Глава первая
ПРОИЗВОДСТВО, ПЕРЕДАЧА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.
1-1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК.
Производство и распределение электроэнергии в СССР осуществляются главным образом переменным трехфазным током частотой 50 гц.
Постоянный ток применяется в некоторых отраслях промышленности, для нужд транспорта, а на подстанциях и электростанциях — для питания цепей защиты, управления и сигнализации, для аварийного освещения и для аварийного привода некоторых электродвигателей, а также иногда при передаче энергии на большие расстояния.
Потребители постоянного тока питаются от выпрямителей, двигатель-генераторов или аккумуляторных батарей. Наиболее распространены при этом ртутные выпрямители.
Внедрение в последнее время приводов выключателей и приборов защиты на переменном токе дает возможность отказываться в ряде случаев на подстанциях от громоздких аккумуляторных батарей с зарядными устройствами.
В качестве стандартных напряжений для сетей переменного тока приняты в соответствии с ГОСТ 721-41 напряжения 127, 220, 380, 500, 3 000, 6 000, 10 000, 35 000, 110 000, 154 000 и 220 000 в. Для сверхдальних передач переменного тока приняты напряжения 330, 400 и 500 кВ. На мощных электростанциях ток вырабатывается турбо- и гидрогенераторами. Напряжение на выводах генераторов принимается равным 133, 230, 400, 525, 3120, 6 300, 10 500 и 15 750 в. Некоторые турбогенераторы мощностью 100 тыс. кВт работают на напряжении 13 800 в (13,8 кВ), а турбогенераторы мощностью 150 тыс. кВт на напряжении 18000 в (18 кВ).
Сети электроосвещения в большинстве случаев выполняются четырехпроводными (три фазы и нуль) на напряжении 380/220 и 220/127 в.
В соответствии с «Правилами технической эксплуатации электростанций и сетей» нулевые провода сетей 380/220 и 220/127 в должны быть заземлены наглухо. При этом напряжение между фазным проводом и землей не может быть более 250 а в целях обеспечения безопасности обслуживания электроустановок.
Электроустановки подразделяются на электроустановки напряжением до 1 000 а и электроустановки напряжением выше 1 000 а.
Электродвигатели выполняются обычно на напряжения 380 а, а иногда 220, 127 и 500 а. Крупные электродвигатели (большей частью мощностью 75 кВт и выше) выполняются на напряжения 3 и 6 (10) кВ.
На большие расстояния электроэнергия передается преимущественно по воздушным линиям электропередач на напряжении 35 кВ и выше, иногда линии электропередачи выполняются кабельными.
В некоторых энергосистемах получили распространение напряжения 20 и 15 кВ.
Для повышения и понижения напряжения в передачах переменного тока применяют трансформаторы, которые строятся однофазными и трехфазными.
При установке мощных однофазных повысительных трансформаторов в группах на каждые две-три трехфазные группы предусматривается по одной резервной фазе.
Регулирование напряжения у трансформаторов производится с помощью переключательного устройства. Иногда устанавливаются трансформаторы с регулированием под нагрузкой. Для регулирования напряжения в системах в некоторых случаях последовательно с силовыми повысительными трансформаторами включают особые регулировочные трансформаторы.
Мощные трансформаторы выполняются с масляным охлаждением и в ряде случаев снабжаются вентиляторами для обдувки радиаторов.
Трансформаторное масло огнеопасно.
В настоящее время ведутся работы по замене трансформаторного масла негорючими жидкостями.
Мелкие трансформаторы иногда имеют воздушное охлаждение («сухие» трансформаторы).
На тепловых электростанциях топливо сжигается в топках паровых котлов, а пар из котлов поступает в турбогенераторы, вырабатывающие электрическую энергию. В последнее время получают распространение электростанции с газовыми турбинами, в которых непосредственно осуществляется процесс сжигания топлива. На атомных электростанциях в результате распада ядерного горючего в ядерных реакторах возникает тепловой эффект, используемый для получения водяного пара или паров других веществ, направляемых в турбогенераторы.
На гидроэлектростанциях (ГЭС) энергия воды приводит в движение гидротурбины, соединенные с гидрогенераторами.
На небольших электростанциях генераторы иногда приводятся в движение двигателями внутреннего сгорания.
Мощность турбогенераторов на тепловых электростанциях СССР в настоящее время достигает 200 тыс. кВт, а к концу 1965 г. будут созданы турбогенераторы мощностью до 600 тыс. кВт.
Мощность установленных гидрогенераторов достигла 115 тыс. кВт. Строятся гидрогенераторы мощностью 225 тыс. кВт. Намечено создание гидрогенераторов в 500 тыс. кВт.
Крупные генераторы имеют водородное охлаждение, мелкие - воздушное.
Вспомогательные механизмы электростанций приводятся в работу электродвигателями, которые, так же как и освещение электростанций, питаются от установок собственных нужд.
На теплоэлектроцентралях (ТЭЦ), кроме электроэнергии, вырабатывается тепловая энергия.
Электростанции в зависимости от мощности турбогенераторов в соответствии со СНИП (строительные нормы и правила) делят на две категории:
- категория — электростанции, у которых мощность турбогенераторов 25 тыс. кВт и выше.
- категория — электростанции с мощностью турбогенераторов до 25 тыс. кВт.
Генераторы на электростанциях могут соединяться в блоки с повышающими трансформаторами.
В настоящее время на сверхмощных электростанциях (мощностью 1 млн. кВт и более) развивается тенденция к созданию мощных блоков котел — турбина. Выводы генераторов в ряде случаев присоединяются не к распределительному устройству электростанции, а непосредственно к ближайшей районной подстанции. При этом управление электрической частью генераторов осуществляется со щита управления подстанции или же с диспетчерского пункта энергосистемы. На электростанциях остаются лишь щиты управления блоками, располагаемые внутри главного корпуса между котельной и машинным залом по одному щиту на один-два-три блока.
