Det er vanskelig å overvurdere betydningen av elektrisitet. Snarere undervurderer vi det ubevisst. Tross alt går nesten alt utstyret rundt oss på strøm. Det er ikke nødvendig å snakke om grunnleggende belysning. Men vi er praktisk talt ikke interessert i strømproduksjon. Hvor kommer elektrisitet fra og hvordan lagres den (og er det generelt mulig å spare)? Hvor mye koster det egentlig å produsere strøm? Og hvor trygt er det for miljøet?
Økonomisk betydning
Vi vet fra skolen at strømforsyning er en av hovedfaktorene for å oppnå høy arbeidsproduktivitet. Elektrisk kraft er kjernen i all menneskelig aktivitet. Det er ikke en eneste bransje som kan klare seg uten.
Utviklingen av denne industrien indikerer statens høye konkurranseevne, karakteriserer veksthastigheten for produksjon av varer og tjenester, og viser seg nesten alltid å være en problematisk sektor i økonomien. Kostnaden for å generere strøm innebærer ofte en betydelig startinvestering som vil betale seg tilbake over mange år. Til tross for alle ressursene er Russland intet unntak. Tross alt utgjør energikrevende industri en betydelig andel av økonomien.
Statistikk forteller oss at i 2014 har Russlands elektrisitetsproduksjon ennå ikke nådd det sovjetiske 1990-nivået. Sammenlignet med Kina og USA produserer den russiske føderasjonen - henholdsvis - 5 og 4 ganger mindre strøm. Hvorfor skjer dette? Eksperter sier at dette er åpenbart: de høyeste ikke-produksjonskostnadene.
Hvem bruker strøm
Selvfølgelig er svaret åpenbart: hver person. Men nå er vi interessert i industrielle skalaer, som betyr de industrien som først og fremst trenger strøm. Hovedandelen faller på industri – ca. 36 %; Drivstoff- og energikompleks (18 %) og boligsektoren (litt mer enn 15 %). De resterende 31 % av elektrisiteten som produseres kommer fra ikke-produksjonssektorer, jernbanetransport og nettverkstap.
Det bør tas i betraktning at avhengig av region varierer forbruksstrukturen betydelig. I Sibir blir altså mer enn 60 % av elektrisiteten faktisk brukt av industrien og drivstoff- og energikomplekset. Men i den europeiske delen av landet, hvor et større antall bosetninger, den mektigste forbrukeren er boligsektoren.
Kraftverk er ryggraden i næringen
Elektrisitetsproduksjon i Russland leveres av nesten 600 kraftverk. Effekten til hver overstiger 5 MW. Den totale kapasiteten til alle kraftverk er 218 GW. Hvordan får vi strøm? Følgende typer kraftverk brukes i Russland:
- termisk (deres andel av den totale produksjonen er omtrent 68,5%);
- hydraulisk (20,3%);
- atom (nesten 11%);
- alternativ (0,2 %).
Når det kommer til alternative strømkilder, kommer romantiske bilder av vindturbiner og solcellepaneler til tankene. Men under visse forhold og steder er dette de mest lønnsomme typene elektrisitetsproduksjon.
Termiske kraftverk
Historisk sett har termiske kraftverk (TPP) inntatt en viktig plass i produksjonsprosessen. På Russlands territorium er termiske kraftverk som leverer elektrisitetsproduksjon klassifisert i henhold til følgende kriterier:
- energikilde – fossilt brensel, geotermisk eller solenergi;
- type generert energi – oppvarming, kondens.
En annen viktig indikator er graden av deltakelse i å dekke den elektriske belastningsplanen. Her trekker vi frem grunnleggende termiske kraftverk med minimum driftstid på 5000 timer per år; semi-peak (de kalles også manøvrerbare) - 3000-4000 timer per år; peak (brukes kun i topplasttimer) – 1500-2000 timer per år.
Teknologi for å produsere energi fra drivstoff
Selvfølgelig skjer hovedsakelig produksjon, overføring og bruk av elektrisitet til forbrukere gjennom termiske kraftverk som kjører på fossilt brensel. De er preget av produksjonsteknologi:
- damp turbin;
- diesel;
- gassturbin;
- damp-gass.
Dampturbinenheter er de vanligste. De opererer på alle typer drivstoff, inkludert ikke bare kull og gass, men også fyringsolje, torv, skifer, ved og treavfall, samt bearbeidede produkter.
Organisk drivstoff
Det største volumet av elektrisitetsproduksjon skjer ved Surgut State District Power Plant-2, det kraftigste ikke bare i Russland, men også på hele det eurasiske kontinentet. Jobber for naturgass, produserer den opptil 5600 MW elektrisitet. Og av de kullfyrte har Reftinskaya GRES den største effekten – 3800 MW. Mer enn 3000 MW kan også produseres av Kostroma og Surgutskaya GRES-1. Det skal bemerkes at forkortelsen GRES ikke har endret seg siden Sovjetunionen. Det står for State District Power Plant.
Under reformen av industrien må produksjon og distribusjon av elektrisitet ved termiske kraftverk ledsages av teknisk omutstyr av eksisterende stasjoner og gjenoppbygging av disse. Også blant de prioriterte oppgavene er bygging av ny energiproduksjonskapasitet.
Elektrisitet fra fornybare ressurser
Elektrisitet oppnådd ved hjelp av vannkraftverk er et viktig element i stabiliteten til statens enhetlige energisystem. Det er vannkraftverk som kan øke volumet av strømproduksjonen i løpet av få timer.
Det store potensialet til russisk vannkraft ligger i det faktum at nesten 9 % av verdens vannreserver ligger i landet. Dette er den andre plassen i verden når det gjelder tilgjengeligheten av vannressurser. Land som Brasil, Canada og USA har blitt etterlatt. Produksjonen av elektrisitet i verden gjennom vannkraftverk er noe komplisert av det faktum at de mest gunstige stedene for deres konstruksjon er betydelig fjernet fra befolkede områder eller industribedrifter.
Likevel, takket være elektrisiteten produsert ved vannkraftverk, klarer landet å spare rundt 50 millioner tonn drivstoff. Hvis det var mulig å utnytte vannkraftens fulle potensial, kunne Russland spare opptil 250 millioner tonn. Og dette er allerede en seriøs investering i landets økologi og den fleksible kapasiteten til energisystemet.
Vannkraftverk
Bygging av vannkraftverk løser mange problemstillinger som ikke er knyttet til energiproduksjon. Dette inkluderer etablering av vannforsyning og sanitærsystemer for hele regioner, og bygging av sårt tiltrengte vanningsnettverk. jordbruk, og flomkontroll osv. Det siste er forresten av ikke liten betydning for sikkerheten til mennesker.
Produksjon, overføring og distribusjon av elektrisitet utføres i dag av 102 vannkraftverk, hvis enhetskapasitet overstiger 100 MW. Den totale kapasiteten til russiske hydrauliske installasjoner nærmer seg 46 GW.
Elektrisitetsproduserende land samler jevnlig sine rangeringer. Så, Russland rangerer nå på 5. plass i verden når det gjelder å generere elektrisitet fra fornybare ressurser. De viktigste gjenstandene bør betraktes som Zeya vannkraftverk (det er ikke bare den første av de som er bygget i Fjernøsten, men også ganske kraftig - 1330 MW), Volga-Kama-kaskaden av kraftverk (den totale produksjonen og overføringen av elektrisitet er mer enn 10,5 GW), Bureyskaya vannkraftverk ( 2010 MW), etc. Jeg vil også nevne de kaukasiske vannkraftverkene. Av flere dusin som opererer i denne regionen, skiller den nye (allerede idriftsatte) vannkraftstasjonen Kashkhatau seg ut med en kapasitet på mer enn 65 MW.
De geotermiske vannkraftverkene i Kamchatka fortjener også spesiell oppmerksomhet. Dette er veldig kraftige og mobile stasjoner.
De kraftigste vannkraftverkene
Som allerede nevnt, hemmes produksjonen og bruken av elektrisitet av de viktigste forbrukernes avsidesliggende beliggenhet. Staten er imidlertid opptatt med å utvikle denne næringen. Ikke bare rekonstrueres eksisterende vannkraftverk, men nye bygges også. De må mestre fjellelvene i Kaukasus, høyvanns-Ural-elvene, samt ressursene på Kola-halvøya og Kamchatka. Blant de kraftigste merker vi flere vannkraftverk.
Sayano-Shushenskaya oppkalt etter. PS Neporozhniy ble bygget i 1985 ved Jenisej-elven. Dens nåværende kapasitet har ennå ikke nådd de estimerte 6000 MW på grunn av rekonstruksjon og reparasjoner etter 2009-ulykken.
Produksjon og forbruk av elektrisitet ved Krasnoyarsk vannkraftverk er designet for Krasnoyarsk aluminiumssmelteverk. Dette er den eneste "kunden" til vannkraftverket, som ble tatt i bruk i 1972. Designkapasiteten er 6000 MW. Krasnoyarsk vannkraftverk den eneste med skipsheis installert. Det sikrer regelmessig navigering på Yenisei-elven.
Bratsk vannkraftverk ble satt i drift tilbake i 1967. Demningen blokkerer Angara-elven nær byen Bratsk. I likhet med Krasnoyarsk vannkraftverk, betjener Bratsk vannkraftverk behovene til Bratsk aluminiumssmelteverk. Alle 4500 MW med strøm går til ham. Og poeten Yevtushenko dedikerte et dikt til denne vannkraftstasjonen.
En annen vannkraftstasjon ligger ved Angara-elven - Ust-Ilimskaya (med en kapasitet på litt over 3800 MW). Byggingen begynte i 1963 og ble avsluttet i 1979. Samtidig begynte produksjonen av billig elektrisitet for hovedforbrukerne: Irkutsk og Bratsk aluminiumssmelteverk, Irkutsk flybyggeanlegg.
Volzhskaya vannkraftverk ligger nord for Volgograd. Kapasiteten er nesten 2600 MW. Dette største vannkraftverket i Europa har vært i drift siden 1961. Ikke langt fra Tolyatti opererer det eldste av de store vannkraftverkene, Zhigulevskaya. Den ble satt i drift tilbake i 1957. Vannkraftverkets kapasitet på 2330 MW dekker elektrisitetsbehovet i den sentrale delen av Russland, Ural og Midt-Volga.
Men her er det som trengs for behovene Fjernøsten Elektrisitetsproduksjon leveres av Bureyskaya HPP. Vi kan si at det fortsatt er ganske "ungt" - idriftsettelse fant sted først i 2002. Den installerte kapasiteten til dette vannkraftverket er 2010 MW elektrisitet.
Eksperimentelle vannkraftverk til havs
Flere oseaniske og havbukter. Tross alt overstiger høydeforskjellen under høyvann i de fleste av dem 10 meter. Dette betyr at enorme mengder energi kan genereres. I 1968 ble den eksperimentelle tidevannsstasjonen Kislogubskaya åpnet. Effekten er 1,7 MW.
Fredelig atom
Russisk kjernekraft er en fullsyklusteknologi: fra utvinning av uranmalm til produksjon av elektrisitet. I dag har landet 33 kraftenheter ved 10 atomkraftverk. Total installert effekt er vel 23 MW.
Den maksimale mengden elektrisitet produsert av kjernekraftverket var i 2011. Tallet var 173 milliarder kWh. Elektrisitetsproduksjonen per innbygger fra atomkraftverk økte med 1,5 % sammenlignet med året før.
Selvfølgelig, den prioriterte retningen for utvikling kjernekraft er driftssikkerhet. Men også i kampen mot global oppvarming Atomkraftverk spiller en betydelig rolle. Miljøvernere snakker stadig om dette, og understreker at bare i Russland er det mulig å redusere karbondioksidutslipp til atmosfæren med 210 millioner tonn per år.
Kjernekraft utviklet seg hovedsakelig i Nord-vest og i den europeiske delen av Russland. I 2012 genererte alle atomkraftverk om lag 17 % av all produsert elektrisitet.
Kjernekraftverk i Russland
Det største atomkraftverket i Russland ligger i Saratov-regionen. Den årlige kapasiteten til Balakovo NPP er 30 milliarder kW/t elektrisitet. Ved Beloyarsk NPP (Sverdlovsk-regionen) er bare den tredje enheten i drift. Men dette lar oss kalle det en av de kraftigste. 600 MW elektrisitet oppnås takket være en rask nøytronreaktor. Det er verdt å merke seg at dette var verdens første raske nøytronkraftenhet installert for å produsere elektrisitet i industriell skala.
Bilibino kjernekraftverk er installert i Chukotka, som produserer 12 MW elektrisitet. Og Kalinin NPP kan betraktes som nylig bygget. Den første enheten ble satt i drift i 1984, og den siste (fjerde) først i 2010. Den totale kapasiteten til alle kraftenheter er 1000 MW. I 2001 ble Rostov NPP bygget og satt i drift. Siden tilkoblingen av den andre kraftenheten - i 2010 - har dens installerte kapasitet oversteget 1000 MW, og kapasitetsutnyttelsesfaktoren var 92,4%.
Vindenergi
Det økonomiske potensialet til russisk vindenergi er estimert til 260 milliarder kWh per år. Dette er nesten 30 % av all elektrisitet som produseres i dag. Kapasiteten til alle vindturbiner som opererer i landet er 16,5 MW energi.
Spesielt gunstige for utviklingen av denne industrien er slike regioner som havkystene, foten og fjellområdene i Ural og Kaukasus.
ELEKTRODYNAMIKK
Fenomenet elektromagnetisk induksjon består i at det oppstår elektrisk strøm i en lukket krets når enhver endring i magnetisk fluks gjennom overflaten avgrenset av denne konturen.
AC- det er en elektrisk strøm hvis styrke endres på en eller annen måte over tid.
transformator- Dette er en enhet for å øke eller redusere vekselspenningen.
1. Produksjon:
Termisk kraftverk (TPP), et kraftverk som genererer elektrisk energi som et resultat av konvertering av termisk energi som frigjøres ved forbrenning av fossilt brensel.
I termiske kraftverk omdannes drivstoffets kjemiske energi først til mekanisk energi og deretter til elektrisk energi. Drivstoffet til et slikt kraftverk kan være kull, torv, gass, oljeskifer og fyringsolje.
2. Overføring:
En transformator er en enhet som lar deg både øke og redusere spenningen. Konverteringen av vekselstrøm utføres ved hjelp av transformatorer. Transformatoren består av en lukket jernkjerne, på hvilken det er plassert to (noen ganger flere) spoler med trådviklinger. En av viklingene, kalt primærviklingen, er koblet til en vekselspenningskilde. Den andre viklingen, som "lasten" er koblet til, det vil si instrumenter og enheter som forbruker strøm, kalles sekundær. Driften av en transformator er basert på fenomenet elektromagnetisk induksjon. Når vekselstrøm passerer gjennom primærviklingen, oppstår en vekslende magnetisk fluks i jernkjernen, som eksiterer en indusert emk i hver vikling.
3. Forbruk:
Elektronisering og automatisering av produksjonen er de viktigste konsekvensene av den "andre industrielle" eller "mikroelektroniske" revolusjonen i økonomiene i utviklede land. Utviklingen av kompleks automatisering er direkte relatert til mikroelektronikk, et kvalitativt nytt stadium som begynte etter oppfinnelsen i 1971 av mikroprosessoren - en mikroelektronisk logisk enhet innebygd i forskjellige enheter for å kontrollere driften. Vitenskap innen kommunikasjon og kommunikasjon utvikler seg veldig raskt. Satellittkommunikasjon brukes ikke lenger bare som et middel for internasjonal kommunikasjon, men også i hverdagen – parabolantenner er ikke uvanlig i byen.
Problemer med energisparing. Russland har enorme utsikter til energisparing og er samtidig et av de mest bortkastede landene i verden. Energisparing avhenger direkte av rasjonell bruk av eksisterende energiressurser. Store energitap er typiske for boliger og fellestjenester. Ifølge eksperter oppstår omtrent 70% av varmetapet på grunn av uaktsomhet fra forbrukere. Ofte har leiligheter installert batterier uten strømregulering, som et resultat av at de jobber med full kapasitet og beboere må åpne vinduer for å redusere temperaturen i rommet. For å realisere potensialet for energisparing i boliger og kommunale tjenester, er det planlagt å introdusere omfattende introduksjon av måleenheter, gå over til obligatoriske energieffektivitetsstandarder for nye og rekonstruerte bygninger, modernisere varmeforsyningssystemer for bygninger og strukturer, introdusere energisparende belysning systemer, introdusere energisparende enheter og teknologier ved kjelehus, avløpsrenseanlegg, vannforsyningsselskaper, gi budsjettorganisasjoner rett til å disponere midler spart som følge av implementering av energispareprosjekter i en periode på opptil 5 år, og mer .
Sikkerhetsregler ved håndtering av elektrisk strøm. En strøm på 25 V eller mer anses som farlig for mennesker I denne situasjonen er det nødvendig å skille klart mellom spenning og strøm. Det er den siste som dreper. For eksempel: blå gnister av statiske utladninger har en spenning på 7000 V, men har ubetydelig effekt, mens en stikkontaktspenning på 220 V, men med en strøm på 10-16 A kan forårsake død. Dessuten kan passering av en strøm med en kraft på 30-50 mA gjennom hjertemuskelen allerede forårsake flimmer (fladder) i hjertemuskelen og refleks hjertestans. Hvordan dette ender er ganske klart. Hvis strømmen ikke berører hjertet (og elektrisitetsbanene i menneskekroppen er veldig bisarre), kan effekten forårsake lammelse av åndedrettsmusklene, noe som heller ikke lover godt.
Elektromagnetisk felt og elektromagnetiske bølger.Elektromagnetisk felt- en spesiell form for materie gjennom hvilken interaksjon mellom elektrisk ladede partikler oppstår.
Elektromagnetisk bølge- prosessen med forplantning av et elektromagnetisk felt i rommet.
Hastigheten til elektromagnetiske bølger. Bølgelengde er kvotienten av hastighet delt på frekvens.
Prinsipper for radiokommunikasjon. Prinsippene for radiokommunikasjon er som følger. Den høyfrekvente elektriske vekselstrømmen som skapes i senderantennen forårsaker et raskt skiftende elektromagnetisk felt i det omkringliggende rommet, som forplanter seg i form av en elektromagnetisk bølge. Når du når mottaksantennen, elektromagnetisk bølge induserer vekselstrøm i den med samme frekvens som senderen opererer med.
Alle teknologiske prosesser Enhver produksjon er forbundet med energiforbruk. Det store flertallet av energiressursene brukes på implementeringen.
Den viktigste rollen i en industribedrift spilles av elektrisk energi - den mest universelle energitypen, som er hovedkilden til mekanisk energi.
Omdannelsen av ulike typer energi til elektrisk energi skjer kl kraftverk .
Kraftverk er virksomheter eller installasjoner designet for å produsere elektrisitet. Drivstoffet til kraftverk er naturressurser - kull, torv, vann, vind, sol, atomenergi, etc.
Avhengig av hvilken type energi som omdannes, kan kraftverk deles inn i følgende hovedtyper: termiske, atomkraftverk, vannkraftverk, pumpelager, gassturbiner, samt lokale lavkraftverk - vind, sol, geotermisk, tidevann, diesel osv.
Hovedtyngden av elektrisiteten (opptil 80%) produseres ved termiske kraftverk (TPP). Prosessen med å skaffe elektrisk energi ved termiske kraftverk består av sekvensiell konvertering av energien til brent brensel til den termiske energien til vanndamp, som driver rotasjonen av en turbinenhet (dampturbin koblet til en generator). Den mekaniske rotasjonsenergien omdannes av generatoren til elektrisk energi. Drivstoffet til kraftverk er kull, torv, oljeskifer, naturgass, olje, fyringsolje og treavfall.
Med økonomisk drift av termiske kraftverk, d.v.s. når forbrukeren samtidig leverer optimale mengder strøm og varme, når deres effektivitet mer enn 70 %. I perioden når varmeforbruket stopper helt (for eksempel i den ikke-oppvarmingssesongen), reduseres effektiviteten til stasjonen.
Kjernekraftverk (NPP) skiller seg fra en konvensjonell dampturbinstasjon ved at et kjernekraftverk bruker prosessen med fisjon av uran, plutonium, thorium, etc. kjerner som en energikilde enheter - reaktorer, en enorm mengde termisk energi frigjøres.
Sammenlignet med termiske kraftverk bruker kjernekraftverk en liten mengde drivstoff. Slike stasjoner kan bygges hvor som helst, pga de er ikke relatert til plasseringen av naturlige drivstoffreserver. I tillegg er miljøet ikke forurenset av røyk, aske, støv og svoveldioksid.
I vannkraftverk (HPP) blir vannenergi omdannet til elektrisk energi ved hjelp av hydrauliske turbiner og generatorer koblet til dem.
Det finnes dam- og avledningstyper av vannkraftverk. Damvannkraftverk brukes på lavlandselver med lavtrykk, avledningsvannkraftverk (med omløpskanaler) brukes på fjellelver med store skråninger og lav vannføring. Det skal bemerkes at driften av vannkraftverk avhenger av vannstanden bestemt av naturlige forhold.
Fordelene med vannkraftverk er deres høye effektivitet og lave kostnader for generert elektrisitet. Imidlertid bør man ta i betraktning de høye kapitalkostnadene ved bygging av vannkraftverk og den betydelige tiden som kreves for konstruksjonen, som bestemmer deres lange tilbakebetalingstid.
En særegenhet ved driften av kraftverk er at de må generere så mye energi som i dag kreves for å dekke forbrukernes belastning, stasjonenes egne behov og tap i nettene. Derfor skal stasjonsutstyr alltid være klart for periodiske endringer i forbruksbelastning gjennom dagen eller året.
De fleste kraftverk er integrert i energisystemer , som hver har følgende krav:
- Korrespondanse av kraften til generatorer og transformatorer til den maksimale kraften til strømforbrukere.
- Tilstrekkelig kapasitet på kraftlinjer (PTL).
- Sikrer uavbrutt strømforsyning med energi av høy kvalitet.
- Kostnadseffektiv, trygg og enkel å bruke.
For å oppfylle disse kravene er kraftsystemer utstyrt med spesielle kontrollsentraler utstyrt med overvåking, kontroll, kommunikasjonsmidler og spesielle oppsett av kraftverk, overføringslinjer og nedtrappingsstasjoner. Kontrollsenteret mottar nødvendige data og informasjon om tilstanden til den teknologiske prosessen ved kraftverk (vann- og drivstofforbruk, dampparametere, turbinrotasjonshastighet, etc.); om driften av systemet - hvilke elementer i systemet (linjer, transformatorer, generatorer, laster, kjeler, damprørledninger) som for øyeblikket er frakoblet, hvilke er i drift, i reserve, etc.; om de elektriske parameterne til modusen (spenninger, strømmer, aktive og reaktive effekter, frekvens, etc.).
Driften av kraftverk i systemet gjør det mulig, på grunn av et stort antall parallelldriftsgeneratorer, å øke påliteligheten til strømforsyningen til forbrukerne, fulllaste de mest økonomiske enhetene til kraftverk og redusere kostnadene for elektrisitet generasjon. I tillegg reduseres den installerte kapasiteten til reserveutstyr i kraftsystemet; sikrer høyere kvalitet på elektrisitet som leveres til forbrukere; enhetseffekten til enhetene som kan installeres i systemet øker.
I Russland, som i mange andre land, brukes trefaset vekselstrøm med en frekvens på 50 Hz til produksjon og distribusjon av elektrisitet (i USA og en rekke andre land, 60 Hz). Trefasestrømnettverk og installasjoner er mer økonomiske sammenlignet med enfasede vekselstrøminstallasjoner, og gjør det også mulig å bruke de mest pålitelige, enkle og billige asynkrone elektriske motorene som en elektrisk drivenhet.
Sammen med trefasestrøm bruker noen industrier likestrøm, som oppnås ved å likerette vekselstrøm (elektrolyse i kjemisk industri og ikke-jernholdig metallurgi, elektrifisert transport, etc.).
Elektrisk energi generert ved kraftverk må overføres til forbrukssteder, først og fremst til store industrisentre i landet, som er mange hundre og noen ganger tusenvis av kilometer unna kraftige kraftverk. Men å overføre strøm er ikke nok. Det må fordeles på mange forskjellige forbrukere - industribedrifter, transport, boligbygg, etc. Elektrisitetsoverføring over lange avstander utføres med høy spenning (opptil 500 kW eller mer), noe som sikrer minimale elektriske tap i kraftledninger og gir store materialbesparelser på grunn av reduksjon i ledningstverrsnitt. Derfor, i prosessen med å overføre og distribuere elektrisk energi, er det nødvendig å øke og redusere spenningen. Denne prosessen utføres gjennom elektromagnetiske enheter kalt transformatorer. En transformator er ikke en elektrisk maskin, fordi dets arbeid er ikke relatert til konvertering av elektrisk energi til mekanisk energi og omvendt; den konverterer bare spenning til elektrisk energi. Spenningen økes ved hjelp av step-up transformatorer ved kraftverk, og spenningen reduseres ved hjelp av step-down transformatorer ved forbrukerstasjoner.
Mellomleddet for overføring av elektrisitet fra transformatorstasjoner til elektrisitetsmottakere er elektriske nettverk .
En transformatorstasjon er en elektrisk installasjon designet for konvertering og distribusjon av elektrisitet.
Transformatorstasjoner kan være lukket eller åpne avhengig av plasseringen av hovedutstyret. Hvis utstyret er plassert i en bygning, anses transformatorstasjonen som stengt; hvis du er i friluft, så åpen.
Understasjonsutstyr kan settes sammen fra individuelle enhetselementer eller fra blokker som leveres montert for installasjon. Understasjoner av blokkdesign kalles komplette.
Understasjonsutstyr inkluderer enheter som bytter og beskytter elektriske kretser.
Hovedelementet i transformatorstasjoner er krafttransformatoren. Strukturelt er krafttransformatorer utformet på en slik måte at de fjerner så mye varme som mulig fra viklingene og kjernen til miljøet. For å gjøre dette, for eksempel, er kjernen med viklinger nedsenket i en tank med olje, overflaten av tanken er laget ribbet, med rørformede radiatorer.
Komplette transformatorstasjoner installert direkte i produksjonslokaler med en kapasitet på opptil 1000 kVA kan utstyres med tørrtransformatorer.
For å øke effektfaktoren til elektriske installasjoner, installeres statiske kondensatorer ved transformatorstasjoner for å kompensere for den reaktive effekten til lasten.
Et automatisk overvåkings- og kontrollsystem for understasjonsenheter overvåker prosessene som skjer i lasten og i strømforsyningsnettverket. Den utfører funksjonene for å beskytte transformatoren og nettverkene, kobler fra beskyttede områder ved hjelp av en bryter under nødforhold, og utfører omstart og automatisk innkobling av reserven.
Transformatorstasjoner til industribedrifter er koblet til strømforsyningsnettverket på forskjellige måter, avhengig av kravene til påliteligheten til uavbrutt strømforsyning til forbrukerne.
Typiske ordninger som gir uavbrutt strømforsyning er radial, hoved eller ring.
I radielle ordninger går linjer som forsyner store elektriske mottakere fra distribusjonstavlen til transformatorstasjonen: motorer, gruppefordelingspunkter, som mindre mottakere er koblet til. Radialkretser brukes i kompressor- og pumpestasjoner, verksteder i eksplosjons- og brannfarlige, støvete industrier. De gir høy pålitelighet av strømforsyning, tillater utbredt bruk av automatisk kontroll- og beskyttelsesutstyr, men krever høye kostnader for konstruksjon av fordelingstavler, legging av kabler og ledninger.
Stamkretser brukes når belastningen er jevnt fordelt over verkstedområdet, når det ikke er behov for å bygge et sentralbord på nettstasjonen, noe som reduserer kostnadene for anlegget; Det kan benyttes prefabrikkerte samleskinner, noe som gjør installasjonen raskere. Samtidig krever flytting av teknologisk utstyr ikke omarbeiding av nettverket.
Ulempen med hovedkretsen er den lave påliteligheten til strømforsyningen, siden hvis hovedledningen er skadet, blir alle elektriske mottakere koblet til den slått av. Installering av jumpere mellom strømnettet og bruk av beskyttelse øker imidlertid påliteligheten til strømforsyningen med minimale kostnader for redundans.
Fra transformatorstasjonene fordeles lavspenningsstrømmen av industriell frekvens gjennom verkstedene ved hjelp av kabler, ledninger, samleskinner fra verkstedkoblingsanlegget til de elektriske drivenhetene til individuelle maskiner.
Avbrudd i strømforsyningen til bedrifter, selv kortsiktige, fører til forstyrrelser i den teknologiske prosessen, skade på produkter, skade på utstyr og uopprettelige tap. I noen tilfeller kan et strømbrudd skape eksplosjons- og brannfare i virksomheter.
I henhold til reglene for elektrisk installasjon er alle elektriske energimottakere delt inn i tre kategorier i henhold til påliteligheten til strømforsyningen:
- Energimottakere som et avbrudd i strømforsyningen er uakseptabelt for, siden det kan føre til utstyrsskade, massive produktfeil, forstyrrelse av en kompleks teknologisk prosess, forstyrrelse av driften av spesielt viktige deler av kommuneøkonomien og til slutt true menneskers liv .
- Energimottakere, et brudd i strømforsyningen fører til manglende oppfyllelse av produksjonsplanen, nedetid for arbeidere, maskineri og industriell transport.
- Andre mottakere av elektrisk energi, for eksempel ikke-seriell og hjelpeproduksjonsbutikker, varehus.
Strømforsyningen til elektriske energimottakere av den første kategorien må i alle fall sikres, og hvis den blir avbrutt, må den automatisk gjenopprettes. Derfor må slike mottakere ha to uavhengige strømkilder, som hver kan fullt ut forsyne dem med strøm.
Elektrisitetsmottakere av den andre kategorien kan ha en reservestrømforsyningskilde, som kobles til av vaktpersonell etter en viss tid etter svikt i hovedkilden.
For mottakere av den tredje kategorien er det som regel ikke gitt en reservestrømkilde.
Strømforsyningen til bedrifter er delt inn i ekstern og intern. Ekstern strømforsyning er et system av nettverk og transformatorstasjoner fra strømkilden (energisystem eller kraftverk) til transformatorstasjonen til bedriften. Energioverføring skjer i dette tilfellet via kabel eller luftledninger med merkespenninger på 6, 10, 20, 35, 110 og 220 kV. Intern strømforsyning inkluderer energidistribusjonssystemet i verkstedene til bedriften og på dens territorium.
En spenning på 380 eller 660 V tilføres effektbelastningen (elektriske motorer, elektriske ovner), og 220 V til belysningsbelastningen. For å redusere tap, anbefales det å koble til motorer med en effekt på 200 kW eller mer. en spenning på 6 eller 10 kV.
Den vanligste spenningen i industribedrifter er 380 V. Spenning 660 V blir bredt introdusert, noe som gjør det mulig å redusere energitap og forbruk av ikke-jernholdige metaller i lavspentnettverk, øke rekkevidden av verkstedtransformatorstasjoner og kraften til hver transformator til 2500 kVA. I noen tilfeller, ved en spenning på 660 V, er det økonomisk berettiget å bruke asynkrone motorer med en effekt på opptil 630 kW.
Elektrisitetsdistribusjon utføres ved hjelp av elektriske ledninger - et sett med ledninger og kabler med tilhørende fester, bærende og beskyttende strukturer.
Intern ledning er elektrisk ledning installert inne i bygningen; utvendig - utvendig, langs bygningens yttervegger, under baldakiner, på støtter. Avhengig av installasjonsmetoden, kan interne ledninger være åpne hvis de legges på overflaten av vegger, tak, etc., og skjult hvis den legges i strukturelle elementer i bygninger.
Ledningene kan legges med isolert ledning eller upansret kabel med et tverrsnitt på inntil 16 kvm. På steder med mulig mekanisk påvirkning, er elektriske ledninger innelukket i stålrør og forseglet hvis rommiljøet er eksplosivt eller aggressivt. På maskinverktøy og trykkemaskiner utføres ledninger i rør, i metallhylser, med tråd med polyvinylkloridisolasjon, som ikke ødelegges ved eksponering for maskinoljer. Et stort antall ledninger av maskinens elektriske ledningskontrollsystem legges i brett. Samleskinnekanal brukes til å overføre strøm i verksteder med et stort antall produksjonsmaskiner.
For overføring og distribusjon av elektrisitet er strømkabler i gummi- og blykapper mye brukt; pansret og pansret. Kabler kan legges i kabelkanaler, monteres på vegger, i jordgrøfter eller legges inn i vegger.
Produksjon (Generasjon) av elektrisitet er prosessen med å konvertere ulike typer energi til elektrisk energi ved industrianlegg kalt kraftverk. For tiden er det følgende generasjonstyper:
Termisk kraftteknikk. I dette tilfellet blir den termiske energien ved forbrenning av organisk brensel omdannet til elektrisk energi. Termisk kraftteknikk inkluderer termiske kraftverk (TPP), som kommer i to hovedtyper:
Kondensering (IES, den gamle forkortelsen GRES brukes også). Kondensering er navnet på ikke-kombinert generering av elektrisk energi;
Fjernvarme (termiske kraftverk,CHP). Kogenerering er kombinert produksjon av elektrisk og termisk energi på samme stasjon;
CPP og CHP har lignende teknologiske prosesser. I begge tilfeller er detkjele, hvor drivstoff brennes og damp under trykk varmes opp på grunn av varmen som genereres. Deretter tilføres den oppvarmede dampen tildampturbin, hvor dens termiske energi omdannes til rotasjonsenergi. Turbinakselen roterer rotorenelektrisk generator- på denne måten omdannes rotasjonsenergien til elektrisk energi, som tilføres nettet. Den grunnleggende forskjellen mellom et CHP-anlegg og et CPP er at en del av dampen som varmes opp i kjelen brukes til varmeforsyningsbehov;
Atomkraft. Dette inkluderer kjernekraftverk (NPP). I praksis regnes kjernekraft ofte som en undertype av termisk kraft, siden prinsippet om å generere elektrisitet ved kjernekraftverk generelt er det samme som ved termiske kraftverk. Bare i dette tilfellet frigjøres termisk energi ikke under brennstoffforbrenning, men under fisjon atomkjerner Vatomreaktor. Videre er eikke fundamentalt forskjellig fra et termisk kraftverk: damp varmes opp i en reaktor, går inn i en dampturbin, etc. På grunn av noen designtrekk ved kjernekraftverk er det ulønnsomt å bruke dem i kombinert produksjon, selv om det er utført separate eksperimenter i denne retningen;
Vannkraft. Dette inkluderer vannkraftverk (HPP). I vannkraft omdannes det til elektrisk energi kinetisk energi vannføring. For å gjøre dette, ved hjelp av demninger på elver, skapes en forskjell i vannoverflatenivåer kunstig (de såkalte øvre og nedre bassengene). Under påvirkning av tyngdekraften strømmer vann fra det øvre bassenget til det nedre gjennom spesielle kanaler der vannturbiner er plassert, hvis blader spinnes av vannstrømmen. Turbinen roterer rotoren til den elektriske generatoren. En spesiell type vannkraftverk er pumpekraftverk (PSPP). De kan ikke anses å generere kapasitet i ren form, siden de bruker nesten samme mengde elektrisitet som de genererer, er slike stasjoner imidlertid svært effektive til å losse nettverket i rushtiden;
Alternativ energi. Dette inkluderer metoder for å generere strøm som har en rekke fordeler sammenlignet med «tradisjonelle», men som av ulike årsaker ikke har fått tilstrekkelig distribusjon. Hovedtypene for alternativ energi er:
Vindkraft— bruk av kinetisk vindenergi for å generere elektrisitet;
Solenergi— hente elektrisk energi fra energien til solstråler;
Vanlige ulemper med vind- og solenergi er den relativt lave effekten til generatorer og deres høye kostnader. I begge tilfeller kreves det også lagringskapasitet for natte (for solenergi) og rolige (for vindenergi) perioder;
Geotermisk energi- bruk av naturlig varmeJordfor å generere elektrisk energi. I hovedsak er geotermiske stasjoner vanlige termiske kraftverk, der varmekilden for oppvarming av dampen ikke er en kjele eller atomreaktor, A underjordiske kilder naturlig varme. Ulempen med slike stasjoner er den geografiske begrensning av bruken: geotermiske stasjoner er kostnadseffektive å bygge bare i områder med tektonisk aktivitet, det vil si der naturlige varmekilder er mest tilgjengelige;
Hydrogen energi- brukhydrogensomenergi brenselhar store utsikter: hydrogen har en veldig høyEffektivitetforbrenning, ressursen er praktisk talt ubegrenset, forbrenning av hydrogen er absolutt miljøvennlig (produktet av forbrenning i en oksygenatmosfære er destillert vann). Imidlertid er hydrogenenergi foreløpig ikke i stand til fullt ut å tilfredsstille menneskehetens behov på grunn av de høye kostnadene ved å produsere rent hydrogen og tekniske problemer dets transport i store mengder;
Det er også verdt å merke seg alternative typer vannkraft: tidevannOgbølgeenergi. I disse tilfellene brukes havets naturlige kinetiske energitidevannog vindbølgerhhv. Spredningen av disse typer elektrisk kraft hemmes av behovet for sammenfall av for mange faktorer ved utforming av et kraftverk: ikke bare en havkyst er nødvendig, men en kyst der henholdsvis tidevannet (og havbølgene) vil være sterk nok og konstant. For eksempel kystenSvartehavetikke egnet for bygging av tidevannskraftverk, siden forskjellene i Svartehavsvannstanden ved høy- og lavvann er minimale.
Det er enkelt å sende inn det gode arbeidet ditt til kunnskapsbasen. Bruk skjemaet nedenfor
Studenter, hovedfagsstudenter, unge forskere som bruker kunnskapsbasen i studiene og arbeidet vil være deg veldig takknemlig.
Lagt ut på http://www.allbest.ru/
i fysikk
om temaet: "Produksjon, overføring og forbruk av elektrisitet"
Fullført:
Elev 11A
Khodakova Yulia
Lærer:
Dubinina Marina Nikolaevna
1. Elektrisitetsproduksjon
Elektrisitet produseres ved kraftverk, ofte ved hjelp av elektromekaniske induksjonsgeneratorer. Det er 2 hovedtyper av kraftverk - termiske kraftverk (TPP) og vannkraftverk (HPP) - som er forskjellige i typen av motorer som roterer rotorene til generatorene.
Energikilden ved termiske kraftverk er brensel: fyringsolje, oljeskifer, olje, kullstøv. Rotorene til elektriske generatorer drives av damp- og gassturbiner eller forbrenningsmotorer (ICE).
Som kjent øker effektiviteten til varmemotorer med økende begynnelsestemperatur på arbeidsfluidet. Derfor bringes dampen som kommer inn i turbinen til ca. 550 °C ved et trykk på ca. 25 MPa. Effektiviteten til termiske kraftverk når 40%.
Ved varmekraftverk (CHP) brukes mesteparten av energien fra avfallsdamp i industribedrifter og til husholdningsbehov. Effektiviteten til termiske kraftverk kan nå 60-70%.
Ved vannkraftverk brukes den potensielle energien til vann til å rotere rotorene til generatorer. Rotorene drives av hydrauliske turbiner.
Kraften til stasjonen avhenger av forskjellen i vannstand som skapes av demningen (trykk), og av vannmassen som passerer gjennom turbinen på 1 sekund (vannstrøm).
En del av elektrisiteten som forbrukes i Russland (omtrent 10%) produseres ved kjernekraftverk (NPP).
2. Elektrisitetsoverføring
I utgangspunktet er denne prosessen ledsaget av betydelige tap som er forbundet med oppvarming av strømledninger med strøm. I henhold til Joule-Lenz-loven er energien som brukes på oppvarming av ledningene proporsjonal med kvadratet på strømstyrken og motstanden til linjen, så hvis linjen er lang, kan overføring av elektrisitet bli økonomisk ulønnsomt. Derfor er det nødvendig å redusere strømmen, som for en gitt overført effekt fører til behovet for å øke spenningen. Jo lengre kraftledningen er, jo mer lønnsomt er det å bruke høyere spenninger (på noen når spenningen 500 kV). Vekselstrømsgeneratorer produserer spenninger som ikke kan overstige 20 kV (noe som skyldes egenskapene til isolasjonsmaterialene som brukes).
Derfor installeres step-up transformatorer ved kraftverk, som øker spenningen og reduserer strømmen like mye. For å forsyne strømforbrukere med nødvendig (lav) spenning, installeres nedtrappingstransformatorer i endene av kraftoverføringslinjen. Spenningsreduksjon gjøres vanligvis i etapper.
3. Strømbruk
Elektrisk energi brukes nesten overalt. Det meste av elektrisiteten som produseres kommer selvsagt fra industrien. I tillegg vil transport være en storforbruker.
Mange jernbanelinjer har lenge gått over til elektrisk trekkraft. Belysning av boliger, bygater, industrielle og hjemlige behov i landsbyer og landsbyer - alt dette er også en stor forbruker av elektrisitet.
En stor del av den genererte elektrisiteten omdannes til mekanisk energi. Alle mekanismer som brukes i industrien er drevet av elektriske motorer. Det er nok av strømforbrukere, og de finnes overalt.
Og strøm produseres bare noen få steder. Spørsmålet oppstår om overføring av elektrisitet, og over lange avstander. Ved overføring over lange avstander er det mye strømtap. Hovedsakelig er dette tap på grunn av oppvarming av elektriske ledninger.
I henhold til Joule-Lenz-loven beregnes energien brukt på oppvarming ved hjelp av formelen:
elektrisk energi atomær termisk
Siden det er nesten umulig å redusere motstanden til et akseptabelt nivå, må du redusere strømmen. For å gjøre dette, øk spenningen. Vanligvis har stasjoner step-up generatorer, og på enden av overføringslinjene er det step-down transformatorer. Og fra dem distribueres energien til forbrukerne.
Etterspørselen etter elektrisk energi øker stadig. For å møte krav om økt forbruk er det to måter:
1. Bygging av nye kraftverk
2. Bruk av avansert teknologi.
Effektiv bruk av strøm
Den første metoden krever utgifter til et stort antall konstruksjons- og økonomiske ressurser. Det tar flere år å bygge ett kraftverk. I tillegg forbruker for eksempel termiske kraftverk mye ikke-fornybart naturressurser, og skade miljøet.
Å bruke avansert teknologi er en veldig riktig løsning på dette problemet. I tillegg er det nødvendig å unngå sløsing med energi og redusere ineffektiv bruk til et minimum.
Skrevet på Allbest.ru
...Lignende dokumenter
Funksjoner av termiske og kjernekraftverk, vannkraftverk. Overføring og omfordeling av elektrisk energi, dens bruk i industri, hverdagsliv og transport. Implementering av økende og synkende spenning ved bruk av transformatorer.
presentasjon, lagt til 01.12.2015
Historien om energiens fødsel. Typer kraftverk og deres egenskaper: termisk og vannkraft. Alternative energikilder. Elektrisk kraftoverføring og transformatorer. Funksjoner ved bruk av elektrisk kraft i produksjon, vitenskap og hverdagsliv.
presentasjon, lagt til 18.01.2011
Industriell og alternativ energi. Fordeler og ulemper med vannkraftverk, termiske og kjernekraftverk. Produsere energi uten bruk av tradisjonelle fossile brensler. Effektiv bruk av energi, energisparing.
presentasjon, lagt til 15.05.2016
Produksjon av elektrisk energi. Hovedtyper av kraftverk. Påvirkningen fra termiske og kjernekraftverk på miljø. Bygging av moderne vannkraftverk. Fordeler med tidevannsstasjoner. Andel av typer kraftverk.
presentasjon, lagt til 23.03.2015
Beskrivelse av prosessene for å generere elektrisitet ved termiske kondenskraftverk, gassturbinanlegg og kombinerte varme- og kraftverk. Studie av design av hydraulikk- og lagringskraftverk. Geotermisk energi og vindenergi.
abstrakt, lagt til 25.10.2013
Elektrisitets rolle i industrielle prosesser moderne scene, metoden for produksjonen. Generell ordning elektrisk kraftindustri. Funksjoner av hovedtypene kraftverk: kjernefysiske, termiske, vann- og vindgeneratorer. Fordeler med elektrisk energi.
presentasjon, lagt til 22.12.2011
Generering av elektrisitet som produksjon gjennom konvertering fra andre typer energi, ved bruk av spesielle tekniske innretninger. Karakteristiske trekk, teknikker og effektivitet for industriell og alternativ energi. Typer kraftverk.
presentasjon, lagt til 11.11.2013
Produksjon av elektrisk og termisk energi. Hydrauliske kraftverk. Bruk av alternative energikilder. Fordeling av elektriske laster mellom kraftverk. Overføring og forbruk av elektrisk og termisk energi.
opplæring, lagt til 19.04.2012
Grunnleggende om energisparing, energiressurser, generering, transformasjon, overføring og bruk av ulike typer energi. Tradisjonelle metoder for å produsere termisk og elektrisk energi. Struktur av produksjon og forbruk av elektrisk energi.
sammendrag, lagt til 16.09.2010
Verdensledere innen kjernekraftproduksjon. Klassifisering av kjernekraftverk. Prinsippet for deres handling. Typer og kjemisk sammensetning kjernebrensel og essensen av å få energi fra det. Mekanismen for kjedereaksjonen. Finne uran i naturen.