реферат електроенергетика

    Вступ
  • 1 Історія
    • 1.1 Історія російської електроенергетики
  • 2 Основні технологічні процеси в електроенергетиці
    • 2.1 Генерація електричної енергії
    • 2.2 Передача і розподіл електричної енергії
    • 2.3 Споживання електричної енергії
  • 3 Види діяльності в електроенергетиці
    • 3.1 Оперативно-диспетчерське управління
    • 3.2 Енергозбут
    Примітки

Теплова електростанція і вітрогенератори в Німеччині

Електроенергетика - галузь енергетики, що включає в себе виробництво, передачу та збут електроенергії. Електроенергетика є найбільш важливою галуззю енергетики, що пояснюється такими перевагами електроенергії перед енергією інших видів, як відносна легкість передачі на великі відстані, розподілу між споживачами, а також перетворення в інші види енергії (механічну, теплову, хімічну, світлову та ін.). Відмінною рисою електричної енергії є практична одночасність її генерування і споживання, так як електричний струм поширюється по мережах зі швидкістю, близькою до швидкості світла.

Федеральний закон "Про електроенергетику" дає наступне визначення електроенергетики:

Електроенергетика - галузь економіки Російської Федерації, що включає в себе комплекс економічних відносин, що виникають в процесі виробництва (в тому числі виробництва в режимі комбінованого виробництва електричної та теплової енергії), передачі електричної енергії, оперативно-диспетчерського управління в електроенергетиці, збуту і споживання електричної енергії з використанням виробничих та інших майнових об'єктів (в тому числі входять до Єдину енергетичну систему Росії), що належать на праві влас ості або на іншому передбаченому федеральними законами підставі суб'єктам електроенергетики або іншим особам. Електроенергетика є основою функціонування економіки і життєзабезпечення. [1]

Визначення електроенергетики міститься також в ГОСТ 19431-84:

Електроенергетика - розділ енергетики, що забезпечує електрифікацію країни на основі раціонального розширення виробництва і використання електричної енергії.

1. Історія

Електрична енергія довгий час була лише об'єктом експериментів і не мала практичного застосування. Перші спроби корисного використання електрики були зроблені в другій половині XIX століття, основними напрямками використання були недавно винайдений телеграф, гальванотехніка, військова техніка (наприклад були спроби створення судів і самохідних машин з електричними двигунами; розроблялися міни з електричним детонатором). Джерелами електрики спочатку служили гальванічні елементи. Суттєвим проривом в масовому розповсюдженні електроенергії стало винахід електромашинних джерел електричної енергії - генераторів. У порівнянні з гальванічними елементами, генератори володіли більшою потужністю і ресурсом корисного використання, були істотно дешевше і дозволяли довільно задавати параметри виробленого струму. Саме з появою генераторів стали з'являтися перші електричні станції та мережі (до того джерела енергії були безпосередньо в місцях її споживання) - електроенергетика ставала окремою галуззю промисловості. Першою в історії лінією електропередачі (в сучасному розумінні) стала лінія Лауфен - Франкфурт, яка заробила в 1891 році. Протяжність лінії становила 170 км, напруга 28,3 кВ, передана потужність 220 кВт [2]. У той час електрична енергія використовувалася в основному для освітлення в великих містах. Електричні компанії складалися в серйозної конкуренції з газовими: електричне освітлення перевершувало газове по ряду технічних параметрів, але було в той час істотно дорожче. З удосконаленням електротехнічного обладнання і збільшенням ККД генераторів, вартість електричної енергії знижувалася, і врешті-решт електричне освітлення повністю витіснило газове. Попутно з'являлися нові сфери застосування електричної енергії: удосконалювалися електричні підйомники, насоси та електродвигуни. Важливим етапом став винахід електричного трамвая: трамвайні системи були великими споживачами електричної енергії та стимулювали нарощування потужностей електричних станцій. У багатьох містах перші електричні станції будувалися разом з трамвайними системами.

Початок XX століття був відзначений так званої «війною струмів» - протистоянням промислових виробників постійного і змінного струмів. Постійний і змінний струм мали як переваги, так і недоліки у використанні. Вирішальним фактором стала можливість передачі на великі відстані - передача змінного струму реалізовувалася простіше і дешевше, що зумовило його перемогу в цій «війні»: в даний час змінний струм використовується майже повсюдно. Тим не менш, у даний час є перспективи широкого використання постійного струму для далекої передачі великої потужності (див. Високовольтна лінія постійного струму).

1.1. Історія російської електроенергетики

Історія російської, та й мабуть, світовий електроенергетики, бере початок в 1891 році, коли видатний вчений Михайло Осипович Доліво-Добровольський здійснив практичну передачу електричної потужності близько 220 кВт на відстань 175 км. Результуючий ККД лінії електропередачі, що дорівнює 77,4%, виявився сенсаційно високим для такої складної багатоелементної конструкції. Такого високого ККД вдалося досягти завдяки використанню трифазного напруги, винайденого самим ученим.

У дореволюційній Росії, потужність всіх електростанцій становила лише 1,1 млн кВт, а річне вироблення електроенергії дорівнювала 1,9 млрд кВт * год. Після революції, за пропозицією В. І. Леніна було розгорнуто знаменитий план електрифікації Росії ГОЕЛРО. Він передбачав зведення 30 електростанцій сумарною потужністю 1,5 млн кВт, що і було реалізовано до 1931 року, а до 1935 року він був перевиконаний в 3 рази.

У 1940 році сумарна потужність радянських електростанцій склала 10,7 млн ​​кВт, а річне вироблення електроенергії перевищила 50 млрд кВт * год, що в 25 разів перевищувало відповідні показники 1913 року. Після перерви, викликаної Великою Вітчизняною війною, електрифікація СРСР відновилася, досягши в 1950 році рівня вироблення 90 млрд кВт * год.

У 50-і роки XX століття, в хід були пущені такі електростанції, як Цимлянская, Гюмушская, Верхньо-Свірська, Мінгечаурська і інші. До середини 60-х років СРСР посідав друге місце в світі з вироблення електроенергії після США [3].

2. Основні технологічні процеси в електроенергетиці

2.1. Генерація електричної енергії

Генерація електроенергії - це процес перетворення різних видів енергії в електричну на індустріальних об'єктах, званих електричними станціями. В даний час існують наступні види генерації:

  • Теплова електроенергетика. В даному випадку в електричну енергію перетворюється теплова енергія згоряння органічних палив. До тепловій електроенергетиці відносяться теплові електростанції (ТЕС), які бувають двох основних видів:
    • Конденсаційні (КЕС, також використовується стара абревіатура ГРЕС);
    • Теплофікаційні (теплоелектроцентралі, ТЕЦ). Теплофікації називається комбіноване виробництво електричної та теплової енергії на одній і тій же станції;

КЕС і ТЕЦ мають схожі технологічні процеси. В обох випадках є котел, в якому спалюється паливо і за рахунок тепла, що виділяється нагрівається пар під тиском. Далі нагріте пар подається в парову турбіну, де його теплова енергія перетворюється в енергію обертання. Вал турбіни обертає ротор електрогенератора - таким чином енергія обертання перетворюється в електричну енергію, яка подається в мережу. Принциповою відмінністю ТЕЦ від КЕС є те, що частина нагрітого в котлі пара йде на потреби теплопостачання;

  • Ядерна енергетика. До неї відносяться атомні електростанції (АЕС). На практиці ядерну енергетику часто вважають підвидом теплової електроенергетики, так як, в цілому, принцип вироблення електроенергії на АЕС той же, що і на ТЕС. Тільки в даному випадку теплова енергія виділяється не при спалюванні палива, а при розподілі атомних ядер в ядерному реакторі. Далі схема виробництва електроенергії нічим принципово не відрізняється від ТЕС: пара нагрівається в реакторі, надходить в парову турбіну і т. Д. Через деяких конструктивних особливостей АЕС нерентабельно використовувати в комбінованій вироблення, хоча окремі експерименти в цьому напрямку проводилися;
  • Гідроенергетика. До неї відносяться гідроелектростанції (ГЕС). У гідроенергетиці в електричну енергію перетворюється кінетична енергія течії води. Для цього за допомогою гребель на річках штучно створюється перепад рівнів водяній поверхні (т. Зв. Верхній і нижній б'єф). Вода під дією сили тяжіння переливається з верхнього б'єфу в нижній за спеціальними протоках, в яких розташовані водяні турбіни, лопаті яких розкручуються водяним потоком. Турбіна ж обертає ротор електрогенератора. Особливою різновидом ГЕС є гідроакумулюючі станції (ГАЕС). Їх не можна вважати генеруючими потужностями в чистому вигляді, так як вони споживають практично стільки ж електроенергії, скільки виробляють, однак такі станції дуже ефективно справляються з розвантаженням мережі в пікові години;
  • Альтернативна енергетика. До неї відносяться способи генерації електроенергії, мають ряд переваг в порівнянні з «традиційними», але з різних причин не отримали достатнього поширення. Основними видами альтернативної енергетики є:
    • Вітроенергетика - використання кінетичної енергії вітру для отримання електроенергії;
    • Геліоенергетика - отримання електричної енергії з енергії сонячного проміння; Загальними недоліками вітро-і геліоенергетики є відносна маломощность генераторів при їх дорожнечі. Також в обох випадках обов'язково потрібні акумулюють потужності на нічний (для геліоенергетики) і безвітряний (для вітроенергетики) час;
    • Геотермальна енергетика - використання природного тепла Землі для вироблення електричної енергії. По суті геотермальні станції являють собою звичайні ТЕС, на яких джерелом тепла для нагрівання пари є не котел або ядерний реактор, а підземні джерела природного тепла. Недоліком таких станцій є географічна обмеженість їх застосування: геотермальні станції рентабельно будувати тільки в регіонах тектонічної активності, тобто, там, де природні джерела тепла найбільш доступні;
    • Воднева енергетика - використання водню в якості енергетичного палива має великі перспективи: водень має дуже високий ККД згоряння, його ресурс практично не обмежений, спалювання водню абсолютно екологічно чисто (продуктом згоряння в атмосфері кисню є дистильована вода). Однак повною мірою задовольнити потреби людства воднева енергетика на даний момент не в змозі через дорожнечу виробництва чистого водню і технічних проблем його транспортування у великих кількостях;
    • Варто також відзначити альтернативні види гідроенергетики. приливну і хвильову енергетику. У цих випадках використовується природна кінетична енергія морських припливів і вітрових хвиль відповідно. Поширенню цих видів електроенергетики заважає необхідність збігу дуже багатьох чинників при проектуванні електростанції: необхідно не просто морське узбережжя, але таке узбережжі, на якому припливи (і хвилювання моря відповідно) були б досить сильні і постійні. Наприклад, узбережжі Чорного моря не годиться для будівництва приливних електростанцій, так як перепади рівня води Чорному морі в прилив і відлив мінімальні.

2.2. Передача і розподіл електричної енергії

Передача електричної енергії від електричних станцій до споживачів здійснюється по електричних мережах. Електромережеве господарство - природно-монопольний сектор електроенергетики: споживач може вибирати, у кого купувати електроенергію (тобто енергозбутової компанії), енергозбуткова компанія може вибирати серед оптових постачальників (виробників електроенергії), однак мережа, по якій поставляється електроенергія, як правило, одна, і споживач технічно не може вибирати електромережних компаній. З технічної точки зору, електрична мережа являє собою сукупність ліній електропередачі (ЛЕП) і трансформаторів, які перебувають на підстанціях.

  • Лінії електропередачі представляють собою металевий провідник, по якому проходить електричний струм. В даний час практично повсюдно використовується змінний струм. Електропостачання в переважній більшості випадків - трифазне, тому лінія електропередачі, як правило, складається з трьох фаз, кожна з яких може включати в себе кілька проводів. Конструктивно лінії електропередачі діляться на повітряні і кабельні.
    • Повітряні ЛЕП підвішені над поверхнею землі на безпечній висоті на спеціальних спорудах, званих опорами. Як правило, провід на повітряній лінії не має поверхневої ізоляції; ізоляція є в місцях кріплення до опор. На повітряних лініях є системи грозозахисту. Основною перевагою повітряних ліній електропередачі є їх відносна дешевизна в порівнянні з кабельними. Також набагато краще ремонтопридатність (особливо в порівнянні з безколекторними КЛ): не потрібно проводити земляні роботи для заміни проводу, нічим не ускладнений візуальний огляд стану лінії. Однак, у повітряних ЛЕП є ряд недоліків:
      • широка смуга відчуження: в околиці ЛЕП заборонено ставити будь-які споруди і садити дерева; при проходженні лінії через ліс, дерева по всій ширині смуги відчуження вирубуються;
      • незахищеність від зовнішнього впливу, наприклад, падіння дерев на лінію і злодійства проводів; незважаючи на пристрої грозозахисту, повітряні лінії також страждають від ударів блискавки. Через уразливості, на одній повітряній лінії часто обладнають два ланцюги: основну і резервну;
      • естетична непривабливість; це одна з причин практично повсюдного переходу на кабельний спосіб електропередачі в межах міста.
    • Кабельні лінії (КЛ) проводяться під землею. Електричні кабелі мають різну конструкцію, проте можна виявити загальні елементи. Серцевиною кабелю є три струмопровідні жили (по числу фаз). Кабелі мають як зовнішню, так і междужільную ізоляцію. Зазвичай в якості ізолятора виступає трансформаторне масло в рідкому вигляді, або промасленим папером. Струмопровідна осердя кабелю, як правило, захищається сталевий бронею. Із зовнішнього боку кабель покривається бітумом. Бувають колекторні і безколекторні кабельні лінії. У першому випадку кабель прокладається в підземних бетонних каналах - колекторах. Через певні проміжки на лінії обладнуються виходи на поверхню у вигляді люків - для зручності проникнення ремонтних бригад в колектор. Безколекторні кабельні лінії прокладаються безпосередньо в ґрунті. Безколекторні лінії істотно дешевше колекторних при будівництві, проте їх експлуатація більш затратна в зв'язку з недоступністю кабелю. Головним достоїнством кабельних ліній електропередачі (в порівнянні з повітряними) є відсутність широкої смуги відчуження. За умови досить глибокого закладення, різні споруди (в тому числі житлові) можуть будуватися безпосередньо над колекторної лінією. У разі бесколлекторного закладення будівництво можливо в безпосередній близькості від лінії. Кабельні лінії не псують своїм виглядом міський пейзаж, вони набагато краще повітряних захищені від зовнішнього впливу. До недоліків кабельних ліній електропередачі можна віднести високу вартість будівництва і подальшої експлуатації: навіть у разі безколекторним укладання кошторисна вартість погонного метра кабельної лінії в рази вище, ніж вартість повітряної лінії того ж класу напруги. Кабельні лінії менш доступні для візуального спостереження їх стану (а в разі безколекторним укладання - взагалі недоступні), що також є суттєвим експлуатаційним недоліком.

2.3. Споживання електричної енергії

3. Види діяльності в електроенергетиці

3.1. Оперативно-диспетчерське управління

Система оперативно-диспетчерського управління в електроенергетиці включає в себе комплекс заходів з централізованого управління технологічними режимами роботи об'єктів електроенергетики і енергоприймаючу установок споживачів в межах Єдиної енергетичної системи Росії і технологічно ізольованих територіальних електроенергетичних систем, здійснюється суб'єктами оперативно-диспетчерського управління, уповноваженими на здійснення зазначених заходів в порядку, встановленому Федеральним законом «Про електроенергію Етика »[1]. Оперативне управління в електроенергетиці називають диспетчерським, тому що воно здійснюється спеціалізованими диспетчерськими службами. Диспетчерське управління проводиться централізовано і безперервно протягом доби під керівництвом оперативних керівників енергосистеми - диспетчерів [5].

3.2. Енергозбут

Примітки

Схожі статті