Lecture 11

№11 Резервные электростанции

Лекция 11
Резервные электростанции

К.т.н., доцент кафедры «Электроснабжение»
Астахов Сергей Михайлович

Астахов С.М.


Электростанция (электрическая станция) совокупность установок,
оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для
производства электрической энергии, а также необходимые для этого
сооружения и здания, расположенные на определённой территории.
Резерв (франц. réserve, от лат. reservo сберегаю, сохраняю) 1) запас
чеголибо на случай надобности. 2) источник, откуда черпаются
необходимые новые материалы, силы.

Потребители электроэнергии, отнесенные к первой категории по
надежности электроснабжения, должны обеспечиваться питанием от двух
независимых источников. При этом можно использовать как сетевое, так и
местное резервирование. .
Резервные электростанции имеют важное преимущество перед сетевым
резервированием по воздушным электрическим линиям, являясь
действительно независимым вторым источником питания. Сетевое
резервирование, особенно в условиях повышенных гололедноветровых
нагрузок, полностью не устраняет перерывы в подаче электроэнергии. В
районах с тяжелыми климатическими условиями резервные
электростанции эффективно применяют совместно с сетевым
резервированием.


Автономные электростанции широко применяются в качестве основных
источников электроэнергии в условиях отсутствия централизованного
электроснабжения, а также как резервные источники питания при
отключении основной сети. Современные установки выполнены с учетом
последних технологий, имеют малые габариты и вес, экономичны и
надёжны в работе, очень просты в обслуживании. Автономные
электростанции успешно применяются для электропитания потребителей на
строительных площадках, в сельском хозяйстве, в медицинских и
образовательных учреждениях, в банках, АЗС, в местах, где нет линий
передач или отключено электричество.

Газопоршневая
Дизельная электростанция электростанция Газотурбинная электростанция



Резервные электростанции в соответствии с их назначением работают
только при перерывах в электроснабжении от основных источников питания.
Длительность перерывов в электроснабжении при питании потребителей от
сельских электрических сетей даже при неблагоприятных условиях не
превышает обычно 150...200 ч в год. Фактически резервные электростанции
могут работать еще меньшее время изза несовпадения перерывов в элект
роснабжении и технологических процессов сельскохозяйственного
производства, так как это влияет на режим и график работы станций.
Поэтому с точки зрения продолжительности работы резервных
электростанций можно отметить определенное недоиспользование
оборудования. Для уменьшения этого недостатка и повышения
эффективности использования станций на аварийный период вводят
принудительный график электропотребления путем отключения
неответственных потребителей. В простейшем варианте мощность
резервной электростанции можно выбирать исходя только из нагрузки
первой категории. Целесообразно сдвигать по времени технологические
процессы, чтобы обеспечить большую продолжительность работы
резервной электростанции в ряде случаев при ее меньшей мощности.



РЕЗЕРВНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ КЛАССИФИЦИРУЮТСЯ

1 По конструктивному исполнению

передвижные

размещенные в контейнерах

стационарные



1. Стационарные станции предназначены для работы в закрытых
помещениях с температурой окружающего воздуха от 8 до 40 °С.
Помещения для стационарных станций должны быть огнестойкими, иметь
приточную вентиляцию и отопительную систему. Все основное и
вспомогательное оборудование размещают так, чтобы обеспечить к нему
доступ, а также иметь место для ремонтной зоны.
Для нормальной
эксплуатации помещение
станции кроме естественного
освещения оборудуют
искусственным, а также своим
защитным заземлением.
Шкафы и панели управления,
сигнализации, защиты и
распределения электроэнергии
устанавливают так, чтобы
обеспечить свободный доступ к
аппаратуре и возможность
наблюдения за кабелями.


2. Передвижные станции предназначены для работы на открытом
воздухе при температуре от 50 до 40 °С, они должны иметь защиту от
атмосферных воздействий и обеспечивать работу в условиях вибрации и
тряски. Их размещают на автомобильном прицепе


в кузове автомобиля


в закрытом вагоне.

Передвижные станции следует использовать
в первую очередь для сокращения продолжи
тельности перерывов электроснабжения при
ремонтах, реконструкции или плановых
отключениях электрических сетей. Пере
движные станции целесообразно применять в
тех случаях, когда длина сети невелика, а
вероятная продолжительность восстановле
ния участков сети относительно большая.


При нарушениях работы
магистральных участков
электрических линий передвижную
электростанцию целесообразно
подключать через передвижную
подстанцию к неповрежденному
участку линии напряжением 10 кВ
или непосредственно к шинам
напряжением 0,38 кВ ТП.



Мобильная подстанция 110/10(6) кВ мощностью 25 МВ∙А
Представляет собой два
модуля на полуприцепах
погрузочной длиной
1213 м, шириной 3 м.
Один модуль открытого
исполнения (КРУЭ и
силового трансформатора
110 кВ), другой в
контейнере (КРУ 10(6) кВ).
Межмодульное
соединение
осуществляется гибкими
кабелями 10 кВ с
изоляцией из сшитого
полиэтилена.
Модульная мобильная подстанция способна обеспечить потребителей
электропитанием единичной мощностью от 16 до 25 МВ∙А (суммарная при
параллельном подключении до 100 МВ∙А).


Состав мобильной подстанции 110/10(6) кВ мощностью 25 МВ∙А

Модуль КРУЭ и силового трансформатора Модуль КРУ 10 кВ

1. Ограничители перенапряжений 110 кВ 1. Комплектное распределительное
2. КРУЭ 110 кВ: устройство на номинальное напряжение 10 кВ
Измерительные трансформаторы тока в 2. Трансформаторы собственных нужд (ТСН)
каждой фазе 3. Ячейки защиты ТСН с выключателями
Вводной разъединитель с заземляющим нагрузки и высоковольтными
ножом со стороны линии предохранителями
Измерительные трансформаторы 4. Щит собственных нужд 0,4 кВ
напряжения 110 кВ в каждой фазе 5. Шкаф релейной защиты силового
Силовой элегазовый выключатель трансформатора
3. Силовой трансформатор 115/10.5(6.3) кВ 6. Шкаф центральной сигнализации и
25 МВ∙А управления подстанцией
4. Заземляющий разъединитель нейтрали 7. Шкафы оперативного питания с
обмоток 110 кВ подзарядным устройством
5. Ограничитель перенапряжений для 8. Шкаф аккумуляторной батареи
защиты нейтрали обмоток 110 кВ 9. Массогабаритные характеристики модуля с
6. Массогабаритные характеристики модуля полуприцепом: 16 х 3 х 4 м (Д х Ш х В), масса
с полуприцепом: 16 х 3 х 4 м (Д х Ш х В), 35 т.
масса 62 т.



3. Контейнерные электростанции. Во многих случаях альтернативой
монтажу оборудования для резервного источника электроэнергии в плохо
приспособленном для его нормальной эксплуатации помещении является
использование контейнерных электростанций.



К преимуществам контейнерных
электростанций относятся: полная
заводская готовность, минимальное
время и затраты при монтаже на
объекте, мобильность —
достаточно просто переместить
станцию на новое место в случае
необходимости.



В последнее время завоевали устойчивую популярность мини
контейнеры для размещения бензиновых и дизельных, в том числе
автоматизированных, электростанций с наиболее востребованной среди
владельцев загородных коттеджей мощностью — от 5 до 16 кВт. Мини
контейнеры, выполненные в виде модуля из металлических панелей с
утеплителем из стекловолокнистых матов, могут быть цельными и сборно
разборными. Миниконтейнеры позволяют осуществлять эксплуатацию
размещенного в них оборудования при температуре окружающего воздуха
от 40 до +50°С.



Миниконтейнер предназначен для монтажа электроагрегатов
мощностью от 4 до 630 кВт включительно, работающих в режиме
автономного или резервного электроснабжения.
Стандартная комплектация мини
контейнера:
•Система приточно–вытяжной
вентиляции с ручным приводом;
• Системой основного и аварийного
освещения;
•Щиток собственных нужд;
•Ручные огнетушители;
•Система обогрева, работающая от
внешней электросети или
автономно.
1. Транспортировочные узлы; 2. Основное освещение; 3. Съёмная крыша; 4.
Аварийный светильник; 5. Принудительная вентиляция; 6. Блок пожарноохранной
сигнализации; 7. Щиток собственных нужд; 8. Шкаф автоматики ДГУ; 9. Жёсткий
каркас из профильной трубы; 10. Дополнительный топливный бак; 11. Клапан
притока воздуха; 12. АКБ; 13. Дизельгенератор (от 4 до 630 кВт); 14. Клапан
притока воздуха; 15. Газовыхлоп; 16. Обогреватель конвекторного типа; 17. Двери.


2 По степени автоматизации

Степень
Объём автоматизации (ГОСТ 50783)
автоматизации
Стабилизация выходных электрических параметров (СВЭП). Защита
электрических цепей. 0
СВЭП. Аварийнопредупредительная сигнализация и аварийная
защита (АПСиАЗ). Автоматическое поддержание нормальной
работы после пуска и включения нагрузки, в т.ч. без обслуживания в 1
течение 4 или 8 часов.
СВЭП. АПСиАЗ. Дистанционное и (или) автоматическое управление
при пуске, работе и остановке со сроком необслуживаемой работы 2
в течение 16 или 24 часов.
СВЭП. АПСиАЗ. Дистанционное и (или) автоматическое управление
всеми технологическими процессами, в т.ч. при параллельной
работе, со сроком необслуживаемой работы в течение 150 или 240 3
часов (для электроагрегатов и электростанций с тракторными
двигателями 90 и 120 часов).



3 По виду топлива

дизельные

газовые

бензиновые



Дизельные электростанции (дизельгенераторные установки, дизель
генераторы) энергетические установки, оборудованные одним или
несколькими генераторами электрического тока, которые приводятся во
вращение дизельными двигателями. Применяются в качестве постоянного
или резервного источника электропитания на объектах, где нет надежного,
качественного электроснабжения от стационарных линий электропередач.
Дизельные электростанции являются основой энергетики большей части
РФ. Всего в РФ около 50 тыс. дизельгенераторных установок, общей
установленной мощностью 17 млн. кВт (17 ГВт), которые вырабатывают 50
млрд кВт∙час в год. Себестоимость выработки электроэнергии доходит до 60
руб/кВт∙час (расход топлива ≈ 450 г/кВт∙час). .
Как правило, такие электростанции объединяют в себе генератор
переменного тока и двигатель внутреннего сгорания, которые установлены
на стальной раме, а также систему контроля и управления установкой.
Двигатель внутреннего сгорания приводит в движение синхронный или
асинхронный электрический генератор. Соединение двигателя и
электрического генератора производится либо напрямую фланцем, либо
через демпферную муфту.



1 – Радиатор
2 – Горловина радиатора
3 – Зарядный генератор
4 – Выхлопная труба
5 – Турбина
6 – Масляный фильтр*
7 – Воздушный фильтр*
8 – Генератор переменного тока
9 – Кнопка «Аварийная остановка»
10 – Панель управления
11 – Прерыватель цепи
12 – Фундаментная рама
13 – Кабельный ввод
14 – Стартер
15 – Аккумулятор
16 – Трубопровод подачи топлива*
17 – Точки подъема
18 – Подогреватель водяной
рубашки двигателя
19 – Противовибрационные
крепления*
20 – Точки для перетаскивания
21 – Ограждения вентилятора
* противоположная сторона



Следует учитывать, что термины дизельная электростанция, дизель
генераторная установка (дизельэлектрический агрегат) и дизельгенератор
не являются синонимами: .

- дизель-генератор устройство, состоящее из конструктивно объединённых
дизельного двигателя и генератора. .

- дизель-генераторная установка (дизель-электрический агрегат) в свою
очередь включает в себя дизельгенератор, а также вспомогательные
устройства: раму, приборы контроля, топливный бак. .

- дизельная электростанция это стационарная или передвижная установка
на базе дизельэлектрического агрегата, дополнительно включающая в себя
устройства для распределения электроэнергии, устройства автоматики,
пульт управления, комплекты ЗИП.



Основные преимущества дизельных электростанций:
длительный срок эксплуатации и большой моторесурс;
относительно небольшой ущерб для экологии;
низкий удельный расход топлива.



Бензиновые электростанции применяются в качестве основных или
резервных источников электроэнергии для питания потребителей на
строительных площадках, в сельском хозяйстве, в медицинских и
образовательных учреждениях, в банках, АЗС, в местах, где нет линий
передач или отключено электричество. Бензиновые электростанции могут
использоваться при отоплении торговых и складских помещений. Их удобно
использовать в качестве сезонного источника электроэнергии, например, на
даче в летний сезон, в геологической экспедиции или походе.



Основные преимущества бензиновых электростанций:
компактность, малогабаритность, небольшой вес;
низкая стоимость установки;
простота в эксплуатации;
транспортабельность;
малошумность.



Газовые электростанции предназначены преимущественно для
основного питания силовых устройств. Такие установки работают на
природном или попутном газе, а также пропанбутановых смесях.
Основные преимущества газовых электростанций:
низкая стоимость топлива;
низкая себестоимость получаемой электроэнергии;
возможность использования тепла уходящих газов.

Газопоршневая электростанция Газотурбинная электростанция



Газопоршневой двигатель представляет собой ДВС с внешним
смесеобразованием и искровым зажиганием горючей смеси в камере
сгорания, использующий в качестве топлива газ и работающий по циклу
Отто. Энергия, выделившаяся при сгорании топлива, в газовом двигателе
производит механическую работу на валу, которая используется для
выработки электроэнергии генератором электрического тока. Газовые
двигатели используются для работы в составе генераторных установок,
предназначенных для постоянной и периодической работы (пиковые
нагрузки) с комбинированной выработкой электроэнергии и тепла, а также в
качестве аварийных источников энергии. Возможно получение двух видов
энергии, (тепло и электричество) и этот процесс называется «когенерация».
В случае если в газопоршневых электростанциях используется технология,
позволяющая получать ещё и холод (очень актуально для вентиляции,
холодоснабжения складов, промышленного охлаждения), то данная
технология будет называться «тригенерация».



Газопоршневая миниТЭЦ



Газотурбинная электростанция тепловая электростанция, в которой в
качестве привода электрического генератора используется газовая турбина.
Применяется в качестве основного или резервного источника электрической
и тепловой энергии на объектах, требующих больших мощностей. Они
используются для покрытия нагрузок в часы «пик» или в случае
возникновения в энергосистемах аварийных ситуаций. Конструктивно могут
быть размещены на полуприцепахфургонах или железнодорожных
платформах и использованы в местах новых разрабатываемых
месторождений полезных ископаемых, особенно в районах месторождений
нефти, где могут работать на попутном газе, или в районах строительств в
качестве временных электростанций.


Газотурбинная установка ГТУ16ПА2 разрабатывается на базе
газогенератора авиационного двигателя ПС90А, применяющегося в составе
силовой установки лучших современных отечественных пассажирских
самолетов Ил96, Ту204, Ту214.



Сравнение ГПД и ГТД по вопросам установки и эксплуатации
Показатель Газопоршневой привод (ГПД) Газотурбинный привод (ГТД)

Долговечность без ограничения при соблюдении без ограничения при соблюдении
правил эксплуатации и правил эксплуатации и
обслуживания обслуживания
Ремонтопригодность ремонт производится на месте, ремонт производится на
требует меньше времени специальных заводах
Сохраняемость не теряет свойств при не теряет свойств при
правильном хранении, может правильном хранении,
перевозиться любым видом транспортировка ж/д
транспорта транспортом не желательна
Экономичность КПД мало меняется при нагрузке КПД резко снижается на
от 100% до 50% мощности частичных нагрузках
Удельный расход 9,3…11,6 МДж/кВт∙ч 13,2…17,7 МДж/кВт∙ч
топлива при 100% и 0,264…0,329 м3/кВт∙ч 0,375…0,503 м3/кВт∙ч
50% нагрузках
Падение напряжения 22% 40%
и время 8с 38 с
восстановления после
50% наброса нагрузки



Показатель Газопоршневой привод (ГПД) Газотурбинный привод (ГТД)

Влияние переменной не желательна долгая работа на работа на частичных нагрузках
нагрузки нагрузках менее 40% (сильно (менее 50%) не влияет на
влияет на интервалы состояние турбины, при высокой
обслуживания), при меньшей единичной мощности агрегата,
единичной мощности агрегата, отключение вызывает потерю
более гибкая работа 30…50% мощности
электростанции в целом и выше электростанции
надежность энергоснабжения
Размещение в здании требует больше места, т.к. имеет при мощности электростанции 5
больший вес на единицу МВт выигрыш от меньшего
мощности, не требует размера помещения не
компрессора для дожима газа, значителен, требуется газ
рабочее давление газа на входе высокого давления, либо
0,01…0,35 бар дожимной компрессор, а так же
оборудование для запуска
турбины
Обслуживание останов после 10002000 ч. останов после каждых 2000 ч.,
работы, замена масла, кап. кап. ремонт через 60000 ч.,
ремонт через 60000 ч., выполняется на специальном
выполняется на месте установки заводе



Структура условных обозначений электроагрегатов и электростанций
ХХХХ-ХХ-ХХХХХХ-Х
Буква: А обозначает электроагрегат, Э – электростанцию.
Буква тип первичного двигателя: Б – бензиновый; Д – дизельный; Г –
газотурбинный; П – газопоршневой.
Цифра номинальная мощность, кВт («+» или n×N).
Буква: С стационарная, У – встраиваемая, Т – блочно
транспортабельная, передвижная и переносная не выделяются.
Буква род тока: П – постоянный, Т – трехфазный переменный.
Цифра, обозначающая номинальное напряжение, В.
Цифра, обозначающая степень автоматизации.
Буква – тип системы охлаждения двигателя: В – воздушная, Р – водо
воздушная, Д – водоводяная.
Буква – размещение: П – под капотом (кожухом), А – на автомобиле, С
– на спецтранспорте, В – на ж/д платформе (вагоне), К – в кузове.
Буква, определяющая назначение электростанции (только для
электростанций). Силовые буквой не выделяются. Целевые: О –
осветительные, З – зарядные, С – целевые, расшифровка которых не
требуется.
Буква М обозначает модернизацию.
Цифра – номер модернизации.
Буква Х обозначает электроагрегат / электростанцию, документация
на которые утверждается в соответствии со стандартами.

Lecture 11

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (19)

Similar to Lecture 11

Similar to Lecture 11 (20)

Lecture 11