Жылу элнктр стансияларындағы негізгі қондырғылар

 

I_C=I_B+I₀                                                                                         (2.4)

 

I₀=I_C-I_B                                                                                          (2.5)

 

Автотрансформатордың бірінші желісінен екінші желісіне берілетін толық қуат, өтпелі қуат деп аталады. Егер де осы автотрансформатордың кедергілерінің жоғалуын ескермейтін болсақ, онда біздің қуатымыз келесі өрнек арқылы жазылады. Осы өрнектін оң жағын түрлендіре отырып келесі өрнектер аламыз

 

S=U_BI_B U_CI_CS=U_BI_B((U_B-U_C)+U_C)I_B=(U_B-U_C)I_B+U_CI_B                    (2.6)

 

(U_B-U_C)I_B=S_T                                                              (2.7)

 

U_CI_B=S_Э                                                                   (2.8)

 

(2.7) теңдеу магниттік жер арқылы бірінші орамнан екінші орамға берілетін трансформаторлыќ ќуат.[9]

Бірінші орамнан  екінші орамға гальваникалық байланыстар арқылы берілетін қуат (2.8) теңдеуде көрсетілген. Бұл қуат жалпы орамға жүктеме түсірмейді. Ол өз ретінде тізбектелген орам арқылы өте отырып, С нүктесіне өтеді. Номиналдық қуат кезінде өтпелі қуат (S) автотрансформатордың номиналды қуатымен сәйкес келеді.

 

S=S_ном        S_T=S_тип                                                                         (2.9)

 

Көп жағдайда магниттік  материалдың өлшемдері мен оларды массалары типтік қуат арқылы анықталады. Ал типтік қуатымыз номиналдық қуаттың  белгілі бір бөлігін ғана құрайды.

 

= =1- = =1-                         (2.10)

 

k_П – трансформатордың пайдалы коэффициенті.

Әрбір ќондырѓының  мүмкіндігі – номиналдық қуаты. Егер де жоғарғы кернеу орта кернеуге шамасы жағынан жақын болатын болса, онда трансформатордың пайдалы коэффициенті төмен болады жєне де бұған қолданылатын материалдардың мөлшері, әрі массасы аз болады. Сонымен, тізбектелген жүйедегі қуат (S_ВЫГ) екі кернеудің айырымымен өрнектеледі:

 

S_ВЫГ=(U_B-U_C)I_B=S_тип                                            (2.11)

 

Жалпы жүйе арқылы өтетін қуатымыз (S₀) келесі өрнекпен сипатталады

 

S₀=U_CI₀=U_C(I_C-I_B)=U_CI_C(1- =S_ТИП                           (2.12)

 

Сонымен автотрансформатордың орамы мен магнит типтес сымдары типтік қуатқа сәйкестендіріліп жасалады. Мұны көп жағдайда есептеу  немесе типтік қуаты (S_ТИП) деп атайды.[9]

Енді үш орамдық автотрансформаторды қарастырайық. Автотрансформаторлық тәртіппен жұмыс істеу қондырғылары номиналдық кернеуді Р_н жоғарғы кернеулік орамнан ВН → СН орта кернеулік орамға, немесе керісінше СН→ВН бере алады. Осы екі жағдайда жалпы орамда, тоқтар айырымы пайда болады.  I_c-I_B=k_ВЫГI_c.[6]

Сонымен тізбектей  қосылған ораммен жалпы орам, типтік қуатпен жүктемеленеді.

Трансформаторлық тәртіп.

Трансформаторлыұ  тәртіп бойынша, номинал кернеуді төменгі кернеуден орта кернеуге немесе төменгі кернеуден жоғарғы кернеуге беруге болады. Бірақта төменгі кернеуді типтік қуаттан артық қуатқа жүктемелеуге болмайды.

 

S_H S_ТИП=k_ВЫГS_НОМ                                              (2.13)

 

Егер НН→СН  орамға белгілі типтік қуат берілетін болса, онда жалпы орама дәл осы сияқты қуатпен жүктемеленеді. Бұл жағдайда ВН орамнан СН орама еш қуат берілмейді. Онда

 

                                       (2.14)

 

Сондықтан кейбір жағдайда СН→ВН орамға ғосымша кернеу беруге болады. Көптеген қосалқы және негізгі станцияларда автотрансформаторлы және трансформаторлық тәртіптерді біріктіріп (комбинированный) белгілі мөлшердегі кернеуді алуѓа болады.

 

 

                      (2.15)

 

S_B=S_ТИП                                                         (2.16)

 

мұндағы Р_В және Q_B – активтік жєне реактивтік қуаттар ВН→ СН.

Тізбектей қосылған кездегі қуатымыз S_п (2.15) теңдеумен өрнектеледі. Бұл жағдайда номиналдық кернеуді бергеннің өзінде, жоғарғы қуат пен  номиналдық қуат (2.16) жалпы орамды толығымен жүктемейді. Жалпы орамдағы тоқ I₀ автотрансформаторлық және трансформаторлық тәртіптерде бір бағытта бғѓытталған.

 

                                                         (2.17)

 

Онда жалпы орамдағы жүктеме келесі өрнекпен сипатталады

 

                                             (2.18)

 

Осы алынған  мәндерді жоғарғы теңдеуге қоятын болсақ, онда жалпы орам үшін қуатымыз келесі түрге келеді.

 

                          (2.19)

 

Сонымен біріккен тәртіп бойынша төменгі орамдағы кернеуден орта орамдағы кернеуге және жоғарғы орамдағы кернеуден орта кернеуге НН→СН,ВН→СН белгілі қуатты беруге болады.  Алайда бұл жағдай келесі шарттардың орындалуы кезінде дұрыс болады.

 

                                      (2.20)

 

Егер де осылардағы cos φ мәні ВН және НН орамдарында аз болатын болса, онда қуатымыз белгілі қосындыныұ мәні арқылы анықталады.

 

S₀=k_ВЫГS_B+S_H                                             (2.21)

 

Автотрансформаторлық тәртіп бойынша жалпы орамдағы тоқ трансформаторындағы тоққа кері бағытталған, тізбектей қосылған орамды тоқтар қосыла отырып, бұл сүлбеге артыќ жүктеме беруі мүмкін. Сонда тізбекке қосылған кездегі қуат келесі түрде сипатталады.

 

                                  (2.22)

 

Р_с және Q_с – орта орамды кернеудегі трансформатордың активті және реактивті қуаты.

 

                                             (2.23)

 

Қарастырылған сүлбе үшін тізбектей ќосылған кездегі  қуатымыз, S типті қуат мєнімен аныќталады.[4]

Егер де СН пен НН cos φ мәні онша көп болмаса, онда тізбектей қосылған қуатымыз келесі өрнек арқылы анықталады.

 

S_П S_ТИП=k_ВЫГ·S_НОМ                                                                 (2.24)

 

Трансформатордыњ  кернеуін реттеу.

Трансформатор қалыпты жағдайда жұмыс істеу үшін  қосалқы станциялардың құрсымдары (шина) белгілі мөлшердегі кернеуді әрдайым тұраќты ұстап тұруы қажет. Көптеген электр желілерінде кернеулерді реттейтін реттегіштер орнатылған. Олардыњ негізгі қатарына трансформатордың күшейтуін реттеуге жататын трансформатордың коэффициенті екі орамдағы кернеудің қатынасы немесе олардағы орам сандарының қатынасы арқылы анықталады.

 

n=                                                       (2.25)

 

                                                     (2.26)

 

Сондықтан осындай трансформаторлар арнайы орам сандарын өзгертіп отыратын элементтермен (қосқыштар мен ажыратқыштар) жабдықталады. Ол екі түрге бөлінеді: 1-ші қозбаған жағдайда, 2- ші трансформатор белгілі жүктемеде жұмыс істеп тұрған кезде. Мұндай құрылғылар немесе қондырѓылар бұл кернеуді % көлемінде өзгерте алады. Сонымен қатар осындай күшейткіш трансформаторларда қосымша екі реттегіш сым шығарылады (жоғарғы кернеулік жағынан). Қоздыру туғызбайтын  қосқыш (ПБВ). Бұл кернеудің әні +5%, -5% маңайында болады. Сонымен қатар жоғарғы жєне орташа қуатты трансформаторда барабан типтес қосқыштар пайдаланады. Олар негізгі мәндерді өзгертеді. Бұл қосқыштар әрбір фазаға жеке – жеке қосылады. Ал  оны реттеуіш, әрі бұрағыш элементі трансформатордың сыртына орналасады.[7]

Белгілі жүктеме  бар қосқыштар (РПН).

Мұндай қосқыштар  трансформаторлар орамының тармақтарында  тізбекті үзбей қосады жєне трансформатордың қуатына байланысты ( ) өзгертуге мүмкіндік алады. Ал өзгеру ауқымы құрайды. Мұндай реттегіштер тек қана трансформатордың  жоғарғы кернеулік орам жаѓына орналасады.[5]

Синхронда компенсаторлар жєне генераторлар.

ЭС-да электр энергиясын өңдіру турбо және гидрогенераторлардың көмегімен іске асады. Турбо генератор КЭС, ЖЭО, АЭС-да орналасқан. Ал гидрогенераторлар ГЭС жєне ГАЭС-да. Турбо жєне гидрогенераторлардың роторы булы жєне гидравликалық турбинаға әсерінен айналымға келеді. Синхронды компенсаторлар әдетте қосалқы станцияларда орнатылады және ол желідегі кернеуді реттеу үшін қызмет етеді. Синхронды компенсаторлар, синхронда электрқозғалтқыштар түрінде жасалған. Кең ауқымда тоқ қозуының өзгерісі мен  жүктеме жоқ кезінде жұмыс істейді. Ќайта қозу тәртібінде  компенсаторлар реактивті қуатты желіге береді, ал қозбағанға дейін тәртіпте оны желіден алады. Гидрогенератор синхронды компенсатор тәртібіне жеңіл ауыса алады. Өте қажет кезде кейбір турбогенераторлар электр станцияларында турбо генераторды моторлы тәртіпке ауыстырады. Бұл кезде генератор турбинадан ажыратылады. Мұндай тәртіптің қолдануы үнемдеу жағдайына байланысты. Қозғалтқышты тәртіпте  турбогенераторлар тоқ қозуыныњ мәніне байланысты реактивті қуатты беруі де, тұтынуы да мүмкін, яғни синхронды компенсатордың функциясын орындайды. Турбогенератордың синхронды компенсатор тәртібіне ауысуы гидрогенераторға қарағанда қиынырақ. Сондықтан да ол кейбір қажетті жағдайда ғана қолданылады. Синхронды компенсатор мен генератор қуатының артуы мен техниканың үнемді көрсеткіштері жақсарады (өткізгіштің меншікті шығыны азаяды және ферромагниттік материалдың меншікті бағасы және т. б.). Сондықтан жања электр қондырғылары ірі агрегаттармен жабдықталады. Қазіргі уақытта турбогенераторлардың қуаты 1200МВт. Гидрогенератордіке 640МВт. Синхронды компенсаторлар 320 МВ·А – ді құрайды.[3]

Турбогенераторлар. Өндірісте екі фазалы 2,5; 4; 6; 12; 30; 50; 60 (63); 100; 150 (160); 200; 300; 500; 800; 1200 МВт турбогенераторлар қолданылады. Генератордың  номиналды кернеуі кВ-қа дейінгі, ал коэффициенті дейінгі қуатты қабылдайды. Бұл кезде номиналды тоқ кА дейін, ПӘК-і , ротор массасы т турбогенератордың жалпы массасы (қоздырғышсыз және тұғырлы плитасыз) т құрайды.[1]

Гидрогенераторлар. Гидрогенератордың МВ номинал кернеуі МВт қуатты, номиналды тоқ кА. Ротор массасы тоннаға жетеді. Ал жалпы массасы т. Ротордың диаметрі   дейінгі өлшемде шығарылады. Гидрогенераторлар көп полюсті түрінде жасалған, сондығтан да жай жүрісті  синхронды машиналармен тікелей байланыста, яғни айналым жиілігі әдетте айн/мин ауқымда болады. Жеке түрді генераторларда айн/мин болады. Сондықтан да шекті қуатты гидрогенераторларды жасау кезінде, турбогенераторға қарағанда біраз шешілмеген мєселелер бар.[6]

Аса ірі агрегаттардың қатарына 175 МВт  жєне 640 МВт қуатты агрегаттарды жатқызуға болады. Синхронды генераторлар Мемлекеттік стандарттарға сәйкес 10;16;25;32;50;100;160 МВ*А қуатты шығарылады. Оның номиналды параметрлері келесі түрде болады. Кернеуі В, статордыњ тоғы А, айналымы 1000 және 750, ротор массасы т дейін, ал жалпы салмаѓы т дейін жетеді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қорытынды

 

Қазақстанда электр станциясының негізгі түрі болып  жылу электр станциясы (ЖЭС) табылады. Бұлар шамамен мемлекеттің 67% электр энергиясын шығарады.  Олардың орналасуы отын көзі мен тұтыну қажеттігіне байланысты. Ең ірі ЖЭСтер отын кендерінің маңында салынады. Калорияға (энергияға) бай және тасымалдауға қолайлы отын қолданатын ЖЭС тұтынушылар талабына сай құрылады.

Электр станциясы – ол бірнеше қондырғылар, құралдар мен аппараттардан тұратын, электр энергиясын өндіруге арналған, және оған керекті үйлер мен арнайы бөлмелер белгілі территорияда орналасқан орын.

Электр энергиясын электр станциясында басқа түрлі  энергияны түрлендіру арқылы алады.

Энергия көзі ретінде ағып жатқан су, отын, атом мен жаңадан игеріліп жатқан балама энергия (жел, ағыс, геотермальді, күн және т. б.) пайдаланылады. Бүгінгі күні гидравликалық, жылу және атом электр станциялары ең жиі таралған. Жылу электр станциялары (ЖЭС) отынның (көмір не газ) химиялық энергиясын электр энергиясына және жылуға айналдырады.

Атом электр станциясы (АЭС) химиялық элементтердің  атомдары бөлінгенде шығатын энергияны  түрлендіреді.

Конденсациялық  электр станциясы (КЭС) деп бу турбинасы  орнатылған және ол конденсациялық цикл бойынша жұмыс істейтін жылу электр станциясын атайды.

Жылу электр станциясы жылулық бу турбиналарында электр энергиясы мен жылуды құрмалас бөліп шығарса, ол жылу электр орталығы немесе теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) деп  аталады.

ТЭЦ пен КЭС  айырмашылығы: ТЭЦте бу шығарғыш бар және ол өндірістік жылу тұтынуына арнайы су қыздырғышы арқылы жіберіледі. Жүйедегі суды қыздыратын қыздырғышқа турбинадан бөлінген булар барады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қолданылған әдебиеттер тізімі

 

1. Стерман  Л.С. Тепловые и атомные электростанции, - М.:МЭИ, 2000.395с.

2. Назмеев Ю.Г., Конахина И.А. Теплоэнергетические системы и энергобалансы промышленных предприятий, - М.: Издательство МЭИ, 2002 467с.

3. Тепловые и атомные электрически станции. Справочник (Под общей ред. В.А.Григорьева, В.М.Зорина) - М.: Энергоиздат, 1989.- 631с.