V procese pohybu n?bojov v uzavretom okruhu p?sob? zdroj pr?du ur?it? pr?cu. M??e to by? u?ito?n? a ?pln?. V prvom pr?pade pr?dov? zdroj pri vykon?van? pr?ce pohybuje n?bojmi vo vonkaj?om okruhu a v druhom pr?pade sa n?boje pohybuj? v celom okruhu. V tomto procese ve?k? v?znam m? ??innos? zdroja pr?du, definovan? ako pomer vonkaj?ieho a celkov?ho odporu obvodu. Ak je vn?torn? odpor zdroja a vonkaj?? odpor z??a?e rovnak?, polovica v?etk?ho v?konu sa strat? v samotnom zdroji a druh? polovica sa uvo?n? pri z??a?i. V tomto pr?pade koeficient u?ito?n? akcia bude 0,5 alebo 50 %.

??innos? elektrick?ho obvodu

Uva?ovan? ??innos? s?vis? predov?etk?m s fyzik?lnych veli??n charakterizuj?ce mieru premeny alebo prenosu elektriny. Medzi nimi je na prvom mieste v?kon, meran? vo wattoch. Na jeho defin?ciu existuje nieko?ko vzorcov: P = U x I = U2/R = I2 x R.

V elektrick?ch obvodoch m??e by? in? v?znam nap?tie a n?boj a vykonan? pr?ca je tie? v ka?dom pr?pade in?. Ve?mi ?asto je potrebn? odhadn?? r?chlos? prenosu alebo premeny elektriny. T?to r?chlos? je elektrickej energie zodpovedaj?cej pr?ci vykonanej za ur?it? ?asov? jednotku. Vo forme vzorca bude tento parameter vyzera? takto: P=A/?t. Preto sa pr?ca zobraz? ako s??in v?konu a ?asu: A=P??t. Mernou jednotkou pre pr?cu je .

Na ur?enie ??innosti zariadenia, stroja, elektrick?ho obvodu alebo in?ho podobn?ho syst?mu z h?adiska v?konu a pr?ce sa pou??va ??innos? - ??innos?. T?to hodnota je definovan? ako pomer u?ito?nej energie vynalo?enej k Celkom energie vstupuj?cej do syst?mu. ??innos? je ozna?en? symbolom i a matematicky definovan? ako vzorec: i \u003d A / Q x 100 % \u003d [J] / [J] x 100 % \u003d [%], v ktorom A je vykonan? pr?ca spotrebite?om, Q je energia dan? zdrojom. V s?lade so z?konom zachovania energie je hodnota ??innosti v?dy rovn? jednotke alebo ni??ia. To znamen?, ?e u?ito?n? pr?ca nem??e presiahnu? mno?stvo energie vynalo?enej na jej dokon?enie.

Zis?uj? sa teda straty v?konu v akomko?vek syst?me alebo zariaden?, ako aj stupe? ich u?ito?nosti. Napr?klad vo vodi?och vznikaj? straty v?konu, ke? elektriny?iasto?ne premenen? na tepeln? energiu. V??ka t?chto str?t z?vis? od odporu vodi?a, nie s? neoddelite?nou s??as?ou u?ito?n? pr?ca.

Existuje rozdiel, vyjadren? vzorcom ?Q=A-Q, ktor? jasne ukazuje stratu v?konu. Tu je ve?mi jasne vidite?n? vz?ah medzi rastom v?konov?ch str?t a odporom vodi?a. Najv?raznej??m pr?kladom je ?iarovka, ktorej ??innos? nepresahuje 15%. Zvy?n?ch 85 % energie sa premen? na tepeln?, teda na infra?erven? ?iarenie.

Ak? je ??innos? zdroja pr?du

Uva?ovan? efektivita celku elektrick? obvod, umo??uje lep?ie pochopi? fyzik?lnu podstatu ??innosti zdroja pr?du, ktor?ho vzorec sa tie? sklad? z r?znych veli??n.

V procese s?ahovania elektrick? n?boje v uzavretom elektrickom obvode vykon?va ur?it? pr?cu zdroj pr?du, ktor? sa l??i ako u?ito?n? a ?pln?. Po?as vykon?vania u?ito?nej pr?ce pr?dov? zdroj pohybuje n?bojmi vo vonkaj?om obvode. Pri plnej pr?ci sa n?boje pod vplyvom zdroja pr?du pohybuj? u? v celom okruhu.

Vo forme vzorcov sa zobrazuj? takto:

• U?ito?n? pr?ca - Apolesis = qU = IUt = I2Rt.
• Pln? pr?ca- ?pln? = qe = Iet = I2(R +r)t.

Na z?klade toho je mo?n? odvodi? vzorce pre u?ito?n? a celkov? v?kon zdroja pr?du:

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

V?sledkom je, ?e vzorec pre ??innos? zdroja pr?du m? nasleduj?cu formu:

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

Maxim?lny u?ito?n? v?kon sa dosiahne pri ur?itej hodnote odporu vonkaj?ieho obvodu v z?vislosti od charakterist?k zdroja pr?du a za?a?enia. Pozor si v?ak treba da? na nekompatibilitu maxima u?ito?n? sila a maxim?lnu efektivitu.

Sk?manie v?konu a ??innosti zdroja pr?du

??innos? zdroja pr?du z?vis? od mnoh?ch faktorov, ktor? je potrebn? zv??i? v ur?itom porad?.

Na ur?enie v s?lade s Ohmov?m z?konom existuje nasleduj?ca rovnica: i \u003d E / (R + r), v ktorej E je elektromotorick? sila zdroja pr?du a r je jeho vn?torn? odpor. to kon?tanty, ktor? nez?visia od premenliv?ho odporu R. S ich pomocou m??ete ur?i? u?ito?n? energiu spotrebovan? elektrick?m obvodom:

• W1 \u003d i x U \u003d i2 x R. Tu je R odpor spotrebite?a elektriny, i je pr?d v obvode ur?en? predch?dzaj?cou rovnicou.

Hodnota v?konu pomocou kone?n?ch premenn?ch sa teda zobraz? nasledovne: W1 = (E2 x R)/(R + r).

Ke??e ide o prechodn? premenn?, v tomto pr?pade m??e by? funkcia W1(R) analyzovan? pre extr?m. Na tento ??el je potrebn? ur?i? hodnotu R, pri ktorej bude hodnota prvej deriv?cie u?ito?n?ho v?konu spojen?ho s premenliv?m odporom (R) rovn? 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 tohto vzorca m??eme us?di?, ?e hodnota deriv?cie m??e by? nulov? len za jednej podmienky: odpor v?konov?ho prij?ma?a (R) od zdroja pr?du mus? dosiahnu? hodnotu vn?torn?ho odporu samotn?ho zdroja (R => r). Za t?chto podmienok sa hodnota ??innosti i ur?? ako podiel u?ito?n?ho a celkov?ho v?konu zdroja pr?du - W1/W2. Ke??e v maxim?lnom bode u?ito?n?ho v?konu bude odpor spotrebite?a energie zdroja pr?du rovnak? ako vn?torn? odpor samotn?ho zdroja pr?du, v tomto pr?pade bude ??innos? 0,5 alebo 50%.

?lohy pre aktu?lny v?kon a ??innos?

V?roba a rozvod elektriny.

V region?lnej (t.j. bl?zko energetick?ch zdrojov) elektr?rni sa elektrina vyr?ba naj?astej?ie altern?tormi elektrick?ch strojov. Na zn??enie str?t pri jeho prenose a distrib?cii sa nap?tie odoberan? na v?stupe gener?tora zvy?uje o trafostanicu. Elektrina sa potom prenesie do vedenia vysok?ho nap?tia elektrick? prenosov? vedenia (TL) na ve?k? vzdialenosti, ktor? mo?no mera? v stovk?ch kilometrov. K elektrick?mu prenosov?mu vedeniu je pripojen?ch nieko?ko distribu?n?ch stan?c, ktor? odv?dzaj? elektrinu do miestnych centier spotreby energie. Ke??e elektrina sa potom pren??a ulicami a ob?van?mi oblas?ami, nap?tie v rozvodniach sa kv?li bezpe?nosti op?? zni?uje pomocou transform?torov. Hlavn? sie?ov? vedenia s? napojen? na zni?ovacie transform?tory rozvodn?. Na vhodn?ch miestach tejto siete s? in?talovan? odbo?n? body pre distribu?n? sie? elektrick?ch spotrebite?ov.

Elektr?rne.

elektr?rne odli?n? typy nach?dza sa v r?zne miesta, m??u by? kombinovan? vysokonap??ov?mi prenosov?mi vedeniami do energetick?ho syst?mu. V tomto pr?pade sa predpoklad? kon?tantn? (z?kladn?) za?a?enie spotrebovan? po?as d?a jadrov? elektr?rne(JE), vysoko??inn? parn? turb?nov? tepeln? elektr?rne a elektr?rne (TPP a CHP), ako aj vodn? elektr?rne (VE). Po?as hod?n zv??en?ho za?a?enia s? na spolo?n? prenosov? sie? elektriza?nej s?stavy dodato?ne pripojen? pre?erp?vacie elektr?rne (PSPP), bloky s plynovou turb?nou (GTU) a menej efekt?vne tepeln? elektr?rne na fos?lne paliv?.

Nap?janie z energetick?ch syst?mov m? oproti nap?janiu z izolovan?ch elektr?rn? v?znamn? v?hody: zlep?uje sa spo?ahlivos? nap?jania, lep?ie sa vyu??vaj? energetick? zdroje oblasti, zni?uj? sa n?klady na elektrick? energiu v?aka naj?spornej?iemu rozlo?eniu z??a?e medzi elektr?r?ami, je zn??en? po?adovan? rezervn? v?kon at?.

vy?a?enos?.

Spotrebite?sk? z??a? sa l??i v z?vislosti od dennej doby, mesiaca v roku, po?asia a kl?my, geografickej polohy a ekonomick?ch faktorov.

Maxim?lnu (?pi?kov?) ?rove? za?a?enia je mo?n? dosiahnu? len nieko?ko hod?n v roku, ale kapacita elektr?rne alebo energetick?ho syst?mu mus? by? dimenzovan? na ?pi?kov? za?a?enie. Okrem toho je potrebn? prebytok alebo rezerva v?konu, aby bolo mo?n? vypn?? jednotliv? pohonn? jednotky ?dr?ba a opravova?. Rezervn? v?kon by mal by? pribli?ne 25 % pln?ho v?konu in?talovan? v?kon.

Efekt?vnos? vyu??vania elektr?rne a energetick?ho syst?mu mo?no charakterizova? percentom skuto?ne vyrobenej elektriny (v kilowatthodin?ch) za rok k maxim?lnej mo?nej ro?nej produktivite (v rovnak?ch jednotk?ch). Koeficient za?a?enia nem??e by? rovn? 100 %, preto?e odst?vka energetick?ch jednotiek na pl?novan? ?dr?bu a opravu v pr?pade havarijnej poruchy je nevyhnutn?.

??innos? elektr?rne.

Tepeln? ??innos? uho?nej elektr?rne sa d? pribl??i? hmotnos?ou uhlia v kilogramoch, ktor? sa sp?li na v?robu jednej kilowatthodiny elektriny. Tento ukazovate? (mern? spotreba paliva) neust?le klesal z 15,4 kg/kWh v 20. rokoch 20. storo?ia na 3,95 kg/kWh za?iatkom 60. rokov 20. storo?ia, no postupne sa zv??il na 4,6 kg/kWh do 90. rokov 20. storo?ia. kolektory a pr??ky plynu, ktor? spotrebuj? a? 10 % v?stupn?ho v?konu elektr?rne, ako aj prechod na ?istej?ie uhlie (s. n?zky obsah s?ry), pre ktor? mnoh? elektr?rne neboli projektovan?.

V percentu?lnom vyjadren? tepeln? ??innos? modernej tepelnej elektr?rne nepresahuje 36 %, najm? v d?sledku tepeln?ch str?t odv?dzan?ch v?fukov?mi plynmi – splodinami horenia.

Pre jadrov? elektr?rne pracuj?ce na viac ako n?zke teploty a tlaky, o nie?o ni??ia celkov? ??innos? - asi 32%.

Zariadenia s plynovou turb?nou s kotlom na odpadov? teplo (parogener?tor, ktor? vyu??va teplo v?fukov?ch plynov) a pr?davnou parnou turb?nou m??u ma? ??innos? vy??iu ako 40 %.

Tepeln? ??innos? elektr?rne s parnou turb?nou je t?m v???ia, ??m vy??ie s? prev?dzkov? teploty a tlaky pary. Ak na za?iatku 20. stor tieto parametre boli 1,37 MPa a 260 °C, vtedy s? v s??asnosti be?n? tlaky nad 34 MPa a teploty nad 590 °C (JE pracuj? pri ni???ch teplot?ch a tlakoch ako najv???ie tepeln? elektr?rne, ke??e normy limituj? max. pr?pustn? teplota jadro reaktora).

V modern?ch elektr?r?ach s parnou turb?nou sa para, ktor? sa ?iasto?ne spracuje v turb?ne, odober? v jej medzi?ahlom bode na op?tovn? ohriatie (medziprehriatie) na po?iato?n? teplotu, pri?om mo?no zabezpe?i? dva alebo viac stup?ov op?tovn?ho ohrevu. Para z in?ch miest turb?ny sa odv?dza na predhriatie nap?jacej vody priv?dzanej do gener?tora pary. Tak?to opatrenia v?razne zvy?uj? tepeln? ??innos?.

Ekonomika elektroenergetiky.

V tabu?ke s? uveden? orienta?n? ?daje o spotrebe elektriny na obyvate?a v niektor?ch krajin?ch sveta.

ELEKTR?RNE S PARN?MI TURB?NMI

Hlavn? podiel celosvetovo vyrobenej elektriny tvoria elektr?rne s parn?mi turb?nami na uhlie, vykurovac? olej alebo zemn? plyn.

Parn? gener?tory.

Parogener?tor elektr?rne s parnou turb?nou na fos?lne paliv? je kotol?a s pecou, v ktorej sa spa?uje palivo, odparovacie plochy, v ktor?ch potrubiach sa voda premie?a na paru, prehrieva?, ktor? zvy?uje teplotu pary pred jej vstupom do turb?na na hodnoty do 600°C, medzi?ahl? (sekund?rne) prehrieva?e na dohrievanie pary ?iasto?ne spotrebovanej v turb?ne, ekonomiz?r, v ktorom je vstup nap?jacia voda je ohrievan? v?fukov?mi spalinami a predhrieva?om vzduchu, v ktorom spaliny odovzd?vaj? svoje zvy?kov? teplo vzduchu priv?dzan?mu do pece.

Na priv?dzanie vzduchu potrebn?ho na spa?ovanie do pece sa pou??vaj? ventil?tory, ktor? v nej vytv?raj? umel? alebo n?ten? ?ah. V niektor?ch parogener?toroch sa vytv?ra ?ah v?fukov? ventil?tory(ods?va?e dymu), v in?ch - pr?vodn? (tlakov?), a naj?astej?ie oboje, ktor? zabezpe?uje tzv. vyv??en? trakcia s neutr?lny tlak v peci.

Pri spa?ovan? paliva nehor?av? zlo?ky, ktor?ch obsah m??e dosiahnu? 12–15 % z celkov?ho objemu bit?menov?ch a 20–50 % hned? uhlie, usadi? sa na podlahe spa?ovacej komory vo forme trosky alebo such?ho popola. Zvy?ok prech?dza pecou vo forme prachu, ktor? sa m? pred vypusten?m do atmosf?ry o?isti? od v?fukov?ch plynov. ?istenie prachu a popola sa vykon?va pomocou cykl?nov a elektrostatick?ch odlu?ova?ov, v ktor?ch sa prachov? ?astice nab?jaj? a ukladaj? na zbern? dr?ty alebo platne s n?bojom opa?n?ho znamienka.

Predpisy pre nov? elektr?rne obmedzuj? emisie nielen pevn?ch ?ast?c, ale aj oxidu siri?it?ho. Preto s? bezprostredne pred kom?nom v plynovodoch umiestnen? chemick? pr??ky, ?asto in?talovan? za elektrostatick?mi odlu?ova?mi. V pr??kach (mokr?ch alebo such?ch) s r?znymi chemick? procesy s?ra sa odstra?uje z v?fukov?ch plynov.

Kv?li vysok?mu po?adovan?mu stup?u ?istenia od prachu a popola sa v s??asnosti pou??vaj? aj l?tkov? vreckov? filtre s pretrep?van?m a sp?tn?m preplachom, obsahuj?ce stovky ve?k?ch l?tkov?ch vreciek - filtra?n?ch prvkov.

Elektrick? gener?tory.

Elektrick? strojov? gener?tor je poh??an? tzv. hnac? stroj, ako je turb?na. Oto?n? hriade? hnacieho stroja je spojen? spojkou s hriade?om elektrick?ho gener?tora, ktor? zvy?ajne nesie magnetick? p?ly a budiace vinutia. Magnetick? pole pr?du vytvoren?ho v budiacom vinut? mal?m pomocn?m gener?torom alebo polovodi?ov?m zariaden?m (budi?om) kri?uje vodi?e vinutia statora (stacion?rny r?m gener?tora), v?aka ?omu sa v tomto vinut? indukuje striedav? pr?d, ktor? sa odstr?ni z v?stupn?ch svoriek gener?tora. Ve?k? trojf?zov? gener?tory produkuj? tri samostatn?, ale koordinovan? pr?dy v troch samostatn?ch syst?moch vodi?ov, ktor?ch nap?tie dosahuje 25 kV. Vodi?e s? napojen? na trojf?zov? zvy?ovac? transform?tor, z ktor?ho v?stupu je elektrina pren??an? cez trojf?zov? vysokonap??ov? vedenia do odbern?ch stred?sk.

V?konn? modern? turbogener?tory maj? uzavret? ventila?n? syst?m s vod?kom ako chladiacim plynom. Vod?k nielen?e odober? teplo, ale zni?uje aj aerodynamick? straty. Prev?dzkov? tlak vod?k je od 0,1 do 0,2 MPa. Pre intenz?vnej?ie chladenie gener?tora mo?no vod?k priv?dza? aj pod tlakom do dut?ch vodi?ov statora. V niektor?ch modeloch gener?torov s? vinutia statora chladen? vodou.

Za ??elom zv??enia ??innosti chladenia a zmen?enia ve?kosti gener?tora prebieha v?skum mo?nosti vytvorenia gener?tora chladen?ho tekut?m h?liom.

Parn? turb?ny.

Para z prehrieva?ov parogener?tora, ktor? vstupuje do turb?ny, prech?dza s?stavou profilovan?ch vstupn?ch d?z (d?zov? apar?t). V tomto pr?pade sa tlak a teplota pary zn??ia a r?chlos? sa v?razne zv??i. Vysokor?chlostn? pr?dy pary nar??aj? na korunu pracovn?ch lopatiek (s aerodynamick?m profilom) namontovan?ch na rotore turb?ny a energia pary sa premie?a na rota?n? energiu rotora.

Para prech?dza s?riou vodidiel a pracovn?ch lopatiek, k?m jej tlak neklesne na pribli?ne 2/3 atmosf?rick?ho tlaku a teplota neklesne na ?rove? (32-38 °C), ?o je minimum potrebn? na zabr?nenie kondenz?cii pary.

Na v?stupe z turb?ny para pr?di okolo zv?zkov r?rok kondenz?tora, cez ktor? sa ?erp? studen? voda, a odovzd?vaj?c teplo vode kondenzuje, ??m sa tu udr?iava mierne v?kuum. Kondenz?t, ktor? sa hromad? na dne kondenz?tora, sa pumpami od?erp? a po prechode cez s?riu ohrievac?ch hadov sa vr?ti do parogener?tora, aby sa cyklus op?? spustil. Para pre tieto ohrievacie ?pir?ly sa odober? z r?zne body turb?na parn? cesta s viac a viac vysok? teplota pod?a n?rastu teploty sp?tn?ho toku kondenz?tu.

Ke??e kondenz?tor vy?aduje ve?k? mno?stvo vody, je vhodn? postavi? ve?k? tepeln? elektr?rne v bl?zkosti ve?k?ch vodn?ch pl?ch. Ak s? z?soby vody obmedzen?, stavaj? sa chladiace ve?e. V chladiacej ve?i sa voda pou??van? na kondenz?ciu pary v kondenz?tore ?erp? do hornej ?asti ve?e, odkia? stek? dolu po?etn?mi prep??kami, pri?om sa v tenkej vrstve rozprestiera na ve?kej ploche. Vzduch vstupuj?ci do ve?e st?pa v d?sledku prirodzen?ho ?ahu alebo n?ten?ho ?ahu vytvoren?ho v?konn? fan??ikovia. Pohyb vzduchu ur?ch?uje odparovanie vody, ktor? sa odparovan?m ochladzuje. V tomto pr?pade sa strat? 1–3 % chladiacej vody, ktor? odch?dza vo forme oblaku pary do atmosf?ry. Ochladen? voda sa priv?dza sp?? do kondenz?tora a cyklus sa opakuje. Chladiace ve?e sa pou??vaj? aj v pr?padoch, ke? sa voda odober? z vodojemu, aby nedoch?dzalo k vyhadzovaniu odpadu tepl? voda do pr?rodnej vodnej n?dr?e.

V?kon najv????ch parn?ch turb?n dosahuje 1600 MW. Etapy vysokej, strednej a n?zky tlak sa m??e vykon?va? na jednom rotore a potom sa turb?na naz?va jednohriade?ov?. Ve?k? turb?ny sa v?ak ?asto vyr?baj? v dvojhriade?ovej kon?trukcii: stredn? a n?zkotlakov? stupe? s? namontovan? na rotore oddelenom od stup?a. vysok? tlak. Maxim?lna teplota Para pred turb?nou z?vis? od typu ocele pou?itej na parn? potrubia a prehrieva?e a m? zvy?ajne 540 – 565 °C, ale m??e dosahova? a? 650 °C.

Regul?cia a riadenie.

V prvom rade je potrebn? presne udr?iava? ?tandardn? frekvenciu generovan?ho striedav?ho pr?du. Frekvencia pr?du z?vis? od ot??ok hriade?a turb?ny a gener?tora, a preto je potrebn? regulova? prietok (prietok) pary na vstupe do turb?ny plne v s?lade so zmenami vonkaj?ieho za?a?enia. Robia to ve?mi presn? po??ta?om riaden? regul?tory p?sobiace na vstupn? regula?n? ventily turb?ny. Mikroprocesorov? ovl?da?e koordinuj? pr?cu r?znych jednotiek a podsyst?mov elektr?rne. Po??ta?e umiestnen? v centr?lnom dispe?ingu automaticky sp???aj? a zastavuj? parn? kotly a turb?ny, pri?om spracov?vaj? ?daje z viac ako 1000 r?znych bodov v elektr?rni. Automatizovan? syst?my riadiace syst?my (ACS) sleduj? synchroniz?ciu prev?dzky v?etk?ch elektr?rn? elektriza?nej s?stavy a reguluj? frekvenciu a nap?tie.

?AL?IE TYPY ELEKTR?RN?

Vodn? elektr?rne.

Pribli?ne 23 % elektriny na celom svete vyr?baj? vodn? elektr?rne. Premie?aj? kinetick? energiu padaj?cej vody na mechanick? energiu ot??ania turb?ny a turb?na poh??a gener?tor elektrick?ho pr?du stroja. Najv???ia vodn? elektr?re? na svete je in?talovan? v Itaipu na rieke. Parana, kde odde?uje Paraguaj a Braz?liu. Jeho v?kon je 750 MW. Celkovo bolo na VE Itaipu nain?talovan?ch 18 tak?chto jednotiek.

Vodn? elektr?rne (PSPP) s? vybaven? blokmi (hydraulick? a elektrick? stroje), ktor? s? svojou kon?trukciou schopn? prev?dzky v turb?novom aj ?erpacom re?ime. PSPP spotreb?vaj?ci elektrick? energiu po?as hod?n n?zkeho za?a?enia pre?erp?va vodu z nadraden?ho z?sobn?ka do protipr?dneho z?sobn?ka a po?as hod?n zv??en?ho za?a?enia energetick?ho syst?mu vyu??va akumulovan? vodu na v?robu ?pi?kovej energie. ?as spustenia a zmeny re?imu je nieko?ko min?t.

In?tal?cie plynov?ch turb?n.

GTU s? pomerne ?iroko pou??van? v mal?ch elektr?r?ach vo vlastn?ctve obc? alebo priemyseln?ch podnikov, ako aj ako "?pi?kov?" (z?lo?n?) jednotky - vo ve?k?ch elektr?r?ach. Vykurovac? olej resp zemn? plyn a plyn s vysokou teplotou a vysok?m tlakom p?sob? na koles? turb?ny v podstate rovnak?m sp?sobom ako para v parnej turb?ne. Rota?n? rotor plynovej turb?ny poh??a aj elektrick? gener?tor vzduchov? kompresor, ktor? priv?dza vzduch potrebn? na spa?ovanie do spa?ovacej komory. Pribli?ne 2/3 energie absorbuje kompresor; hor?ce v?fukov? plyny po vypusten? turb?ny do kom?n. Z tohto d?vodu nie je ??innos? zariaden? s plynovou turb?nou pr?li? vysok?, ale investi?n? n?klady s? tie? mal? v porovnan? s parn?mi turb?nami rovnak?ho v?konu. Ak sa plynov? turb?na pou??va len nieko?ko hod?n ro?ne po?as ?pi?iek, potom s? vysok? prev?dzkov? n?klady kompenzovan? n?zkymi kapit?lov?mi n?kladmi, tak?e pou?itie plynovej turb?ny na zabezpe?enie a? 10 % celkov?ho v?konu elektr?rne je ekonomick?. uskuto?nite?n?.

V kombinovan?ch elektr?r?ach s parou a plynovou turb?nou (CCP) nie s? vysokoteplotn? v?fukov? plyny plynovej turb?ny smerovan? do kom?na, ale do kotla na odpadov? teplo, ktor? vyr?ba paru pre parn? turb?na. ??innos? takejto in?tal?cie je vy??ia ako ??innos? najlep?ej parnej turb?ny, bran? samostatne (asi 36 %).

Elektr?rne so spa?ovac?mi motormi.

Mestsk? a priemyseln? elektr?rne ?asto vyu??vaj? na pohon gener?torov naftov? a benz?nov? spa?ovacie motory.

Spa?ovacie motory maj? n?zku ??innos?, ?o s?vis? so ?pecifikami ich termodynamick?ho cyklu, no t?to nev?hoda je kompenzovan? n?zkymi investi?n?mi n?kladmi. V?kon najv????ch dieselov?ch motorov je asi 5 MW. Ich v?hodou je ich mal? ve?kos?, ktor? umo??uje ich pohodln? polohu ved?a energetick?ho syst?mu v obci alebo vo v?robe. Nevy?aduj? ve?k? mno?stv? voda, preto?e nie je potrebn? kondenzova? v?fukov? plyny; dostato?ne na chladenie valcov a mazacieho oleja. V in?tal?ci?ch s ve?k?m po?tom dieselov?ch motorov resp benz?nov? motory ich v?fukov? plyny sa zhroma??uj? v kolektore a posielaj? sa do parogener?tora, ?o v?razne zvy?uje celkov? ??innos?.

Jadrov? elektr?rne.

V jadrov?ch elektr?r?ach sa elektrina vyr?ba rovnako ako v klasick?ch tepeln?ch elektr?r?ach spa?uj?cich fos?lne paliv? – pomocou elektrick?ch strojov?ch gener?torov poh??an?ch parn?mi turb?nami. Para sa tu v?ak vyr?ba ?tiepen?m izotopov ur?nu alebo plut?nia v priebehu riadenej re?azovej reakcie prebiehaj?cej v nukle?rny reaktor. Chladivo cirkuluj?ce cez chladiacu dr?hu akt?vnej z?ny reaktora odober? uvo?nen? reak?n? teplo a pou??va sa priamo alebo cez v?menn?ky tepla na v?robu pary, ktor? sa priv?dza do turb?n.

Kapit?lov? n?klady na v?stavbu jadrovej elektr?rne s? extr?mne vysok? v porovnan? s elektr?r?ou na spa?ovanie fos?lnych pal?v rovnakej kapacity, v priemere okolo 3 000 USD/kWh v Spojen?ch ?t?toch, zatia? ?o 600 USD/kWh v pr?pade elektr?rn? spa?uj?cich uhlie. Jadrov? elektr?rne v?ak spotreb?vaj? ve?mi mal? mno?stvo jadrov?ho paliva, ?o m??e by? ve?mi v?znamn? pre krajiny, ktor? by inak museli dov??a? konven?n? palivo. JADROV? ?TIEPENIE; JADROV? ENERGIA; LODN? ENERGETICK? IN?TAL?CIE A MOTORY.

Slne?n?, vetern?, geoterm?lne elektr?rne.

Slne?n? energia sa premie?a priamo na elektrick? energiu pomocou polovodi?ov?ch fotovoltaick?ch gener?torov pr?du, ale kapit?lov? n?klady na tieto meni?e a ich in?tal?ciu s? tak?, ?e n?klady na in?talovan? v?kon s? nieko?kon?sobne vy??ie ako v tepeln?ch elektr?r?ach. Existuje mno?stvo ve?k?ch prev?dzkovan?ch sol?rnych elektr?rn?; najv???? z nich s kapacitou 1 MW sa nach?dza v Los Angeles (Kalifornia). Konverzn? pomer je 12 – 15 %. slne?n? ?iarenie mo?no pou?i? aj na v?robu elektriny koncentr?ciou slne?n? l??e s pomocou ve?k? syst?m zrkadl?, riaden? po??ta?om, na parnom gener?tore in?talovanom v jeho strede na ve?i. Pilotn? prev?dzka tohto druhu s v?konom 10 MW bola postaven? v ks. Nov? Mexiko. Sol?rne elektr?rne v Spojen?ch ?t?toch generuj? pribli?ne 6,5 mili?na kWh ro?ne.

Stavitelia 4 MW vetern?ch fariem postaven?ch v USA ?elili mnoh?m v?zvam kv?li ich zlo?itosti a ve?k? ve?kosti. V Kalifornii bolo vybudovan?ch nieko?ko „vetern?ch pol?“ so stovkami mal?ch vetern?ch turb?n zapojen?ch do miestnej elektrickej siete. Vetern? elektr?rne sa oplatia len vtedy, ak je r?chlos? vetra vy??ia ako 19 km/h a vetry f?kaj? viac-menej neust?le. ?ia?, s? ve?mi hlu?n?, a preto ich nemo?no umiestni? v bl?zkosti os?d.

Geoterm?lna energia je diskutovan? v ?l?nku ENERGETICK? ZDROJE.

PRENOS V?KONU

Elektrina generovan? gener?torom sa pren??a do stup?ovit?ho transform?tora cez mas?vne, pevn? meden? alebo hlin?kov? vodi?e naz?van? pr?pojnice. Pr?pojnica ka?dej z troch f?z ( vi? vy??ie) je izolovan? v samostatnom kovovom pl??ti, ktor? je niekedy naplnen? izola?n?m plynom SF6 (fluorid s?rov?).

Transform?tory zvy?uj? nap?tie na hodnoty potrebn? pre efekt?vny prenos elektriny na ve?k? vzdialenosti.

Gener?tory, transform?tory a pr?pojnice s? prepojen? cez vysokonap??ov? odpojovacie zariadenia - ru?n? a isti?, ktor? umo??uje izolova? zariadenie na opravu alebo v?menu a chr?ni? ho pred pr?dmi skrat. Ochranu proti skratov?m pr?dom zabezpe?uj? isti?e. V olejov?ch isti?och obl?k, ktor? vznik? pri otvoren? kontaktov, zhasne v oleji. Vo vzduchov?ch isti?och sa obl?k vyfukuje stla?en?m vzduchom alebo sa pou??va „magnetick? f?kanie“. Najnov?ie isti?e na zh??anie obl?ka vyu??vaj? izola?n? vlastnosti plynu SF6.

Elektrick? reaktory sa pou??vaj? na obmedzenie sily skratov?ch pr?dov, ktor? sa m??u vyskytn?? pri nehod?ch na elektrick?ch vedeniach. Reaktor je induktor s nieko?k?mi z?vitmi mas?vneho vodi?a, zapojen? do s?rie medzi zdrojom pr?du a z??a?ou. Zni?uje pr?d na ?rove? prijate?n? pre isti?.

Z ekonomick?ho h?adiska sa ako naj??elnej?ie na prv? poh?ad jav? otvoren? umiestnenie v???iny vysokonap??ov?ch autobusov a vysokonap??ov?ch zariaden? elektr?rne. St?le ?astej?ie sa v?ak pou??vaj? kovov? kryty s izol?ciou SF6. Tak?to zariadenie je mimoriadne kompaktn? a zaberie 20-kr?t menej miesta ne? ekvivalent otvoren?. T?to v?hoda je ve?mi v?znamn? v pr?padoch, ke? s? n?klady vysok?. pozemok alebo ke? je potrebn? zv??i? kapacitu existuj?ceho vn?torn?ho rozv?dza?a. Okrem toho e?te viac spo?ahliv? ochranu?iaduce tam, kde m??e d?js? k po?kodeniu zariadenia v d?sledku siln?ho zne?istenia ovzdu?ia.

Na prenos elektriny na dia?ku, vzduchom a k?blov? vedenia elektrick? prenosov? vedenia, ktor? spolu s elektrick?mi rozvod?ami tvoria elektrick? siete. hol? dr?ty nadzemn? elektrick? vedenia zavesen? pomocou izol?torov na podper?ch. Podzemn? k?blov? prenosov? vedenia s? ?iroko pou??van? pri v?stavbe energetick?ch siet? v mest?ch a obciach. priemyseln? podniky. Menovit? nap?tie nadzemn?ch prenosov?ch veden? - od 1 do 750 kV, k?blov? - od 0,4 do 500 kV.

ROZVOD ELEKTRICKEJ ENERGIE

Na trafostanice nap?tie sa postupne zni?uje na ?rove? potrebn? na distrib?ciu do stred?sk spotreby energie a nakoniec k jednotliv?m spotrebite?om. Vedenia vysok?ho nap?tia cez isti?e s? pripojen? k pr?pojnici rozvodne. Tu sa nap?tie zn??i na hodnoty nastaven? pre hlavn? sie?, ktor? distribuuje elektrinu po uliciach a cest?ch. Nap?tie hlavnej siete m??e by? od 4 do 46 kV.

V transforma?n?ch staniciach hlavnej siete je energia rozvetven? do distribu?nej siete. Sie?ov? nap?tie pre bytov?ch a komer?n?ch spotrebite?ov je medzi 120 a 240 V. Ve?k? priemyseln? spotrebitelia m??u prij?ma? elektrinu do 600 V, ako aj z viac vysok? nap?tie- na samostatnom veden? od rozvodne. Distribu?n? (nadzemn? alebo k?blov?) sie? m??e by? organizovan? v hviezdicovej, kruhovej alebo kombinovanej sch?me v z?vislosti od hustoty za?a?enia a in?ch faktorov. Siete na prenos energie susedn?ch elektr?rensk?ch spolo?nost? be?n? pou??vanie zjednoten? v jednej sieti.

Efektivita siete v re?ime maxim?lne za?a?enie:

kde DР с - celkov? straty ?inn?ho v?konu vo v?etk?ch prvkoch siete v re?ime maxim?lneho za?a?enia

Priemern? v??en? efekt?vnos? siete za rok:

kde E je mno?stvo elektriny prijatej spotrebite?mi za rok.

%.

Obidve ??innosti siete presahuj? 97 % (straty energie nepresahuj? 3 %), ?o je z h?adiska ??innosti siete prijate?n?.

V?po?et n?kladov na prenos a distrib?ciu elektriny.

N?klady na prenos a distrib?ciu elektriny cez sie?:

N?klady na prenos a distrib?ciu s? teda 9,2 kopejok/kWh pri cene elektriny 1 rub/kWh (teda 3 % z tarify), ?o je z h?adiska efekt?vnosti siete prijate?n?.

Z?VER

Po?as v?voja tohto projektu kurzu bola vyvinut? optim?lna verzia elektrickej siete.

Z nieko?k?ch mo?nost? boli vybran? dve r?zne mo?nosti siete, a to sch?ma radi?lnej siete a sch?ma siete s prstencovou sekciou. Z vykonanej ?t?die uskuto?nite?nosti vyplynulo, ?e z h?adiska prev?dzkovej efekt?vnosti je najv?hodnej?ia radi?lna sch?ma siete.

Nap?tie projektovanej siete je 110-220 kV. Nap?janie je nap?jan? z rozvodne A. Z??a?ov? priestor tvoria tri rozvodne, z ktor?ch s? nap?jan? spotrebi?e prvej, druhej a tretej kateg?rie.

Spo?ahlivos? nap?jania je zabezpe?en? polo?en?m dvojokruhov?ch veden? a in?tal?ciou dvoch transform?torov na ka?dej rozvodni. Pre vedenie 220 kV boli vybran? oce?ov? dvojokruhov? podpery a dvojokruhov? (na veden? 110 kV) ?elezobet?nov? podpery. Prierezy vodi?ov veden? boli vybran? s oh?adom na ekonomick? hustotu pr?du a testovan? proti pr?pustn?mu pre?a?en?mu pr?du.

Kvalita elektrick? energia, po?adovan? GOST 13109-97, je zabezpe?en? pomocou prep?na?ov odbo?iek pod za?a?en?m pre v?etky transform?tory a pou?it?m line?rnych riadiacich transform?torov LTDN-40000 na n?zkonap??ov?ch zberniciach PS 2. Pre sie? boli vybran? tieto transform?tory: ATDCTN 125000/220/110 - pre rozvod?u kri?ovatky,

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

Ust?len? re?imy boli vypo??tan? pomocou programu "Energy". Pri anal?ze z?skan?ch v?sledkov sa zistilo, ?e navrhnut? sie? sp??a po?iadavky na ?u.

Pre kontrolu spr?vnosti v?po?tu bola zostaven? bilancia ?inn?ho a jalov?ho v?konu pre maxim?lny a minim?lny re?im.

Na z?klade v?sledkov mechanick?ho v?po?tu vodi?ov 110 kV prenosov?ho vedenia sp?jaj?ceho SS2 a SS3 boli PB 110-8 podpery vysok? 24,5 metra s rozp?t?m 200 metrov a v??kou 14,7 metra k spodnej traverze s polym?rov?mi izol?tormi. vybran?.

Ako v?sledok ?t?die uskuto?nite?nosti sa z?skali tieto sie?ov? ukazovatele:

1. Celkov? kapit?lov? invest?cie siete DO SIETE = 3317600 tis?c rub?ov.

2. Celkov? n?klady na prev?dzku siete A ? =48236,406 tis?c rub?ov/rok.

3. V?kon a energetick? straty v sieti DP ? =2,86 MW, DE=10574,426 MWh.

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

5. Efektivita siete =98 %.

Na z?klade toho, ?e vybran? variant elektrickej siete sp??a po?iadavky na? kladen?, pova?ujeme ho za optim?lny.

Bibliografia

1. Sprievodca dizajnom elektrick? siete. Upravil D.L. Faibisovi?. - M.: Vydavate?stvo NC ENAS, 2005 - 320 s. chor?.

2. Pravidl? pre in?tal?ciu elektrick?ch in?tal?ci?. - 7. vydanie, prepracovan?. a dodato?n? – M.: Energoatomizdat, 2003. – 648 s.

3. V?ber v?konov?ch transform?torov rozvodn? energetick?ch syst?mov a priemyseln?ch podnikov, ber?c do ?vahy pr?pustn? za?a?enia. Smernice. B.Ya. Prakhin. - Ivanovo; IEI, 1999

4. N?vod za kurzov? pr?cu „Projektovanie elektrick?ch siet?“. A.E. Arzhannikovov?, T.Yu. Mingaleva. - Ivanovo; 2014

5. N?vod na v?po?et ust?len?ch re?imov pri navrhovan? kurzu elektrick?ch siet?. Bushueva O.A., Parfenycheva N.N. - Ivanovo: IGEU, 2004.

Najprv sa vrhnime na te?riu, pre??tajme si technick? literat?ru, kde zist?me, ako sa meria ??innos?. ??innos? (koeficient v?konu) je pomer u?ito?nej pr?ce k vynalo?enej energii. ??innos? je bezrozmern? veli?ina a ?asto sa meria v percent?ch. Vo vzorcoch je ??innos? ozna?en? p?smenom "Etta": \u003d A / Q, kde A je vynalo?en? pr?ca a Q je u?ito?n? teplo. Na z?klade z?kona o zachovan? energie je ??innos? v?dy men?ia alebo rovn? jednej, to znamen?, ?e nie je mo?n? z?ska? u?ito?nej?iu pr?cu, ako je vynalo?en? energia, neexistuj? ?iadne kotly so 100% ??innos?ou, ktor? by ni? nezohrievali ale voda. Ani elektrick? kotol, kde nie je kom?n a vykurovacie teleso je umiestnen? priamo v ohrievanej chladiacej kvapaline, nem??e poskytn?? 100% v?sledok, preto?e ?as? energie sa minie na sekund?rne ??ely - vykurovanie kovov? ?asti kotla, ohrev dr?tu z kotla do z?suvky a pod.

Pojem efekt?vnosti priamo s?vis? s pojmami energia a v?kon. Pokia? ide o vykurovacie zariadenia, energetick? obsah alebo tepeln? obsah (kWh) je pojem s?visiaci s mno?stvom paliva (drevo, plyn, elektrina) a v?kon (kW) je pojem s?visiaci s rozmermi plame?a (rozmery vykurovacie teleso) a r?chlos? spa?ovania paliva.

??innos? kotla, kachl? alebo krbu je ur?en? pomerom mno?stva uvo?nenej energie k mno?stvu uvo?nenej energie spotrebovanej v praxi. Napr?klad efekt?vnos? kotol na tuh? palivo charakterizuje, ak? ?as? (v %) z celkov?ho energetick?ho obsahu dreva m??e by? smerovan? pri jeho spa?ovan? na ohrev vody vo vykurovacom syst?me v pomere k energii, ktor? i?la na in? ??ely, napr?klad na ohrev kom?na, vzduchu v ?as? dreva zost?va nesp?len? vo forme uhlia, popol?eka, nehor?av?ch plynov.

S hodnotou efekt?vnosti s?vis? aj pojem straty. Napr?klad, ak straty spal?n(t.j. mno?stvo energie stratenej spalinami) je 20%, potom ??innos? ohrieva?a nem??e by? v???ia ako 80%. Celkov? ??innos? je s??tom dvoch veli??n: ??innosti spa?ovania a straty spal?n.

Ak je napr?klad ??innos? spa?ovania 90 % a straty spal?n 20 %, potom sa celkov? ??innos? tohto ohniska bude rovna?

0,9 * (1 – 0,2) = 72%.

Faktor ??innosti je vlastn? nielen vykurovaciemu zariadeniu. Vykurovac? syst?m ako celok m? tie? ??innos? a tento ukazovate? ?asto „trp?“, ??m sa ru?? v?etka pr?ca na ?spore energie. ??innos? vykurovacieho syst?mu ako celku ukazuje, ko?ko energie teplej vody sa spotrebuje na ohrev vzduchu v miestnosti, ktor? vykurujete, v pomere k energii, ktor? ohrieva potrubie, steny, vzduch, ktor? nie je potrebn? ohrieva? at?. . ??innos? vykurovacieho syst?mu je mo?n? zv??i? napr?klad prestupom tepelne izola?n?ho potrubia nevykurovan? priestory, zn??en?m vzdialenosti od kotla ku koncov?mu bodu spotreby energie, moderniz?ciou vykurovacieho syst?mu.

Spotreba energie na vykurovanie „extra“ priestorov sa naz?va straty pri prenose tepla. Napr?klad, ak je vykurovacie zariadenie (s ??innos?ou 72%) pripojen? k vykurovaciemu syst?mu, v ktorom s? straty prenosom tepla 8%, potom ??innos? cel?ho vykurovac? syst?m bude

0,72 * (1 – 0,08) = 66%.

Pri vyu?it? plnej ??innosti vykurovacieho syst?mu m??ete skuto?ne kalkulova? po?adovan? mno?stvo palivo na vykurovanie celej budovy. Napr?klad pri vykurovan? bytov?ho domu s rozlohou 380 m2 je mesa?n? potreba energie cca 13 500 kWh, pln? ??innos? vykurovacieho syst?mu sa berie ako 66 %, z ?oho vypo??tame skuto?n? potrebu paliva:

13500 / 0,66 = 20500 kWh.

Ak je energetick? obsah 1 kg dreva pribli?ne 4 kWh, potom by mesa?n? dod?vka palivov?ho dreva mala by?

20 500 / 4 = 5 125 kg,

tie. 8-10 m3 palivov?ho dreva.

?al?ie komponenty efekt?vneho vykurovacieho syst?mu

Ak stoj?te pred ?lohou r?chlo ohrieva? vzduch v miestnostiach domu, mus?te hovori? o ??innosti vykurovacieho syst?mu. A to nie je o vykurovacom zariaden?, ale o zariaden?, ktor? vyu??va energiu chladiacej kvapaliny na ohrev vzduchu - radi?tory, podlahov? vykurovacie syst?my at?. ??m r?chlej?ie bude radi?tor produkova? v?menu tepla medzi vodou a vzduchom, t?m efekt?vnej?? bude cel? syst?m ako celok.

Pr?tomnos? efekt?vneho vykurovacieho syst?mu so sebou okrem „radost?“ prin??a aj „probl?my“. Koniec koncov, je potrebn? zabezpe?i?, aby sa radi?tor, ktor? premie?a teplo vody na tepl? vzduch, s?m neochladzoval a aby voda na v?stupe z radi?tora nebola pr?li? studen?, inak bude kotol pracova? na opotrebovanie a toto je neprijate?n?. V t?chto „probl?moch“ je ve?kou pomocou obehov? ?erpadlo, udr?iavanie takej r?chlosti cirkul?cie vody, ktor? umo?n?, aby radi?tory boli v spr?vnej polohe teplotn? re?im a vr??te vodu do kotla, ktor? nie je podchladen?.

Tu je to okam?ite eliminovan? cel? riadok vykurovacie syst?my zalo?en? na prirodzen? obeh chladiaca kvapalina. Tieto syst?my s? neefekt?vne. S? neefekt?vne predov?etk?m kv?li ich zotrva?nosti: tu r?chlos? cirkul?cie priamo z?vis? od teploty vody. Najprv po?k?me, k?m sa voda v bojleri zohreje, ako sa ohrieva, pomaly sa za?ne pohybova? st?pa?kou hore a odtia? cez radi?tory. Ke? ich v?ak dosiahnete, proces sa op?? spomal?: hor?ca voda v radi?tore je hore, nespadne, k?m nevychladne. Ak? je tu efekt?vnos??

Tak?e sme na to pri?li - zapnut?m obehov?ho ?erpadla sme odstr?nili v?etky prirodzen? z?tky spojen? s teplotn?m rozdielom. Teraz v na?om syst?me cirkuluje ak?ko?vek voda - studen?, hor?ca, ve?mi studen? a ve?mi hor?ca, bez oh?adu na to, ?i sa stihla ochladi? alebo zohria? - voda ide do syst?mu a vracia sa sp?? do kotla rovnakou r?chlos?ou.