Тема 3. Особенности строительства, эксплуатации и развития электростанций

Вопросы лекции:

1. Основные вопросы проектирования и расчета электростанций.

2. Экологические проблемы, связанные со строительством и эксплуатацией электрических станций.

3. Перспективы развития электроэнергетики в мире и Казахстане.

Тезисы лекции:

Проектирование электрических станций заключается в составлении описаний ещё не существующих объектов, предназначенных для производства электроэнергии. Эти описания в графической и текстовой форме составляют содержание проекта, т. е. совокупности документов, необходимых для создания нового энергетического оборудования и установок. Выбор основных проектных решений по составу агрегатов, площадке строительства, схеме выдачи мощности в энергосистему, схеме присоединения подстанций к системе, водоснабжению, топливоснабжению, охране окружающей среды представляет собой комплексную задачу оптимизации и осуществляется путем неоднократной реализации алгоритма проектирования объекта в целом.

При проектировании электрической части электростанций выполняются следующие проектные процедуры:

- определение схемы выдачи мощности в систему;

- выбор генераторов и синхронных компенсаторов;

- выбор трансформаторов и автотрансформаторов;

- выбор главной схемы электрических соединений;

- выбор электродвигателей и схемы электроснабжения собственных нужд;

- выбор электрических аппаратов и компоновка электрооборудования;

- расчет токов короткого замыкания и заземляющих устройств;

- расчет и выбор устройств релейной защиты и электроавтоматики;

- выбор вторичных устройств, системы контроля и управления,

- расчет надежности выдачи мощности и электроснабжения ответственных механизмов;

- расчет электромеханических переходных процессов при пусках и остановах;

- расчет нагрева токоведущих частей;

- расчет потерь энергии в элементах схемы станции;

- расчет механических усилий в электроконструкциях при действии токов к.з.

Экологические проблемы.

Современные КЭС весьма активно воздействуют на окружающую среду: атмосферу, гидросферу и литосферу. Влияние на атмосферу сказывается в большом потреблении кислорода воздуха для горения топлива и выбросе значительного количества продуктов сгорания. Это в первую очередь газообразные окислы углерода, серы, азота, часть которых имеет высокую химическую активность. Необходимо учитывать также большие уносы теплоты в атмосферу, а также электромагнитные поля, создаваемые электрическими установками высокого и сверхвысокого напряжения.

КЭС загрязняет гидросферу большими массами теплой воды, сбрасываемыми из конденсаторов турбин, а также промышленными стоками, хотя они проходят тщательную отчистку.

Для литосферы влияние КЭС сказывается не только в том, что для работы станции извлекаются большие массы топлива, отчуждаются и застраиваются земельные угодья, но и в том, что требуется много места для захоронения больших масс золы и шлаков.

АЭС не имеют выбросов дымовых газов и не имеют отходов в виде золы и шлаков. Однако удельные тепловыделения в охлаждающую воду у АЭС больше, чем у ТЭС, вследствие большего удельного расхода пара и больших удельных расходов охлаждающей воды. Поэтому на большинстве новых АЭС предусматривается установка градирен, в которых теплота от охлаждающей воды отводится в атмосферу.

Трудной проблемой АЭС является захоронение или восстановление отработанных топливных элементов.

ГЭС существенно влияют на водный режим рек, рыбное хозяйство, микроклимат в районе водохранилищ, а также на лесное и сельское хозяйства, поскольку создание водохранилищ связано с затоплением значительных полезных для народного хозяйства площадей.

Основные направления по развитию электроэнергетики Казахстана в период до 2030 года для обеспечения прогнозируемой собственной потребности в мощности, передачи мощности в Россию в согласованных объемах и создания экспортного потенциала следующие:

1. Техперевооружение оборудования электростанций в объеме 6770 МВт.

2. Вводы мощностей на действующих и новых электростанциях в размере 17680 МВт, в том числе новых крупных источников базовой мощности - Балхашской ТЭС (3000 МВт), Актауской АЭС (900 МВт), Экибастузской ГРЭС-3 (2000 МВт), Тургайской ТЭС (2000 МВт).

3. Ввод электросетевых объектов в следующем объеме:

ВЛ 500кВ-7313км ; ПС 500кВ-10354МВ∙А;

ВЛ 220кВ-11079км; ПС 220кВ-10357 МВ∙А;

В процессе выполнения технико-экономического исследования выявлена необходимость развития электроэнергетики Республики Казахстан на перспективу по следующим направлениям:

- освоение Тургайского топливно-энергетического комплекса,

- разработка котельных агрегатов по сжиганию углей Экибастузского, Шубаркольского, Каражиринского и Тургайского месторождений в кипящем слое;

- исследование возможности газификации углей Нижнеилийского бассейна для использования в энергетических установках;

- вывод электроэнергетики Республики на новый технологической уровень с увеличением эффективности использования генерирующего оборудования, снижением удельных расходов топлива и повышением маневренности и управляемости;

- разработка государственной Программы по энергосбережению,

- создание инфраструктуры, обеспечивающей полноценное участие энергокомпаний в рынке электроэнергии и мощности.

Вопросы самоподготовки.

1. Главная схема электрических соединений и выбор основного электрооборудования.

2. Схемы собственных нужд.

3. Система управления и система оперативного тока.

4. Оценка первичных энергоресурсов для электростанций.

Рекомендуемая литература.

1. Быстрицкий Г.Ф. Основы энергетики. - М.: Инфра-М, 2005.

2. Васильев А.А. Электрическая часть станций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

3. Электрическая часть станций и подстанций/под ред. Усова С.В.- Ленинград: Энергоатомиздат, 1987.

4. Рожкова Л.Д., Карнеева Л.К., Чиркова Г.В. Электрооборудование электрических станций и подстанций. – М.: Изд. центр «Академия», 2005.

5. Леньков Ю.А., Кургузов Н.Н., Кургузова Л.И. Сборник лабораторных работ по дисциплине «Электрические станции и подстанции» для студентов электроэнергетических специальностей.-Павлодар: Изд. ПГУ, 2003.

6. Дукенбаев К.Д. Энергетика Казахстана. Движение к рынку.- Алматы: Ғылым, 1999.

7. «Энергетика». №4 (23) декабрь 2007. Алматы.

8. Гук Ю.Б., Кантан В.В., Петрова С.С. Проектирование электрической части станций и подстанций.-Л.: Энергоатомиздат, 1985.

9. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. 14 изд. - М.: Энергоатомиздат, 1989.