книги из ГПНТБ / Церазов, А. Л. Электрическая часть тепловых электростанций учебник
.pdf
А. Л. ЦЕРАЗОВ, А. П. ВАСИЛЬЕВА, Б, В. НЕЧАЕВ
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ
ЧАСТЬ
ТЕПЛОВЫХ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Под редакцией А. Л. Ц е р а з о в а
Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебника для студентов вузов, обучающихся по специальности «Тепловые электрические станции»
«ЭНЕРГИЯ:
МОСКВА 1974
|
|
G |
|
/ |
Гре. |
г 6r. |
|
|
ОП2.11 |
- |
-„У |
v |
|
|
|||
|
|
|
||||||
Ц41 |
|
|
|
|
H6' |
‘ |
|
|
УДК 621.311.22.002.5:621.313/.31 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
..■i* |
|
Церазов A. Л. и др. |
|
|
|
||||
Ц 41 |
Электрическая |
часть тепловых |
электростанций. |
|||||
|
Учебник для вузов. Под ред. А. Л. Церазова. М., |
|||||||
|
«Энергия», 1974. |
|
|
|
|
|||
|
304 с. с ил. |
|
|
|
|
|
||
|
Перед |
заглавием |
авт.: А. Л. |
Церазов, А. |
П. Васильева, |
|||
|
Б. В. Нечаев. |
|
|
|
|
|
||
|
В книге приведены рекомендации по выбору аппаратуры высокого |
|||||||
|
напря5кения, даны схемы электрических соединений, рассмотрены соб |
|||||||
|
ственные нужды, релейная защита, автоматика, |
управление, контроль |
||||||
|
и средства сигнализации на электростанциях. |
для |
специальности |
|||||
|
Книга |
предназначена |
в качестве |
учебника |
||||
|
«Тепловые электрические станции». |
|
|
|
||||
|
Книга может быть полезна инженерно-техническому персоналу теп |
|||||||
|
ловых |
электростанций. |
|
|
|
|
||
|
30311-284 |
74-74 |
|
|
|
6П2.1I |
||
|
051(01)-74 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
©Издательство «Энергия», 1974 г.
Александр Леонидович Церазов, Антонина Павловна Васильева, Борис Викторинович Нечаев
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Редактор В. |
П. В а с и н |
|||
Редактор издательства |
Э. |
Я. Б р а н д е н б у р г с к а я |
||
Переплет художника Е. В. |
Н ик иг и н а |
|||
Технический редактор Т. |
А. |
М а с л о в а |
||
Корректор 3. |
Б. |
Д р а н о в с к а я |
||
Сдано в набор 27/ХП 1973 г. Подписано к |
печати 22/IV 1974 г. Т-08420 |
|||
Формат 84x10873, |
|
|
|
Бумага типографская № 2 |
Уел. печ. л. 15,96 |
|
|
|
Уч.-изд. л. 16,42 |
Тираж 25 000 экз. |
Зак. 551 |
|
Цена 73 коп. |
|
Издательство «Энергия», Москва, М-114. Шлюзовая наб., 10.
Московская типография № 10 Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Москва, М-114, Шлюзов?” наб., К),
ПР Е Д И С Л О В И Е
Спервых дней установления Советской власти Коммуни стическая партия уделяет большое внимание развитию энергетики нашей страны. Уже в декабре 1920 г. приня тием Ленинского плана ГОЭЛРО VIII Всероссийским
съездом Советов была заложена научная основа элек трификации всей страны. С тех пор не было ни одного важного народнохозяйственного документа партии и пра вительства, где бы не отмечалась первостепенная роль энергетики в развитии страны. Энергетика Советского Союза выросла в передовую отрасль народного хозяйст ва, выйдя на второе место в мире по выработке электро энергии. Пятилетним планом развития народного хозяй ства страны на 1971—1975 гг. предусмотрено к концу пятилетки ввести в действие 65—67 млн. кВт мощности и довести выработку электроэнергии до 1 065 млрд. кВт- ч. Грандиозные планы введения новых блоков и электро станций больших мощностей, создание единых энергети ческих систем и технически грамотная их эксплуатация требуют высокой теоретической подготовки энергетиков не только в своих, но и в смежных специальностях (элек триков в теплотехнической области, а теплотехников — в электротехнической).
Настоящая книга написана коллективом авторов ка федры электрических станций Московского ордена Лени на энергетического института в качестве учебника по курсу «Электрическая часть тепловых электростанций» для студентов высших учебных заведений по специаль ности 0305 — Тепловые электрические станции.
В книге уделено внимание вопросам режимов рабо ты основного электрооборудования и его защитам.
Авторы выражают благодарность коллективу кафед ры электрических станций Ивановского энергетического института имени В. И. Ленина и доценту кафедры элек трических станций Всесоюзного заочного политехниче-
3
ского института О. В. Ливановой за тщательное рецен зирование учебника.
Авторы благодарят коллектив кафедры электрических станций МЭИ, сделавший полезные замечания при об суждении рукописи, и выражают благодарность доцен там МЭИ Ю. А. Морозовой, В. Е. Казанскому, А. А. Ва сильеву и ст. преподавателю Э. А. Басс за ценные заме чания, позволившие улучшить рукопись учебника.
Большую помощь авторам оказал В. П. Васин, вни мательно отредактировавший рукопись.
Понимая всю сложность задачи создания комплекс ного учебника по электрической части ТЭС, охватываю щего разделы, которые обычно издаются самостоятель ными учебниками, авторы просят читателей сообщать свои замечания и пожелания по содержанию помещен ного материала, методике его изложения и объему, от веденному разным разделам книги.
В книге написаны: А. Л. Церазовым гл. 1—4, 6—8;
А. П. Васильевой гл. 9, 10, § 5-11, 5-12; Б. В. Нечае вым гл. 5 (§ 1-10), 11, 12.
Предложения и пожелания просим направлять в ад рес издательства «Энергия»: 113114. Москва, Шлюзовая наб., д. 10.
Авторы
Глава пе рвая
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАБОТЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
1-1. ПОНЯТИЕ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ
Совокупность установок, устройств, объединенных про цессом выработки, преобразования, распределения и по требления тепловой и электрической энергии, называют энергетической системой. Электрическая часть энерге тической системы составляет электрическую систему. В электрическую систему входят электрические станции,
линии электропередач, |
преобразовательные |
установки |
|||
для изменения рода |
тока, электрические подстанции, |
||||
предназначенные для |
изменения |
параметров |
электро |
||
энергии и распределения ее по |
различным |
участкам |
|||
электрической |
цепи, нагрузки электрической системы — |
||||
совокупность |
приемников |
электроэнергии, потребителей |
|||
(заводы, транспорт, |
коммунально-бытовые |
приемники |
|||
и т. п.). |
|
|
|
|
|
Электрические станции, объединенные между собой и с потребителями линиями электропередач, располагают ся на обширной территории и вместе с тем связаны не прерывным процессом выработки электроэнергии, кото рая в тот же момент должна быть использована. Поэто му все процессы в электрической системе, системе боль шой и сложной, связаны и протекают в тесном взаимо действии. Это определяет необходимость управления ра ботой ее элементов с учетом единства процесса выра ботки, распределения и потребления электроэнергии. Это определяет необходимость создания элементов и устройств электрической системы с учетом их места в электрической системе, с учетом общесистемных за дач, выполняемых ими.
Электрические станции являются самым ответствен ным активным элементом электрической системы, где
5
различные виды энергии преобразуются в электрическую энергию.
На рис. 1-1 приведена схема электрической системы, в которой четыре станции (С-1—С-4) осуществляют пи тание электроэнергией потребителей (условно изображе ны стрелками).
Электрические станции связаны с потребителями элек трической сетью, представляющей важный элемент элек трической системы, определяющей в большой степени экономичность и надежность работы системы и устой чивость параллельной работы отдельных ее частей
(§ 2-4—2-5).
6-гок8 П-4 НОкВ
Рис. 1-1. Принципиальная схема электрической системы.
На рис. 1-1 видно, что передача электроэнергии осу ществляется по линиям электропередачи Л-1—Л-8 при напряжениях, значительно превышающих напряжения генераторов. Для преобразования электроэнергии одно го напряжения в электроэнергию другого напряжения сооружаются трансформаторные подстанции. Узловые подстанции (П-1; П-2; П-3) связывают источники энер гии или отдельные части системы. Объединение электри- 6
ческих станций общей сетью позволяет снабжать элек троэнергией потребителей от разных станций и осуще ствлять обмен потоками электроэнергии между участка ми системы.
В Советском Союзе применяется (ГОСТ 721-62) сле дующая шкала стандартных номинальных напряжений (междуфазных) трехфазного тока частотой 50 Гц: 750, 500; 330; 220; 150; ПО; 35; 20; 10; 6; 3; 0,66; 0,38; 0,22; 0,036 кВ.
Передача электроэнергии на напряжениях 35—750 кВ осуществляется, как правило, с помощью воздушных ли ний электропередачи, на напряжениях ниже 35 кВ с помощью кабельных линий. В ряде случаев кабельные линии устраивают на 35, ПО и 220 кВ (глубокие вводы в городах, выводы электроэнергии от трансформаторов мощных ГЭС на открытые подстанции).
Для генераторов применяют следующие номинальные напряжения; 27; 24; 20; 18; 16,5; 15,75; 13,8; 11,5; 10,5; 6,3; 3,15 кВ.
Уровень применяемого напряжения в каждом случае его использования определяется технико-экономическим обоснованием по минимуму расчетных затрат [Л. 1] с уче том дальности передачи электроэнергии и величины пе редаваемой мощности.
При технико-экономическом обосновании уровня при нимаемого для электропередачи напряжения существен ное влияние оказывает величина потерь электроэнергии, выражаемая произведением потерь мощности на про должительность этих потерь:
д д = 5 ! а р а . |
д м ) |
i |
"ч |
Как известно из электротехники, полная мощность для трехфазной цепи переменного тока, активное сопро тивление которой равно г, а реактивное х, в комплексной форме выражается в виде суммы активной Р и реактив ной Q мощностей
где |
S = P + jQ, |
(1-2) |
|
|
|
P '= .S cos>’= |
3/(.(У,,, cos <р— У З и я1фcos<р; |
(1-3) |
Q = 'S sin <р = |
3/ф(Уфsin <р= ]ЛЗ и„1фsin <р; |
(1-4) |
|
S ^ = V P 2 + 0 2 - |
(1-5) |
7
Потери активной |
мощности |
в цепи с учетом |
(1-2) — |
||
(1-5) можно представить в виде |
|
|
|
||
А Р = 3 1 2г ^ З |
5 |
г |
S2 г — |
Р 24- Q2 |
Г. ( - ) |
Ф |
VT' |
ил |
и2л |
иг |
1 6 |
Ниже символом U обозначается междуфазное напря жение.
Потери реактивной мощности определяются анало гично
A Q = 3 /^ = P2 + Q2 х. |
(1-7) |
Из выражения (1-6) видно, что потери активной мощ ности обратно пропорциональны квадрату напряжения, пропорциональны длине линии (г пропорционально дли не линии) и зависят не только от передаваемой актив ной мощности Р, но и от передаваемой реактивной мощ ности Q. Поэтому часто оказывается выгодно не 'пере давать реактивную мощность от электрических станций к потребителям, а генерировать ее на месте, устанавли вая для этой цели синхронные компенсаторы СК (как это показано на П-1 рис. 1-1) или батареи конденсато ров. Действие этих элементов, потребляющих опережаю щий (емкостной) ток, эквивалентно генерированию от стающего (индуктивного) тока, необходимого большому числу потребителей, использующих асинхронные двига тели, выпрямительные устройства и т. п.
Одним из основных показателей работы электриче ской системы является напряжение у потребителя элек троэнергии.
На рис. 1-2 видно, что для передачи потребителю мощности P2+/Q 2 'при напряжении \J%необходимо иметь
на передающем конце линии напряжение Hi. Величина его находится известным из электротехники построением векторной диаграммы
ОX— U2-\-i r ]1х. |
(1*8) |
Геометрическую разность векторов Н, и Ut принято
называть падением напряжения, алгебраическую раз ность напряжений £Л и U2— потерей напряжения в ли нии электропередачи (отрезок AD). Величина отрезка AD с небольшой погрешностью может быть определена
8
по величине отрезка А С —АВ-уВС — lr cos cp + /x sin q>— ==А'^/ф. Чтобы получить значение междуфазной потери напряжения, последнее выражение надо умножить на
V 3. Если дополнительно полученный результат умно жить и разделить на линейное напряжение U%, то полу чим:
ду |
г У ъ U2! cos у - f х У 3 Цг1 sin у |
_ р гг + Qzx |
|
U2 |
^2 |
Согласно полученному выражению потеря напряже ния зависит от передаваемых активной и реактивной мощност*ш, от активного и индуктивного сопр отивлении
|
|
|
|
|
/ |
т |
г |
|
r + jx |
|
Гг |
V, |
Г" }Х |
Q' |
р‘ |
||
I |
|
-------- щ |
|
||
|
|
|
|
|
h |
Рис. 1-2. Векторная диаграмма для определения по тери напряжения в линии электропередачи.
линии передачи и обратно пропорциональна напряже
нию t/2.
Для получения номинального напряжения у прием ников электроэнергии на источниках энергии напряже ние должно быть выше номинального на величину по тери напряжения. Поддержание номинального напряже ния у приемников электроэнергии является важной зада чей. Эта задача решается как путем регулирования на пряжения у источников, так и воздействием на величину
9