V procesu pohybu n?boj? v uzav?en?m okruhu funguje zdroj proudu ur?itou pr?ci. M??e to b?t u?ite?n? a ?pln?. V prvn?m p??pad? zdroj proudu pohybuje n?boji ve vn?j??m obvodu p?i pr?ci a ve druh?m p??pad? se n?boje pohybuj? v cel?m obvodu. V tomto procesu velk? d?le?itost m? ??innost zdroje proudu, definovanou jako pom?r vn?j??ho a celkov?ho odporu obvodu. Pokud je vnit?n? odpor zdroje a vn?j?? odpor z?t??e shodn?, polovina ve?ker?ho v?konu se ztrat? v samotn?m zdroji a druh? polovina se uvoln? na z?t??i. V tomto p??pad? koeficient u?ite?n? akce bude 0,5 nebo 50 %.

??innost elektrick?ho obvodu

Uva?ovan? ??innost souvis? p?edev??m s fyzik?ln? veli?iny charakterizuj?c? rychlost p?em?ny nebo p?enosu elekt?iny. Mezi nimi je na prvn?m m?st? v?kon, m??en? ve wattech. Pro jeho definici existuje n?kolik vzorc?: P = U x I = U2/R = I2 x R.

V elektrick?ch obvodech m??e b?t jin? v?znam nap?t?, respektive nabit? a vykonan? pr?ce je tak? v ka?d?m p??pad? jin?. Velmi ?asto je pot?eba odhadnout rychlost p?enosu nebo p?em?ny elekt?iny. Tato rychlost je elektrick? energie odpov?daj?c? odveden? pr?ci za ur?itou ?asovou jednotku. Ve form? vzorce bude tento parametr vypadat takto: P=A/?t. Proto je pr?ce zobrazena jako sou?in v?konu a ?asu: A=P??t. M?rnou jednotkou pro pr?ci je .

Aby se zjistilo, jak efektivn? je za??zen?, stroj, elektrick? obvod nebo jin? podobn? syst?m z hlediska v?konu a pr?ce, pou??v? se ??innost - ??innost. Tato hodnota je definov?na jako pom?r vynalo?en? u?ite?n? energie k celkov? energie vstupuj?c? do syst?mu. ??innost je ozna?ena symbolem i a matematicky definov?na jako vzorec: i \u003d A / Q x 100 % \u003d [J] / [J] x 100 % \u003d [%], ve kter?m A je vykonan? pr?ce spot?ebitelem, Q je energie dan? zdrojem. V souladu se z?konem zachov?n? energie je hodnota ??innosti v?dy rovna jednotce nebo ni???. To znamen?, ?e u?ite?n? pr?ce nem??e p?es?hnout mno?stv? energie vynalo?en? na jej? dokon?en?.

Zji??uj? se tedy v?konov? ztr?ty v jak?mkoli syst?mu nebo za??zen? a tak? stupe? jejich u?ite?nosti. Nap??klad ve vodi??ch vznikaj? ztr?ty v?konu, kdy? elekt?ina??ste?n? p?em?n?n na tepelnou energii. V??e t?chto ztr?t z?vis? na odporu vodi?e, nejsou ned?ln? sou??st u?ite?n? pr?ce.

Je zde rozd?l, vyj?d?en? vzorcem ?Q=A-Q, kter? jasn? ukazuje ztr?tov? v?kon. Zde je velmi jasn? patrn? vztah mezi r?stem v?konov?ch ztr?t a odporem vodi?e. Nejv?razn?j??m p??kladem je ??rovka, jej?? ??innost nep?esahuje 15%. Zb?vaj?c?ch 85 % energie se p?em?n? na tepeln?, tedy na infra?erven? z??en?.

Jak? je ??innost zdroje proudu

Uva?ovan? efektivita celku elektrick? obvod, umo??uje l?pe pochopit fyzik?ln? podstatu ??innosti zdroje proudu, jeho? vzorec se rovn?? skl?d? z r?zn?ch veli?in.

V procesu st?hov?n? elektrick? n?boje v uzav?en?m elektrick?m obvodu vykon?v? ur?itou pr?ci zdroj proudu, kter? se li?? jako u?ite?n? a ?pln?. B?hem v?konu u?ite?n? pr?ce zdroj proudu pohybuje n?boji ve vn?j??m obvodu. P?i pln? pr?ci se n?boje pod vlivem zdroje proudu pohybuj? ji? po cel?m obvodu.

Ve form? vzorc? se zobrazuj? takto:

• U?ite?n? pr?ce - Apolesis = qU = IUt = I2Rt.
• Pln? pr?ce- Аpln? = qe = Iet = I2(R +r)t.

Na z?klad? toho je mo?n? odvodit vzorce pro u?ite?n? a celkov? v?kon zdroje proudu:

• U?ite?n? v?kon - Рpolez = Apolez / t = IU = I2R.
• Zd?nliv? v?kon - Рfull = Apfull/t = Ie = I2(R + r).

V?sledkem je, ?e vzorec pro ??innost zdroje proudu m? n?sleduj?c? podobu:

• i = Ause/ Atot = Ruse/ Ptot = U/e = R/(R + r).

Maxim?ln?ho u?ite?n?ho v?konu je dosa?eno p?i ur?it? hodnot? odporu vn?j??ho obvodu v z?vislosti na charakteristice zdroje proudu a z?t??e. Pozor je v?ak t?eba d?t na nekompatibilitu maxima u?ite?n? s?la a maxim?ln? ??innost.

Zkoum?n? v?konu a ??innosti zdroje proudu

??innost zdroje proudu z?vis? na mnoha faktorech, kter? by m?ly b?t zva?ov?ny v ur?it? posloupnosti.

Pro ur?en?, v souladu s Ohmov?m z?konem, existuje n?sleduj?c? rovnice: i \u003d E / (R + r), ve kter? E je elektromotorick? s?la zdroje proudu a r je jeho vnit?n? odpor. to konstanty, kter? nez?vis? na prom?nn?m odporu R. S jejich pomoc? m??ete ur?it u?ite?n? v?kon spot?ebovan? elektrick?m obvodem:

• W1 \u003d i x U \u003d i2 x R. Zde R je odpor spot?ebitele elekt?iny, i je proud v obvodu ur?en? p?edchoz? rovnic?.

Hodnota v?konu pomoc? kone?n?ch prom?nn?ch se tedy zobraz? n?sledovn?: W1 = (E2 x R)/(R + r).

Proto?e se jedn? o st?edn? prom?nnou, lze v tomto p??pad? funkci W1(R) analyzovat pro extr?m. Za t?mto ??elem je nutn? ur?it hodnotu R, p?i kter? bude hodnota prvn? derivace u?ite?n?ho v?konu spojen?ho s prom?nn?m odporem (R) rovna nule: dW1/dR = E2 x [(R + r)2 - 2 x R x (R + r) ] = E2 x (Ri + r) x (R + r - 2 x R) = E2 (r - R) = 0 (R + r)4 (R + r)4 (R + r)3

Z tohoto vzorce m??eme usoudit, ?e hodnota derivace m??e b?t nulov? pouze za jedn? podm?nky: odpor nap?jec?ho p?ij?ma?e (R) od zdroje proudu mus? dos?hnout hodnoty vnit?n?ho odporu samotn?ho zdroje (R => r). Za t?chto podm?nek bude hodnota ??innosti i stanovena jako pod?l u?ite?n?ho a celkov?ho v?konu zdroje proudu - W1/W2. Proto?e v maxim?ln?m bod? u?ite?n?ho v?konu bude odpor spot?ebi?e energie zdroje proudu stejn? jako vnit?n? odpor samotn?ho zdroje proudu, bude v tomto p??pad? ??innost 0,5 nebo 50 %.

?koly pro aktu?ln? v?kon a ??innost

V?roba a rozvod elekt?iny.

V region?ln? (tedy v bl?zkosti energetick?ch zdroj?) elektr?rn? elekt?inu nej?ast?ji vyr?b?j? altern?tory elektrick?ch stroj?. Pro sn??en? ztr?t p?i jeho p?enosu a distribuci je nap?t? odeb?ran? na v?stupu gener?toru zvy?ov?no trafostanic?. Elekt?ina se pak p?evede do veden? vysok?ho nap?t? elektrick? p?enosov? veden? (TL) na velk? vzd?lenosti, kter? lze m??it ve stovk?ch kilometr?. K elektrick?mu veden? je p?ipojena ?ada distribu?n?ch rozvoden, kter? odv?d?j? elekt?inu do m?stn?ch center spot?eby energie. Proto?e je elekt?ina p?en??ena ulicemi a obydlen?mi oblastmi, je nap?t? v rozvodn?ch pro bezpe?nost op?t sni?ov?no pomoc? transform?tor?. Hlavn? s??ov? veden? jsou napojena na sni?ovac? transform?tory rozvoden. Na vhodn?ch m?stech t?to s?t? jsou instalov?ny odbo?n? body pro distribu?n? s?? elektrick?ch spot?ebi??.

Elektr?rny.

elektr?rny odli?n? typy nach?zej?c? se v r?zn? m?sta, lze kombinovat vysokonap??ov?mi p?enosov?mi veden?mi do energetick?ho syst?mu. V tomto p??pad? se p?edpokl?d? konstantn? (z?kladn?) zat??en? spot?ebovan? b?hem dne jadern? elektr?rny(JE), vysoce ??inn? parn? turb?ny, tepeln? elektr?rny a elektr?rny (TPP a CHP), stejn? jako vodn? elektr?rny (HPP). V hodin?ch zv??en? z?t??e jsou do spole?n? p?enosov? s?t? elektriza?n? soustavy nav?c p?ipojeny p?e?erp?vac? elektr?rny (PSPP), bloky plynov?ch turb?n (GTU) a m?n? ??inn? tepeln? elektr?rny na fosiln? paliva.

Nap?jen? z energetick?ch soustav m? oproti nap?jen? z izolovan?ch elektr?ren v?znamn? v?hody: zlep?uje se spolehlivost nap?jen?, l?pe se vyu??vaj? energetick? zdroje oblasti, sni?uj? se n?klady na elekt?inu d?ky nejekonomi?t?j??mu rozlo?en? z?t??e mezi elektr?rny, Sn??? se po?adovan? rezervn? v?kon atd.

faktor zat??en?.

Spot?ebitelsk? z?t?? se li?? v z?vislosti na denn? dob?, m?s?ci v roce, po?as? a klimatu, geografick? poloze a ekonomick?ch faktorech.

Maxim?ln? (?pi?kov?) ?rovn? zat??en? lze dos?hnout pouze na n?kolik hodin ro?n?, ale kapacita elektr?rny nebo energetick?ho syst?mu mus? b?t dimenzov?na na ?pi?kov? zat??en?. Nav?c je nutn? p?ebytek nebo rezerva v?konu, aby bylo mo?n? vypnout jednotliv? nap?jec? jednotky ?dr?ba a opravit. Rezervn? v?kon by m?l b?t asi 25 % pln?ho v?konu instalovan? kapacita.

Efektivitu vyu?it? elektr?rny a energetick?ho syst?mu lze charakterizovat procentem skute?n? vyroben? elekt?iny (v kilowatthodin?ch) za rok k maxim?ln? mo?n? ro?n? produktivit? (ve stejn?ch jednotk?ch). Faktor zat??en? nem??e b?t roven 100 %, proto?e prostoje energetick?ch jednotek pro pl?novanou ?dr?bu a opravy v p??pad? havarijn? poruchy jsou nevyhnuteln?.

??innost elektr?rny.

Tepelnou ??innost uheln? elektr?rny lze p?ibl??it hmotnost? uhl? v kilogramech, kter? se sp?l? na v?robu jedn? kilowatthodiny elekt?iny. Tento ukazatel (m?rn? spot?eba paliva) trvale klesal z 15,4 kg/kWh ve 20. letech na 3,95 kg/kWh na po??tku 60. let, ale postupn? se zv??il a? na 4,6 kg/kWh do 90. let h. N?r?st je z velk? ??sti zp?soben zavle?en?m prachu kolektory a pra?ky plynu, kter? spot?ebuj? a? 10 % v?stupn?ho v?konu elektr?rny, a tak? p?echod na ?ist?? uhl? (s n?zk? obsah s?ry), pro kter? mnoho elektr?ren nebylo projektov?no.

V procentech nep?esahuje tepeln? ??innost modern? tepeln? elektr?rny 36 %, a to p?edev??m v d?sledku tepeln?ch ztr?t odv?d?n?ch v?fukov?mi plyny – zplodinami ho?en?.

U jadern?ch elektr?ren pracuj?c?ch na v?ce ne? n?zk? teploty a tlaky, o n?co ni??? celkov? ??innost – cca 32 %.

Za??zen? s plynovou turb?nou s kotlem na odpadn? teplo (vyv?je? p?ry vyu??vaj?c? teplo v?fukov?ch plyn?) a p??davnou parn? turb?nou mohou m?t ??innost vy??? ne? 40 %.

Tepeln? ??innost elektr?rny s parn? turb?nou je t?m v?t??, ??m vy??? jsou provozn? teploty a tlaky p?ry. Jestli?e na po??tku 20. stol tyto parametry byly 1,37 MPa a 260 °C, v sou?asnosti jsou pak b??n? tlaky nad 34 MPa a teploty nad 590 °C (JE pracuj? p?i ni???ch teplot?ch a tlac?ch ne? nejv?t?? tepeln? elektr?rny, nebo? normy omezuj? max. p??pustn? teplota aktivn? z?na reaktoru).

V modern?ch elektr?rn?ch s parn? turb?nou je p?ra, kter? se v turb?n? ??ste?n? odpracovala, odeb?r?na v jej?m mezilehl?m bod? k op?tovn?mu oh?evu (mezip?eh?ev) na po??te?n? teplotu, p?i?em? lze zajistit dva nebo v?ce stup?? op?tovn?ho oh?evu. P?ra z ostatn?ch m?st turb?ny je odv?d?na k p?edeh??v?n? nap?jec? vody dod?van? do parogener?toru. Takov? opat?en? v?razn? zvy?uj? tepelnou ??innost.

Ekonomika elektroenergetiky.

Tabulka uv?d? orienta?n? ?daje o spot?eb? elekt?iny na obyvatele v n?kter?ch zem?ch sv?ta.

ELEKTR?RNY PARN? TURB?NY

Hlavn? pod?l celosv?tov? vyroben? elekt?iny tvo?? elektr?rny s parn?mi turb?nami na uhl?, topn? olej nebo zemn? plyn.

Parn? gener?tory.

Parogener?tor elektr?rny s parn? turb?nou na fosiln? paliva je koteln? jednotka s topeni?t?m, ve kter?m se spaluje palivo, odpa?ovac?mi plochami, v jejich? potrub? se voda p?em??uje na p?ru, p?eh??va?em, kter? zvy?uje teplotu p?ry p?ed jej?m vstupem do turb?na na hodnoty do 600°C, mezilehl? (sekund?rn?) p?eh??v?ky pro doh?ev p?ry ??ste?n? spot?ebovan? v turb?n?, ekonomiz?r, ve kter?m je vstup nap?jec? voda je oh??v?n v?fukov?mi spalinami a p?edeh??va?em vzduchu, ve kter?m spaliny odevzd?vaj? sv? zbytkov? teplo vzduchu p?iv?d?n?mu do pece.

Pro p??vod vzduchu pot?ebn?ho pro spalov?n? do topeni?t? se pou??vaj? ventil?tory, kter? v n?m vytv??ej? um?l? nebo nucen? tah. V n?kter?ch parogener?torech vznik? tah v?fukov? ventil?tory(odsava?e kou?e), v ostatn?ch - p??vodn? (tlakov?), a nej?ast?ji oboj?, kter? zaji??uje tzv. vyv??en? trakce s neutr?ln? tlak v peci.

P?i spalov?n? paliva vznikaj? neho?lav? slo?ky, jejich? obsah m??e dosahovat 12–15 % z celkov?ho objemu ?ivi?n?ch a 20–50 % hn?d? uhl?, usadit se na podlaze spalovac? komora ve form? strusky nebo such?ho popela. Zbytek proch?z? pec? ve form? prachu, kter? se m? p?ed vypu?t?n?m do atmosf?ry o?istit od spalin. ?i?t?n? prachu a popela se prov?d? pomoc? cyklon? a elektrostatick?ch odlu?ova??, ve kter?ch se prachov? ??stice nab?jej? a ukl?daj? na sb?rn? dr?ty nebo desky s n?bojem opa?n?ho znam?nka.

P?edpisy pro nov? elektr?rny omezuj? emise nejen pevn?ch ??stic, ale tak? oxidu si?i?it?ho. Proto jsou bezprost?edn? p?ed kom?nem v plynov?ch kan?lech um?st?ny chemick? pra?ky, ?asto instalovan? za elektrostatick?mi odlu?ova?i. V pra?k?ch (mokr?ch nebo such?ch) s r?zn?mi chemick? procesy s?ra se odstra?uje z v?fukov?ch plyn?.

Vzhledem k vysok?mu po?adovan?mu stupni ?i?t?n? od prachu a popela se v sou?asnosti pou??vaj? i l?tkov? kapsov? filtry s prot?ep?v?n?m a zp?tn?m proplachem, obsahuj?c? stovky velk?ch l?tkov?ch s??k? - filtra?n?ch prvk?.

Elektrick? gener?tory.

Elektrick? strojn? gener?tor je poh?n?n t. zv. prim?rn? pohon, jako je turb?na. Oto?n? h??del taha?e je spojen spojkou s h??del? elektrick?ho gener?toru, kter? obvykle nese magnetick? p?ly a budic? vinut?. Magnetick? pole proudu vytvo?en?ho v bud?c?m vinut? mal?m pomocn?m gener?torem nebo polovodi?ov?m za??zen?m (budi?em) k?i?uje vodi?e vinut? statoru (stacion?rn? kostra gener?toru), d?ky ?emu? se v tomto vinut? indukuje st??dav? proud, kter? je odstran?n z v?stupn?ch svorek gener?toru. Velk? t??f?zov? gener?tory produkuj? t?i samostatn?, ale koordinovan? proudy ve t?ech samostatn?ch soustav?ch vodi??, na kter?ch nap?t? dosahuje 25 kV. Vodi?e jsou napojeny na t??f?zov? zvy?ovac? transform?tor, z jeho? v?stupu je elekt?ina p?en??ena t??f?zov?m veden?m vysok?ho nap?t? do odb?rn?ch st?edisek.

V?konn? modern? turbogener?tory maj? uzav?en? ventila?n? syst?m s vod?kem jako chladic?m plynem. Vod?k nejen odeb?r? teplo, ale tak? sni?uje aerodynamick? ztr?ty. Pracovn? tlak vod?k je od 0,1 do 0,2 MPa. Pro intenzivn?j?? chlazen? gener?toru lze vod?k p?iv?d?t i pod tlakem do dut?ch vodi?? statoru. U n?kter?ch model? gener?tor? jsou vinut? statoru chlazena vodou.

Za ??elem zv??en? ??innosti chlazen? a zmen?en? velikosti gener?toru prob?h? v?zkum mo?nosti vytvo?en? gener?toru chlazen?ho kapaln?m heliem.

Parn? turb?ny.

P?ra z p?eh??v?k? parogener?toru, kter? vstupuje do turb?ny, proch?z? soustavou profilovan?ch vstupn?ch trysek (tryskov?ho apar?tu). V tomto p??pad? se tlak a teplota p?ry sn??? a rychlost se v?razn? zv???. Vysokorychlostn? proudy p?ry nar??ej? na korunu pracovn?ch lopatek (s aerodynamick?m profilem) namontovan?ch na rotoru turb?ny a energie p?ry se p?em??uje na rota?n? energii rotoru.

P?ra proch?z? ?adou veden? a pracovn?ch lamelov?ch m???ek, dokud jej? tlak neklesne na p?ibli?n? 2/3 atmosf?rick?ho tlaku a teplota neklesne na ?rove? (32-38 °C), co? je minimum nutn? k zabr?n?n? kondenzace p?ry.

Na v?stupu z turb?ny p?ra obt?k? svazky trubek kondenz?toru, kter?mi se ?erp? studen? voda, a odevzd?v? teplo vod? a kondenzuje, d?ky ?emu? je zde udr?ov?no m?rn? vakuum. Kondenz?t, kter? se hromad? na dn? kondenz?toru, je od?erp?v?n ?erpadly a po pr?chodu ?adou topn?ch had? se vrac? do parogener?toru, aby se cyklus znovu spustil. P?ra pro tyto topn? spir?ly se odeb?r? r?zn? body parn? cesta turb?ny s v?ce a v?ce vysok? teplota podle n?r?stu teploty zp?tn?ho toku kondenz?tu.

Proto?e kondenz?tor vy?aduje velk? mno?stv? vody, je vhodn? stav?t velk? tepeln? elektr?rny v bl?zkosti velk?ch vodn?ch ploch. Pokud jsou z?soby vody omezen?, stav? se chladic? v??e. V chladic? v??i je voda pou??van? ke kondenzaci p?ry v kondenz?toru ?erp?na do horn? ??sti v??e, odkud st?k? po ?etn?ch p?ep??k?ch a ???? se v tenk? vrstv? na velkou plochu. Vzduch vstupuj?c? do v??e stoup? v d?sledku p?irozen?ho tahu nebo nucen?ho tahu vytvo?en?ho v?konn? fanou?ci. Pohyb vzduchu urychluje odpa?ov?n? vody, kter? se odpa?ov?n?m ochlazuje. V tomto p??pad? se ztrat? 1–3 % chladic? vody a odch?z? ve form? oblaku p?ry do atmosf?ry. Ochlazen? voda se p?iv?d? zp?t do kondenz?toru a cyklus se opakuje. Chladic? v??e se pou??vaj? i v p??padech, kdy se voda odeb?r? z vodojemu, aby nedoch?zelo k ukl?d?n? odpadu tepl? voda do p??rodn? vodn? n?dr?e.

V?kon nejv?t??ch parn?ch turb?n dosahuje 1600 MW. Etapy vysok?, st?edn? a n?zk? tlak lze prov?d?t na jednom rotoru a pak se turb?na naz?v? jednoh??delov?. Velk? turb?ny se v?ak ?asto vyr?b?j? ve dvouh??delov?m proveden?: mezistupn? a n?zkotlak? stupn? jsou namontov?ny na rotoru odd?len?m od stupn?. vysok? tlak. Maxim?ln? teplota P?ra p?ed turb?nou z?vis? na typu oceli pou?it? pro parn? potrub? a p?eh??v?ky a m? typicky 540–565 °C, ale m??e dosahovat a? 650 °C.

Regulace a ??zen?.

V prvn? ?ad? je nutn? p?esn? udr?ovat standardn? frekvenci generovan?ho st??dav?ho proudu. Frekvence proudu z?vis? na ot??k?ch h??dele turb?ny a gener?toru, a proto je nutn? regulovat pr?tok (pr?tok) p?ry na vstupu do turb?ny pln? v souladu se zm?nami vn?j??ho zat??en?. K tomu slou?? velmi p?esn? po??ta?em ??zen? regul?tory p?sob?c? na vstupn? regula?n? ventily turb?ny. Mikroprocesorov? ovlada?e koordinuj? pr?ci r?zn?ch jednotek a subsyst?m? elektr?rny. Po??ta?e um?st?n? v centr?ln?m dispe?inku automaticky spou?t?j? a zastavuj? parn? kotle a turb?ny a zpracov?vaj? data z v?ce ne? 1000 r?zn?ch m?st elektr?rny. Automatizovan? syst?my??dic? syst?my (ACS) sleduj? synchronismus provozu v?ech elektr?ren energetick? soustavy a reguluj? frekvenci a nap?t?.

OSTATN? TYPY ELEKTR?RNY

Vodn? elektr?rny.

P?ibli?n? 23 % elekt?iny na cel?m sv?t? je vyr?b?no vodn?mi elektr?rnami. P?em??uj? kinetickou energii padaj?c? vody na mechanickou energii ot??en? turb?ny a turb?na poh?n? gener?tor elektrick?ho proudu stroje. V Itaipu na ?ece je instalov?na nejv?t?? vodn? elektr?rna na sv?t?. Parana, kde odd?luje Paraguay a Braz?lii. Jeho v?kon je 750 MW. Celkem 18 takov?ch jednotek bylo instalov?no na VE Itaipu.

Vodn? elektr?rny (PSPP) jsou vybaveny bloky (hydraulick? a elektrick? stroje), kter? jsou svou konstrukc? schopn? provozu jak v turb?nov?m, tak v ?erpac?m re?imu. V dob? n?zk? z?t??e PSPP, spot?ebov?vaj?c? elekt?inu, ?erp? vodu z doln? n?dr?e do horn? a b?hem hodin zv??en? z?t??e v energetick? soustav? vyu??v? akumulovanou vodu k v?rob? ?pi?kov? energie. Doba spu?t?n? a zm?ny re?imu je n?kolik minut.

Instalace plynov?ch turb?n.

GTU jsou pom?rn? ?iroce pou??v?ny u mal?ch elektr?ren ve vlastnictv? obc? nebo pr?myslov?ch podnik?, stejn? jako u "?pi?kov?ch" (z?lo?n?ch) jednotek - u velk?ch elektr?ren. Topn? olej pop? zemn? plyn a plyn o vysok? teplot? a vysok?m tlaku p?sob? na kola turb?ny v podstat? stejn? jako p?ra v parn? turb?n?. Rotuj?c? rotor plynov? turb?ny poh?n? tak? elektrick? gener?tor vzduchov? kompresor, kter? p?iv?d? vzduch pot?ebn? pro spalov?n? do spalovac? komory. P?ibli?n? 2/3 energie absorbuje kompresor; hork? v?fukov? plyny po vypou?t?n? turb?ny do kom?n. Z tohoto d?vodu nen? ??innost za??zen? s plynovou turb?nou p??li? vysok?, ale investi?n? n?klady jsou tak? mal? ve srovn?n? s parn?mi turb?nami stejn?ho v?konu. Pokud je plynov? turb?na pou??v?na pouze n?kolik hodin ro?n? ve ?pi?k?ch, pak jsou vysok? provozn? n?klady kompenzov?ny n?zk?mi investi?n?mi n?klady, tak?e pou?it? plynov? turb?ny k zaji?t?n? a? 10 % celkov?ho v?konu elektr?rny je ekonomick?. provediteln?.

V kombinovan?ch paroplynov?ch elektr?rn?ch (CCP) nesm??uj? vysokoteplotn? spaliny plynov? turb?ny do kom?na, ale do kotle na odpadn? teplo, kter? vyr?b? p?ru pro parn? turb?na. ??innost takov? instalace je vy??? ne? ??innost nejlep?? parn? turb?ny, br?no samostatn? (asi 36 %).

Elektr?rny se spalovac?mi motory.

M?stsk? a pr?myslov? elektr?rny ?asto vyu??vaj? k pohonu gener?tor? naftov? a benzinov? spalovac? motory.

Spalovac? motory maj? n?zkou ??innost, co? souvis? se specifiky jejich termodynamick?ho cyklu, ale tato nev?hoda je kompenzov?na n?zk?mi investi?n?mi n?klady. V?kon nejv?t??ch dieselov?ch motor? je asi 5 MW. Jejich v?hodou je mal? velikost, kter? umo??uje jejich pohodln? um?st?n? vedle energetick?ho syst?mu v obci nebo v tov?rn?. Nevy?aduj? velk? mno?stv? voda, proto?e nen? nutn? kondenzovat v?fukov? plyny; dost na chlazen? v?lc? a mazac?ho oleje. V instalac?ch s velk?m po?tem dieselov?ch motor? pop? benzinov? motory jejich v?fukov? plyny jsou shroma??ov?ny v kolektoru a odv?d?ny do parogener?toru, co? v?razn? zvy?uje celkovou ??innost.

Jadern? elektr?rny.

V jadern?ch elektr?rn?ch se elekt?ina vyr?b? stejn? jako v klasick?ch tepeln?ch elektr?rn?ch spaluj?c?ch fosiln? paliva – pomoc? elektrick?ch strojn?ch gener?tor? poh?n?n?ch parn?mi turb?nami. P?ra se zde ale vyr?b? ?t?pen?m izotop? uranu nebo plutonia v pr?b?hu ??zen? ?et?zov? reakce prob?haj?c? v nukle?rn? reaktor. Chladivo cirkuluj?c? chladic? cestou aktivn? z?ny reaktoru odeb?r? uvoln?n? reak?n? teplo a je p??mo nebo prost?ednictv?m v?m?n?k? tepla vyu??v?no k v?rob? p?ry, kter? je p?iv?d?na do turb?n.

Kapit?lov? n?klady na v?stavbu jadern? elektr?rny jsou extr?mn? vysok? ve srovn?n? s elektr?rnou na fosiln? paliva stejn? kapacity, v pr?m?ru kolem 3 000 USD/kWh ve Spojen?ch st?tech, zat?mco u uheln?ch elektr?ren 600 USD/kWh. Ale jadern? elektr?rny spot?ebov?vaj? velmi mal? mno?stv? jadern?ho paliva, co? m??e b?t velmi v?znamn? pro zem?, kter? by jinak musely konven?n? palivo dov??et. JADERN? ?t?pen?; JADERN? ENERGIE; LODN? ENERGETICK? ZA??ZEN? A MOTORY.

Sol?rn?, v?trn?, geoterm?ln? elektr?rny.

Slune?n? energie je p?em??ov?na p??mo na elekt?inu pomoc? polovodi?ov?ch fotovoltaick?ch gener?tor? proudu, ale kapit?lov? n?klady na tyto m?ni?e a jejich instalaci jsou takov?, ?e n?klady na instalovan? v?kon jsou n?kolikan?sobn? vy??? ne? u tepeln?ch elektr?ren. Existuje ?ada velk?ch provozovan?ch sol?rn?ch elektr?ren; nejv?t?? z nich s kapacitou 1 MW se nach?z? v Los Angeles (Kalifornie). Konverzn? pom?r je 12–15 %. sol?rn? radiace lze tak? pou??t k v?rob? elekt?iny koncentrov?n?m slune?n? paprsky s pomoc? velk? syst?m zrcadla, ovl?dan? po??ta?em, na parogener?tor instalovan? v jeho st?edu na v??i. Poloprovozn? za??zen? tohoto druhu o v?konu 10 MW bylo postaveno v ks. Nov? Mexiko. Sol?rn? elektr?rny ve Spojen?ch st?tech vyrob? ro?n? asi 6,5 milionu kWh.

Stavitel? 4 MW v?trn?ch farem postaven?ch v USA ?elili mnoha v?zv?m kv?li jejich slo?itosti a velk? velikosti. V Kalifornii byla postavena ?ada „v?trn?ch pol?“ se stovkami mal?ch v?trn?ch turb?n zapojen?ch do m?stn? elektrick? s?t?. V?trn? elektr?rny se vyplat? pouze v p??pad?, ?e je rychlost v?tru vy??? ne? 19 km/h a v?tr fouk? v?cem?n? neust?le. Bohu?el jsou velmi hlu?n?, a proto je nelze um?stit v bl?zkosti osad.

O geoterm?ln? energii pojedn?v? ?l?nek ENERGETICK? ZDROJE.

P?ENOS S?LY

Elekt?ina generovan? gener?torem je vedena do stup?ovit?ho transform?toru p?es masivn?, tuh? m?d?n? nebo hlin?kov? vodi?e naz?van? p??pojnice. P??pojnice ka?d? ze t?? f?z? ( viz v??e) je izolov?n v samostatn?m kovov?m pl??ti, kter? je n?kdy napln?n izola?n?m plynem SF6 (fluorid s?rov?).

Transform?tory zvy?uj? nap?t? na hodnoty pot?ebn? pro efektivn? p?enos elekt?iny na velk? vzd?lenosti.

Gener?tory, transform?tory a p??pojnice jsou propojeny pomoc? vysokonap??ov?ch odpojovac?ch za??zen? - ru?n?ch a jisti?e umo??uj?c? izolovat za??zen? pro opravu nebo v?m?nu a chr?nit je p?ed proudy zkrat. Ochranu proti zkratov?m proud?m zaji??uj? jisti?e. U olejov?ch jisti?? oblouk, kter? vznik? p?i rozepnut? kontakt?, zhasne v oleji. U vzduchov?ch jisti?? je oblouk vyfukov?n stla?en?m vzduchem nebo je aplikov?no „magnetick? ofukov?n?“. Nejnov?j?? obloukov? zh??ec? jisti?e vyu??vaj? izola?n? vlastnosti plynu SF6.

Elektrick? tlumivky se pou??vaj? k omezen? s?ly zkratov?ch proud?, kter? mohou nastat p?i nehod?ch na elektrick?ch veden?ch. Reaktor je induktor s n?kolika z?vity masivn?ho vodi?e, zapojen? do s?rie mezi zdroj proudu a z?t??. Sni?uje proud na ?rove? p?ijatelnou pro jisti?.

Z ekonomick?ho hlediska se jako nejv?hodn?j?? na prvn? pohled jev? otev?en? um?st?n? v?t?iny vysokonap??ov?ch autobus? a vysokonap??ov?ch za??zen? elektr?rny. St?le v?ce se v?ak pou??vaj? kovov? sk??n? s izolac? SF6. Takov? za??zen? je extr?mn? kompaktn? a zabere 20kr?t m?n? prostoru ne? ekvivalent otev?en?. Tato v?hoda je velmi v?znamn? v p??padech, kdy jsou n?klady vysok?. Pozemek nebo kdy? je pot?eba zv??it kapacitu st?vaj?c?ho vnit?n?ho rozvad??e. Nav?c dal?? spolehlivou ochranu??douc? tam, kde m??e doj?t k po?kozen? za??zen? v d?sledku siln?ho zne?i?t?n? ovzdu??.

Pro p?enos elekt?iny na d?lku, vzduchem a kabelov? veden? elektrick? p?enosov? veden?, kter? spolu s elektrick?mi rozvodnami tvo?? elektrick? s?t?. hol? dr?ty nadzemn? elektrick? veden? zav??en? pomoc? izol?tor? na podp?r?ch. Podzemn? kabelov? p?enosov? linky jsou ?iroce pou??v?ny p?i v?stavb? energetick?ch s?t? ve m?stech a obc?ch. pr?myslov? podniky. Jmenovit? nap?t? nadzemn?ch p?enosov?ch veden? - od 1 do 750 kV, kabel - od 0,4 do 500 kV.

DISTRIBUCE ENERGIE

Na trafostanice nap?t? je postupn? sni?ov?no na ?rove? nezbytnou pro distribuci do energetick?ch center a nakonec k jednotliv?m spot?ebitel?m. Veden? vysok?ho nap?t? p?es jisti?e je p?ipojeno k p??pojnici rozvodny. Zde je nap?t? sn??eno na hodnoty nastaven? pro hlavn? s??, distribuuj?c? elekt?inu po ulic?ch a silnic?ch. Nap?t? hlavn? s?t? m??e b?t od 4 do 46 kV.

V trafostanic?ch hlavn? s?t? je energie odbo?ena do distribu?n? s?t?. S??ov? nap?t? pro dom?c? a komer?n? spot?ebitele se pohybuje mezi 120 a 240 V. Velc? pr?myslov? spot?ebitel? mohou p?ij?mat elekt?inu a? do 600 V a tak? z v?ce vysok?ho nap?t?- na samostatn?m veden? od rozvodny. Distribu?n? (nadzemn? nebo kabelov?) s?? m??e b?t organizov?na ve hv?zdicov?m, kruhov?m nebo kombinovan?m sch?matu v z?vislosti na hustot? zat??en? a dal??ch faktorech. P?enosov? s?t? sousedn?ch elektroenergetick?ch spole?nost? b??n? pou?it? sjednoceny v jedin? s?ti.

Efektivita s?t? v re?imu maxim?ln? zat??en?:

kde DР с - celkov? ztr?ty ?inn?ho v?konu ve v?ech prvc?ch s?t? v re?imu maxim?ln?ho zat??en?

Pr?m?rn? v??en? ??innost s?t? za rok:

kde E je mno?stv? elekt?iny p?ijat? spot?ebiteli za rok.

%.

Ob? ??innosti s?t? p?esahuj? 97 % (ztr?ty energie nep?esahuj? 3 %), co? je z hlediska ??innosti s?t? p?ijateln?.

Kalkulace n?klad? na p?enos a distribuci elekt?iny.

N?klady na p?enos a distribuci elekt?iny s?t?:

N?klady na p?enos a distribuci jsou tedy 9,2 kopecks/kWh p?i cen? elekt?iny 1 rub/kWh (tedy 3 % z tarifu), co? je z hlediska ??innosti s?t? p?ijateln?.

Z?V?R

P?i v?voji tohoto projektu kurzu byla vyvinuta optim?ln? verze elektrick? s?t?.

Z n?kolika variant byly vybr?ny dv? r?zn? varianty s?t?, a to sch?ma radi?ln? s?t? a sch?ma s?t? s prstencovou ??st?. Z proveden? studie proveditelnosti vyplynulo, ?e z hlediska provozn? efektivity je nejv?hodn?j?? radi?ln? sch?ma s?t?.

Nap?t? navr?en? s?t? je 110-220 kV. Nap?jen? je nap?jeno z rozvodny A. Z?t??ov? prostor se skl?d? ze t?? rozvoden, ze kter?ch jsou nap?jeny spot?ebi?e prvn?, druh? a t?et? kategorie.

Spolehlivost nap?jen? je zaji?t?na polo?en?m dvouokruhov?ch veden? a instalac? dvou transform?tor? na ka?d? rozvodn?. Pro veden? 220 kV byly vybr?ny ocelov? dvouokruhov? podp?ry a dvouokruhov? (na veden? 110 kV) ?elezobetonov? podp?ry. Pr??ezy vodi?? veden? byly zvoleny s ohledem na ekonomickou proudovou hustotu a testov?ny proti povolen?mu p?et??ovac?mu proudu.

Kvalitn? elektrick? energie, po?adovan? GOST 13109-97, je zaji?t?n pomoc? p?ep?na?? odbo?ek pod zat??en?m pro v?echny transform?tory a pou?it?m line?rn?ch ??dic?ch transform?tor? LTDN-40000 na n?zkonap??ov?ch sb?rnic?ch PS 2. Pro s?? byly vybr?ny n?sleduj?c? transform?tory: ATDCTN 125000/220/110 - pro rozvodnu k?i?ovatky,

TRDN-25000/110 - pro PS1, TDN-10000/110 - pro PS3.

Ust?len? re?imy byly vypo?teny pomoc? programu "Energy". P?i anal?ze z?skan?ch v?sledk? bylo zji?t?no, ?e navr?en? s?? spl?uje po?adavky na ni.

Pro kontrolu spr?vnosti v?po?tu byla vypracov?na bilance ?inn?ho a jalov?ho v?konu pro maxim?ln? a minim?ln? re?im.

Na z?klad? v?sledk? mechanick?ho v?po?tu vodi?? 110 kV p?enosov?ho veden? spojuj?c?ho SS2 a SS3 byly PB 110-8 podp?ry vysok? 24,5 metru s rozp?t?m 200 metr? a v??kou 14,7 metru ke spodn? traverze s polymerov?mi izol?tory. vybran?.

Na z?klad? studie proveditelnosti byly z?sk?ny n?sleduj?c? s??ov? indik?tory:

1. Celkov? kapit?lov? investice s?t? DO S?T? = 3317600 tis?c rubl?.

2. Celkov? n?klady na provoz s?t? A ? =48236,406 tis?c rubl?/rok.

3. V?kon a energetick? ztr?ty v s?ti DP ? =2,86 MW, DE=10574,426 MWh.

4. N?klady na p?enos energie b = 9,2 kop/kWh.

5. ??innost s?t? =98 %.

Vzhledem k tomu, ?e zvolen? varianta elektrick? s?t? vyhovuje po?adavk?m na ni kladen?m, pova?ujeme ji za optim?ln?.

Bibliografie

1. Pr?vodce designem elektrick? s?t?. Editoval D.L. Faibisovich. - M.: Nakladatelstv? NC ENAS, 2005 - 320 s. nemocn?.

2. Pravidla pro instalaci elektroinstalace. - 7. vyd., revidov?no. a dopl?kov? – M.: Energoatomizdat, 2003. – 648 s.

3. Volba v?konov?ch transform?tor? rozvoden energetick?ch soustav a pr?myslov?ch podnik? s p?ihl?dnut?m k povolen? zat??en?. Sm?rnice. B.Ya. Prakhin. - Ivanovo; IEI, 1999

4. Tutorial za kurzovou pr?ci "projektov?n? elektrick? s?t?". A.E. Arzhannikovov?, T.Yu. Mingaleva. - Ivanovo; 2014

5. Sm?rnice pro v?po?et ust?len?ch re?im? v kurzu projektov?n? elektrick?ch s?t?. Bushueva O.A., Parfenycheva N.N. - Ivanovo: IGEU, 2004.

Nejprve se vrhneme do teorie, pro?teme si odbornou literaturu, kde zjist?me, jak se ??innost m???. ??innost (koeficient v?konu) je pom?r u?ite?n? pr?ce k vynalo?en? energii. ??innost je bezrozm?rn? veli?ina a ?asto se m??? v procentech. Ve vzorc?ch je ??innost ozna?ena p?smenem "Etta": \u003d A / Q, kde A je vynalo?en? pr?ce a Q je u?ite?n? teplo. Na z?klad? z?kona zachov?n? energie je ??innost v?dy men?? nebo rovna jedn?, to znamen?, ?e nelze z?skat u?ite?n?j?? pr?ci, ne? je vynalo?en? energie, neexistuj? kotle se 100% ??innost?, kter? by nic neoh??valy ale voda. Ani elektrick? kotel, kde nen? kom?n a topn? t?leso je um?st?no p??mo v oh??van? chladic? kapalin?, nem??e poskytnout 100% v?sledek, proto?e ??st energie je vynalo?ena na sekund?rn? ??ely - vyt?p?n? kovov? ??sti bojler, oh?ev dr?tu z kotle do z?suvky atp.

Pojem ??innosti p??mo souvis? s pojmy energie a v?kon. U topn?ch spot?ebi?? je energetick? obsah nebo tepeln? obsah (kWh) pojem souvisej?c? s mno?stv?m paliva (d?evo, plyn, elekt?ina) a v?kon (kW) je pojem souvisej?c? s rozm?ry plamene (rozm?ry topn? t?leso) a rychlost spalov?n? paliva.

??innost kotle, kamen nebo krbu je d?na pom?rem mno?stv? uvoln?n? energie k mno?stv? uvoln?n? energie vyu?it? v praxi. Nap??klad ??innost kotel na tuh? paliva charakterizuje, jakou ??st (v %) z celkov?ho energetick?ho obsahu d?eva lze sm??ovat p?i jeho spalov?n? na oh?ev vody v topn?m syst?mu v pom?ru k energii, kter? ?la na jin? ??ely, nap?. na oh?ev kom?na, vzduch v ??st d?eva z?st?v? nesp?len? ve form? uhl?, pop?lku, neho?lav?ch plyn?.

Pojem ztr?ty je tak? spojen s hodnotou ??innosti. Nap??klad pokud ztr?ty spaliny(tj. mno?stv? energie ztracen? spalinami) je 20 %, ??innost oh??va?e pak m??e b?t maxim?ln? 80 %. Celkov? ??innost je sou?tem dvou veli?in: ??innosti spalov?n? a ztr?ty spalin.

Pokud je nap??klad ??innost spalov?n? 90 % a ztr?ty spalin 20 %, pak bude celkov? ??innost tohoto ohni?t? rovna

0,9 * (1 – 0,2) = 72%.

Faktor ??innosti je vlastn? nejen topn?mu za??zen?. Topn? syst?m jako celek m? tak? ??innost a tento ukazatel ?asto „trp?“ a ru?? ve?kerou pr?ci na ?spor?ch energie. ??innost topn?ho syst?mu jako celku ukazuje, kolik energie tepl? vody je vynalo?eno na oh?ev vzduchu v m?stnosti, kterou vyt?p?te, v pom?ru k energii, kter? oh??v? potrub?, st?ny, vzduch, kter? nen? t?eba oh??vat atd. . ??innost topn?ho syst?mu lze zv??it nap?. proch?zej?c?m tepeln? izola?n?m potrub?m nevyt?p?n? prostory, sn??en?m vzd?lenosti od kotle ke koncov?mu bodu spot?eby energie, modernizac? topn?ho syst?mu.

Spot?eba energie na vyt?p?n? „nav?c“ ploch se naz?v? ztr?ty p?i p?enosu tepla. Pokud je nap??klad topn? spot?ebi? (s ??innost? 72 %) p?ipojen k topn?mu syst?mu, ve kter?m jsou ztr?ty p?enosu tepla 8 %, pak ??innost cel?ho topen? bude

0,72 * (1 – 0,08) = 66%.

P?i vyu?it? pln? ??innosti topn?ho syst?mu m??ete skute?n? po??tat po?adovan? mno?stv? palivo pro vyt?p?n? cel?ho objektu. Nap??klad pro vyt?p?n? bytov?ho domu o plo?e 380 m2 je m?s??n? pot?eba energie cca 13 500 kWh, pln? ??innost otopn? soustavy se bere jako 66 %, z ?eho? vypo??t?me skute?nou pot?ebu paliva:

13500 / 0,66 = 20500 kWh.

Pokud je energetick? obsah 1 kg d?eva p?ibli?n? 4 kWh, pak by m?s??n? dod?vka palivov?ho d?eva m?la b?t

20500 / 4 = 5125 kg,

t?ch. 8-10 m3 palivov?ho d?eva.

Dal?? sou??sti ??inn?ho topn?ho syst?mu

Pokud stoj?te p?ed ?kolem rychle oh??t vzduch v m?stnostech domu, mus?te mluvit o ??innosti topn?ho syst?mu. A to nen? o topn?m za??zen?, ale o za??zen?, kter? vyu??v? energii chladic? kapaliny k oh?evu vzduchu - radi?tory, syst?my podlahov?ho vyt?p?n? atd. ??m rychleji bude radi?tor produkovat v?m?nu tepla mezi vodou a vzduchem, t?m efektivn?j?? bude cel? syst?m jako celek.

P??tomnost ??inn?ho topn?ho syst?mu p?in??? krom? „radost?“ tak? „probl?my“. Je p?ece pot?eba zajistit, aby se radi?tor, kter? p?em??uje teplo vody na tepl? vzduch, s?m neochlazoval a aby voda na v?stupu z radi?toru nebyla p??li? studen?, jinak bude kotel pracovat na opot?eben? a to je nep?ijateln?. V t?chto „probl?mech“ je to velk? pomoc ob?hov? ?erpadlo, udr?uj?c? takovou rychlost cirkulace vody, kter? umo?n? udr?et radi?tory ve spr?vn? poloze teplotn? re?im a vra?te vodu do kotle nep?echlazenou.

Zde je to okam?it? eliminov?no cel? ?ada topn? syst?my zalo?en? na p?irozen? ob?h chladic? kapalina. Tyto syst?my jsou neefektivn?. Jsou neefektivn? p?edev??m kv?li sv? setrva?nosti: zde rychlost cirkulace p??mo z?vis? na teplot? vody. Nejprve po?k?me, a? se voda v bojleru oh?eje, jak se zah?eje, za?ne se pomalu pohybovat stoupa?kou nahoru a odtud p?es radi?tory. Ale kdy? se k nim dostanete, proces se op?t zpomal?: hork? voda v chladi?i je naho?e, nespadne, dokud nevychladne. Jak? je zde ??innost?

Tak?e jsme na to p?i?li - zapnut?m ob?hov?ho ?erpadla jsme odstranili v?echny p?irozen? z?tky spojen? s rozd?lem teplot. Nyn? v na?em syst?mu cirkuluje jak?koli voda - studen?, hork?, velmi studen? a velmi hork?, bez ohledu na to, zda se stihla ochladit nebo oh??t - voda jde do syst?mu a vrac? se zp?t do kotle stejnou rychlost?.