГРЭС-2 (рис. В-1) достигла 3 млн. кВт, а Запорожская и Углегорская ГРЭС в 1977 г. стали самыми крупными тепловыми станциями с мощностью 3,6 млн. кВт.
С ростом мощности тепловых электростанций растет и единичная мощность турбогенераторов. Так, в 1971 г. введен в опытно-промышленную эксплуатацию второй энергоблок 800 МВт на Славянской ГРЭС, причем в отличие от первого энергоблока он оснащен одновальной турбиной. Такие же энергоблоки введены в эксплуатацию на Запорожской (рис. В-2) и Углегорской ГРЭС.
Рис. В-1. Криворожская ГРЭС-2.
К началу 1978 г. на тепловых электростанциях работало 366 энергоблоков единичной мощностью 160— 800 МВт суммарной мощностью около 90,0 млн. кВт, т. е. почти половина мощности всех ТЭС.
Освоение этих энергоблоков имеет решающее значение для дальнейшего развития советской электроэнергетики в десятой и последующих пятилетках. Но энергоблоки по 500 и 800 МВт уже не являются пределом. В настоящее время изготовлено оборудование уникального энергоблока мощностью 1200 МВт, который устанавливается на Костромской ГРЭС.
Советская теплоэнергетика развивается при интенсивном строительстве теплоэлектроцентралей (ТЭЦ). Сейчас наша страна занимает первое место в мире по уровню централизованного теплоснабжения и мощности ТЭЦ. На ряде московских ТЭЦ, а также на Киевской ТЭЦ № 5 сданы в эксплуатацию самые крупные в мире теплофикационные турбины мощностью по 250 МВт.
Рис. В-2. Турбоагрегат 800 МВт на Запорожской ГРЭС.
Быстрыми темпами развивается и советская гидроэнергетика. Наиболее крупные гидроэлектростанции сооружены в Сибири, где, как известно, сосредоточено более 70% всех наших гидроресурсов. В настоящее время наша страна занимает передовые позиции в мире по максимальной мощности гидроэлектростанций (ГЭС) и мощности гидроагрегатов. В Советском Союзе эксплуатируются крупнейшие в мире гидроагрегаты мощностью по 500 МВт на Красноярской ГЭС. За годы девятой пятилетки вошли в строй гидроагрегаты по 300 МВт на Нурекской ГЭС и по 240 МВт на Усть-Илимской ГЭС. Красноярская ГЭС мощностью 6 млн. кВт является самой мощной электростанцией мира. Одним из важнейших объектов гидроэнергетики стала третья станция Ангарского каскада — Усть- Илимская ГЭС проектной мощностью 4320 МВт. К началу 1978 г. мощность Усть-Илимской ГЭС достигла 3600 МВт.
Большие успехи достигнуты за последние годы в развитии атомной энергетики. Увеличение роли атомных электростанций (АЭС) в электроэнергетическом балансе страны — одна из важнейших задач технического прогресса в советской энергетике. Выполнение этой задачи осуществляется за счет расширения действующих и строительства новых АЭС, освоения более мощных и совершенных типов атомных реакторов.
Всего за два десятилетия атомная энергетика нашей страны прошла путь от первой, Обнинской АЭС, мощностью всего 5 МВт до Ленинградской АЭС мощностью 2000 МВт (мощность блока 1000 МВт).
Среди действующих мощных АЭС Белоярская, Нововоронежская, Ленинградская, Курская, Чернобыльская и Армянская. На Шевченковской АЭС в 1973 г. начал выдавать электроэнергию первый блок с реактором на быстрых нейтронах типа БН-350 тепловой мощностью 350 МВт.
Одним из важнейших итогов развития электроэнергетики в СССР является формирование Единой энергетической системы Советского Союза, о которой мечтали все советские энергетики.
Мощность электростанций, входящих в эту энергосистему в 1978 г., после включения на параллельную работу энергообъединения Сибири составляет более 200 млн. кВт, она является одной из крупнейших энергосистем мира.
Перспективы развития энергетики в нашей стране на десятую пятилетку определены XXV съездом КПСС. Предусматривается, что темпы роста производства электроэнергии будут опережать темпы роста национального дохода в 1,1 раза. Выработка электроэнергии за пятилетие увеличится с 1038 до 1380 млрд. кВт-ч, а мощность всех электростанций возрастет на 67—70 млн. кВт и достигнет к концу 1980 г. 288 млн. кВт.
Ввод новых мощностей осуществляется прежде всего на электростанциях, уже находящихся в строительстве (около 54 млн. кВт), и лишь 16 млн. кВт — на электростанциях, которые начнут строиться в десятом пятилетии.
Новые мощности тепловых электростанций введены или будут введены на Запорожской, Костромской, Пермской, Рязанской, Ставроцольской, Углегорской и других ГРЭС, а также на ГРЭС Экибастузского топливно-энергетического комплекса, использующего дешевые угли открытой добычи. Начнется освоение Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса.
Первые агрегаты будут введены на Саяно-Шушенской, Нижне-Камской, Чебоксарской, Колымской и других ГЭС. Начнется строительство новых крупных ГЭС: Богучанской (р. Ангара), Бурейской (р. Бурея, приток Амура), Рагунской (р. Вахш) и др.
Новые мощности будут введены на Ленинградской, Калининской, Курской, Чернобыльской, Смоленской, Южно-Украинской, Западно-Украинской, Армянской и других строящихся АЭС. Начнется строительство и новых АЭС. Непременными условиями выполнения этой грандиозной программы энергетического строительства, поставленной XXV съездом КПСС, является всемерное снижение стоимости и сокращение сроков строительства при высоком качестве строительных и монтажных работ.
