Эксплуатационные свойства элементов

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ

ЭНЕРГОСИСТЕМЫ

Понятие эксплуатационных свойств оборудования

В качестве одной из целей управления энергосистемами выступает обеспечение надежного и бесперебойного электроснабжения потребителей в течение суток, месяца, года или надежное покрытие графика нагрузки. Возможность покрытия графика нагрузки энергосистемы характеризуется эксплуатационными свойствами энергетического оборудования.

Под эксплуатационными свойствами понимается интегральная способность длительной работы энергетического оборудования при любой технически достижимой мощности, а также возможность ее изменения в соответствии с графиком нагрузки.

С точки зрения надежного покрытия графика нагрузки к эксплуатационным свойствам предъявляются следующие требования.

Возможность длительной работы при максимальной мощности в любых условиях эксплуатации.

Возможность перегрузки в аварийных режимах.

Возможность длительной работы на техническом минимуме нагрузки (это та минимальная нагрузка, при которой обеспечивается устойчивая длительная эксплуатация оборудования). Это требование обусловлено неравномерностью суточного графика нагрузки и недельной неравномерностью нагрузки.

Способность к быстрому изменению мощности в технически допустимых пределах (это проблема покрытия ночного провала графика нагрузки). Необходимость этого требования обусловлена неравномерным характером нагрузки и резкого ее изменения.

Возможность систематических остановов оборудования в периоды пониженных нагрузок энергосистемы (т.е. еженедельных остановов на субботу и воскресенье, а также ежедневных – на ночь), что также обусловлено неравномерностью графика нагрузки.

Способность быстрого пуска и набора нагрузки из нерабочего состояния оборудования.

Высокая надежность работы оборудования при любых технически возможных режимах.

Эксплуатационные свойства оборудования не остаются постоянными во времени, они изменяются под влиянием многих факторов. Факторы могут быть внутренними и внешними.

Все факторы, влияющие на эксплуатационные свойства оборудования, делят на две группы:

прямые (первичные), которые непосредственно влияют на эксплуатационные свойства;

косвенные (вторичные), их воздействие проявляется через прямые факторы.

К прямым факторам относятся:

а) физические особенности технологического процесса преобразования энергии;

б) конструктивные особенности оборудования (например, тип охлаждения);

в) конструктивные элементы высоких механических и тепловых напряжений, которые ведут к ускоренному износу.

Особенностью прямых факторов является то, что ограничения, накладываемые на эксплуатационные свойства во многих случаях, являются неустранимыми.

Если источником прямых факторов является оборудование, то источник косвенных факторов – внешняя среда, внешние связи оборудования.

К косвенным факторам относятся следующие:

а) параметры первичной и вторичной энергии;

б) внешние условия эксплуатации (например, температура наружного воздуха).

Эксплуатационные свойства электрических станций будут определяться эксплуатационными свойствами агрегатов, присущих данной станции.

Эксплуатационные свойства специальных типов

Электростанций

В связи с разуплотнением графика нагрузки для покрытия пиковой части необходимы специальные типы станций, наибольшее применение, среди которых нашли ГАЭС и ГТУ.

ГАЭС присущи многие свойства ГЭС. Они оборудованы обратимыми гидроагрегатами, которые работают то в режиме турбины, то в режиме насоса.

Особенности эксплуатационных свойств ГАЭС:

1. Практически их полная независимость от располагаемого водотока – вода используется многократно.

2. Отсутствие других водопользователей позволяет использовать ГАЭС только для энергетических целей.

3. ГАЭС имеет 100% регулировочный диапазон.

4. К.п.д. ГАЭС меньше к.п.д. ГЭС и составляет 0,65-0,70, но все равно использование ГАЭС выгодно.

5. Умеренные значения к.п.д. ГАЭС предопределяют необходимость ее минимального использования в течение суток, как правило, до 8 часов. Иначе обстоит дело, если энергия, потребляемая в часы зарядки дешевле энергии, которую заменяют ГАЭС в режиме турбоагрегата. Такие случаи возможны в энергосистемах с большим удельным весом АЭС и когда потребление энергии ГАЭС в режиме зарядки исключает ежесуточные остановы блочного оборудования КЭС. В случае потребления энергии в ночные часы ГАЭС позволяет снижать или исключать холостые сбросы воды на ГЭС, что имеет место во время паводка, либо во время дождей. Фактор же, ограничивающий возможности ГАЭС – малый объем водохранилища.

ГТУ в отличие от ГАЭС не привязаны к водотоку и могут располагаться в любой точке энергосистемы. Эксплуатационные свойства ГТУ примерно такие же высокие как у ГАЭС. Регулирующий диапазон 100%, время пуска – до 20 мин., капиталовложение в ГТУ примерно в два раза ниже, чем в ГАЭС. ГТУ допускают возможность полной автоматизации. Особенно эффективно использовать ГТУ, отработавшие свой ресурс в авиации. Так, ГТУ двигатели ТУ-154 – 50 Мвт (1 турбина), ТУ-104 – 25 Мвт, Антей – 180 Мвт.

Ограничивающий фактор использования ГТУ – высокая стоимость горючего. ГТУ могут ликвидировать утренний пик и не могут регулировать ночной минимум нагрузки.

Нагрузки энергосистемы

Распределение нагрузки между станциями системы и размещение отдельных станций в суточных графиках нагрузки производится в соответствии с эксплуатационными свойствами станций (см. табл.4).

Режим работы ГЭС в многоводный период – базисный, в маловодный – в пиковой части графика нагрузки за исключением той нагрузки, которая связана с обязательным круглосуточным пропуском воды в нижний бьеф.

Режим работы ТЭЦ задается в базисной части графика нагрузки на тепловом потреблении. Остальная часть мощности ТЭЦ размещается в любой зоне графика нагрузки (конденсационная мощность).

Мощность КЭС размещается в любой части графика нагрузки энергосистемы в зависимости от эксплуатационных свойств основного оборудования КЭС. Размещение КЭС зависит от вида сжигаемого топлива, способа его сжигания, условий топливоснабжения, водоснабжения и экономичности станций.

Принципиальное размещение станций в суточном графике

нагрузки энергосистемы

Эксплуатационные свойства станций Таблица 4.6

Тип электростанций	Элемент оборудования, ограничивающий маневренные свойства	Регулировочный диапазон, %	Время пуска, мин.	Роль электростанций в системе
КЭС	Котел	65-70	210-390	Покрывают базовую и полупиковую части графика нагрузки энергосистемы
ТЭЦ		10-15	100-200	При больших тепловых нагрузках работают по теплофикационному циклу в базовой части графика, при малых – участвуют в регулировании графика нагрузки системы
АЭС	Ядерный реактор			Работают в базовой части графика нагрузки
ГЭС			1-2	Работают в полупиковой и пиковой частях графика нагрузки системы; выполняют функцию резерва мощности
ГАЭС			1-3	Снимают пик графика нагрузки при одновременном заполнении его ночного провала, используются в качестве аварийного резерва
ТГУ			15-40	Используются для снятия остропиковой части графика нагрузки, выполняют функции частотного, аварийного и других видов резервов
ПГУ			30-180	Работают в полупиковой и пиковой частях графика нагрузки системы