Производство и передача электрической энергии

Температура срабатывания биметаллического элемента реле примерно 120°. Температура возврата около 80°. Вес реле не более 12 г.

Такими тепловыми реле снабжаются магнитные пускатели, масляные манометры, термометры системы охлаждения автомобилей и многие другие устройства.

Контрольные вопросы

1.  Для каких целей используется электрическая аппаратура управления и защиты?

2.  Как устроен и действует рубильник?

3.  Расскажите об устройстве и действии электромагнитного выключателя-автомата.

4.  Для чего служат плавкие предохранители?

5.  Когда применяют регулируемые резисторы-реостаты?

6.  Как устроен и для чего служит контроллер?

7.  Расскажите об устройстве и действии контактора.

8.  Каковы устройство и работа теплового реле?

ГЛАВА>  XII

ПРОИЗВОДСТВО, ПЕРЕДАЧА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

§ 126. ПРОИЗВОДСТВО И ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

В зависимости от вида преобразуемой энергии (механической, световой, химической и т. д.) электростанции делятся на тепловые, гидравлические, атомные, ветряные, солнечные и др.

На тепловых электростанциях в электрическую энергию преоб­разуется энергия топлива. Эти электростанции производят основ­ную часть вырабатываемой электроэнергии. Тепловые электростанции разделяются на две группы: конденсационные и теплофикаци­онные или теплоцентрали (ТЭЦ).

Конденсационные станции снабжают потребителей только элект­рической энергией. Их сооружают вблизи залежей местного топли­ва с тем, чтобы не возить его на большие расстояния.

Теплоцентрали снабжают потребителей не только электрической  энергией, но и теплом — водяным паром или горячей водой, которая  по трубам передается потребителям. Поэтому ТЭЦ сооружают по близости от приемников теплоты, в центрах промышленных районов и крупных городов для уменьшения протяженности теплофика­ционных сетей. Топливо транспортируют на ТЭЦ из мест его добычи.

Основными двигателями на тепловых электростанциях служат паровые турбины. В турбину поступает пар из котла и приводит,  ротор ее во вращение. Энергия движения паровой турбины преобразуется в электрическую генератором, вал которого непосредствен­но соединен с валом турбины.

Гидроэлектростанции (ГЭС) сооружают поблизости от рек. Вода вращает ротор гидротурбины и вал генератора, соединенный с валом турбины.  В  генераторе  механическая  энергия  гидротурбины  преобразуется в электрическую.

Производство электрической энергии на ГЭС проще и дешевле, чем на тепловых электростанциях, так как не нужно топливо и для обслуживания  требуется  меньшее  количество  обслуживающего

персонала. Однако сооружение ГЭС значительно дороже сооружения теплоэлектростанции и требует большего времени вследствие большого объема земляных и строительных работ. Поэтому с целью экономии времени в нашей стране предусматривается преимущест­венное строительство тепловых электростанций, работающих на природном газе, мазуте и дешевом угле.

В атомных электростанциях первичной энергией является энергия ядер атомов. Советские ученые и инженеры успешно работают над проблемой использования атомной энергии в мирных целях. Уже в 1954 г. в СССР вступила в строй первая в мире промышлен­ная атомная электростанция.

На атомных электростанциях в специальном устройстве, назы­ваемом атомным реактором, происходит процесс расщепления ато­мов урана, при котором выделяется большое количество теплоты. За счет этой теплоты из воды образуется пар, поступающий в тур­бину. Отработавший пар направляется в конденсатор так же, как на обычных тепловых конденсационных электростанциях.

Ветровые электростанции преобразуют энергию ветра в электри­ческую энергию с помощью ветроколеса. На электростанциях, пре­образующих энергию солнца в электрическую энергию, специаль­ные устройства нагревают, воду, при этом образуется пар, который, как и в тепловых станциях, направляется в турбину.

Электростанции разделяются на районные станции и станции местного значения.

Районные станции имеют большие мощности  (сотни тысяч киловатт  и  более)  и  снабжают  электроэнергией  крупные  районы. Они соединяются с потребителями линиями электропередач высокого напряжения (ПО, 220, 400, 500, 750 кв и более).

Электростанции местного значения предназначены для снабжения энергией потребителей, расположенных недалеко от станции. Крупные электростанции, находящиеся в различных пунктах к района, включаются параллельно-—объединяются в энергосистему.  В энергосистему входят электростанции, электрические и тепловые е  сети и потребители энергии.

Объединение электростанций в единую энергосистему повыша­ет надежность и бесперебойность электроснабжения потребителей  энергии, а также повышает использование мощности электростанции. 

На рис. 167 изображена примерная схема энергосистемы. Район­ная сеть 110 кв получает электроэнергию от гидроэлектростанции  через повысительную подстанцию, линию электропередачи 220 кв и понизительную подстанцию. Эта сеть снабжается энергией также через линию электропередачи 110 кв и повысительную подстанцию  от тепловой электростанции конденсационного типа, расположенной  в районе залегания местного топлива  (торфа, угля и т. д.).

Внутри кольцевой районной сети имеются понизительные под­станции, обслуживающие большой промышленный район. В центре этого района размещается теплоцентраль (ТЭЦ), работающая на привозном топливе и снабжающая потребителей электрической и тепловой энергией. Для связи с сетью ТЭЦ имеет повысительную  подстанцию.

От районной сети ПО кв через понизительную подстанцию питается районная сеть 35 кв, от которой, в свою очередь, через понизительные подстанции питаются местные сети 10 или б кв с понижающими трансформаторами для распределительных сетей 380/220 в.

Крупные промышленные предприятия могут получать электроэнергию как от местной, так и от районной сети 35 кв.

§ 127. ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ

Подстанцией называется электроустановка, предназначенная для преобразования  или  распределения  электрической  энергии. Под­станции могут быть преобразовательными и распределительными. Преобразовательными могут быть  подстанции  трансформаторные, Двигатель-генераторные, выпрямительные и т. д. Всякая подстанция состоит из преобразователей энергии (трансформаторов, двигатель-генераторов, выпрямителей и т. д.), распределительных уст­ройств и вспомогательных элементов.

По назначению трансформаторные подстанции разделяются на  равные понизительные подстанции (ГПП), центральные распре­делительные подстанции (ЦРП), распределительные пункты (РП),

цеховые трансформаторные подстанции или трансформаторные пункты (ТП) и специальные подстанции, например, преобразовательные (ПП). Подстанции ГПП потребляют электроэнергию от электростанции или энергосистемы и, понижая напряжение, распре­деляют ее по территории предприятия или района. Подстанции ЦРП также распределяют электроэнергию между потребителями но при неизменном напряжении (без трансформации). Распределительные пункты (РП) осуществляют распределение электроэнергии между потребителями без изменения напряжения. Трансформаторные пункты (ТП) принимают электроэнергию при высоком напряжении (6, 10, 35 кв) от РП (или ЦРП) и распределяют ее между отдельными предприятиями или нагрузками при напряже­нии 500, 380, 220 в.

В зависимости от конструкции трансформаторные подстанции могут быть закрытыми и открытыми. Закрытые подстанции строят­ся в специальных зданиях. Для таких подстанций высшее напря­жение 6—10 кв (сюда относятся ЦРП, РП, ТП). Открытые под­станции сооружаются вне здания. Высшее напряжение такой подстанции 35 кв и выше (например, ГПП).

По расположению на территории предприятия трансформаторные подстанции разделяются на отдельностоящие (обычно ГПП и ЦРП), пристроенные к зданию, когда устройства высшего напря­жения находятся снаружи, а низшего напряжения — внутри зда­ния, и внутренние, полностью расположенные внутри здания. Если оборудование подстанции находится внутри технологического по­мещения и доступ к этому оборудованию возможен из того же по­мещения, то подстанция называется внутрицеховой.

Трансформаторная подстанция, установленная на открытом воз­духе, все оборудование которой находится на недоступной высоте, называется мачтовой. В таких подстанциях для установки обору­дования используют мачты или различные конструкции из стали, железобетона и дерева.

Подстанция, полностью собранная на предприятии и состоя­щая из трансформаторов с защищенными от прикосновения токоведущими частями, комплексного распределительного устройства и вспомогательного оборудования, называется комплектной трансфор­маторной подстанцией (сокращенно КТП). Эти подстанции предна­значены и для наружной и для внутренней установок. При наруж­ной установке КТП помещается на бетонной подушке высотой 1,5 м от уровня земли и состоит из двух основных частей — силового трансформатора и распределительного устройства с кварцевыми предохранителями. Подстанции для внутренней установки снабжа­ются воздушными автоматами и разъединителями.