Паровая турбина Парсонса 1884 Радиально-осевая турбина Френсиса

Паровая турбина Парсонса (1884)

Радиально-осевая турбина Френсиса Оптимальны для радиально-осевых турбин средние и высокие напоры (от 50 до 300 м)

Поворотно-лопастная турбина Каплана (1920 г. )

Приниципиальная схема генерирующего агрегата Рабочее тело Турбина Генератор UA UB UC

Производство, передача и распределение электроэнергии

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ Основные Уголь Нефть Природный газ Горючий сланец Гидроэнергетические ресурсы: - гидропотенциальные ресурсы - энергия приливов и отливов Атомная энергия Прочие Энергия ветра Энергия Солнца Геотермальная энергия Химическая энергия водорода Биоресурсы и др.

Типы электростанций • Тепловые (ТЭС), которые делятся на теплоэлетроцентрали - ТЭЦ, конденсационные – КЭС (крупные КЭС исторически получили название государственных районных электростанций - ГРЭС); • Атомные электростанции (АЭС); • Гидроэлектростанции (ГЭС) и гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС); • Дизельные электростанции (ДЭС); • Солнечные электростанции (СЭС); • Геотермальные электростанции (Гео. ТЭС); • Приливные электростанции (ПЭС); • Ветроэлектростанции (ВЭ);

Схема работы паротурбинной установки с теплофикационной турбиной (ТЭЦ) 1 – котлоагрегат 2 – паропровод 3 – паровая турбина 4 – вал агрегата 5 – генератор 6 – сетевой подогреватель 7 – тепловая сеть 8 – трубопровод 9 - насос

Схема работы паротурбинной установки с конденсационной турбиной (ГРЭС) 1 2 3 4 5 6 7 8 – котлоагрегат – паропровод – паровая турбина – генератор – конденсатор – теплообменник – трубопровод - насос

Принципиальная схема ПГУ-800

Газотурбинная установка

Киришская ГРЭС

Атомные электростанции РФ

Принципиальные схемы АЭС Ленинградская Курская Смоленская Шевченковская Белоярская

Курская АЭС

Зыряновская ГЭС на Алтае (1892 г. , 150 к. Вт)

Принципиальная схема гидроэлектростанции • высоконапорные — более 60 м; • средненапорные — от 25 м; • низконапорные — от 3 до 25 м.

Волховская ГЭС (1918 -1927 гг. , 64 МВт)

Саяно-Шушенская ГЭС 242 м

Волжская ГЭС • • Состав сооружений ГЭС: бетонная водосливная плотина длиной 725 м, наибольшей высотой 44 м; земляная намывная плотина длиной 3249 м и наибольшей высотой 47 м, здание ГЭС совмещённого типа длиной 736 м, состоящее из одиннадцати агрегатных секций по два гидроагрегата в каждой; рыбоподъёмник; двухниточные двухкамерные судоходные шлюзы Мощность ГЭС — 2592, 5 МВт, среднегодовая выработка — 11, 1 млрд. к. Вт·ч. В здании ГЭС установлены 22 гидроагрегата

Принцип устройства гидроаккумулирующей электростанции

Загорская ГАЭС

Приливная ГЭС Особый вид , гидроэлектростанции использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы луны и солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 18 метров.

Кислогубская ПЭС 1, 7 МВт

ПЭС ля Ранс (Франция) 240 МВт

Капсульный гидрогенератор

Сравнение электростанций ТЭС ГЭС АЭС (ТЭЦ и ГРЭС) (ГЭС, ГАЭС, ПЭС) (АЭС, АЭЦ) 66 -68% 17 -18% Коэффициент полезного действия 14 -15% 33% 92 -94% 80% Сырье Уголь, газ, мазут, торф, Вода равнинных и сланец, поэтому можно горных рек строить везде Разновысокие водоемы Движение воды во время приливов и отливов Ядерное топливо (плутоний и уран). При расходе 1 кг урана образуется энергии как при сгорании 2500 кг угля

ТЭС ГЭС АЭС (ТЭЦ и ГРЭС) (ГЭС, ГАЭС, ПЭС) (АЭС, АЭЦ) Преимущества – быстрота и менее высокая – высокий КПД; стоимость строительства; – экономичность, простота – разнообразное сырьё; управления; – способность вырабатывать –немногочисленность электроэнергию без персонала; сезонных колебаний; – маневренность; – длительный срок эксплуатации (до 100 и более лет); – низкая себестоимость электроэнергии; – регулирует стоки; – плотина используется для транспортных связей; – около них образуются промышленные центры – не загрязняют среду; –концентрированное, транспортабельное и долгосрочное топливо; – маневренность; – размещение вблизи потребителя – КПД – 80%; – дешёвая электроэнергия; – сравнительно небольшие затраты при строительстве; – отсутствие парникового эффекта и вредных выбросов

Геотермальная ЭС Вырабатывает электрическую энергию из тепловой энергии подземных источников. Геотермический градиент в скважине возрастает на 1 °C каждые 36 метров. Это тепло доставляется на поверхность в виде пара или горячей воды.

Фотоэлектрические станции

СОЛНЕЧНЫЕ СТАНЦИИ Термоэлектрическая Фотоэлектрическая

Силовой масляный трансформатор

Масляный трансформатор и выключатели

Однолинейная схема распределительного устройства

Высоковольтная подстанция

Первые линии электропередачи 1729 г. СТИВЕН ГРЕЙ 1744 г. Эрфурт (Германия) АНДРЕАС ГОРДОН Первая воздушная линия с металлическими проводами 1737 г. ТЕОФИЛ ДЕЗАГЮЛЬЕ ввел понятие проводник 1744 БОРИС ЯКОБИ Первая кабельная линия

1874 г. ФЁДОР ПИРОЦКИЙ В качестве проводника были использованы рельсы железной дороги: один рельс был в роли прямого провода, второй – обратного. Через несколько лет его эксперименты увенчались успехом и на 1 км заброшенной железнодорожной ветки начал ходить небольшой вагончик, однако этот вид транспорта оказался опасен для пешеходов и проект был закрыт. Сегодня по этому принципу работает метро.

Продемонстрировал свою ЛЭП на Международной электротехнической выставке, которая проходила во Франкфурте-на-Майне. Доливо. Добровольский протянул линию электропередачи на деревянных столбах на расстояние в 170 км, после этого мировая общественность признала, что проблема передачи тока на большие расстояния решена. Потери снизились с 70% 20%

Прогресс в развитии высоковольтных линий

Соотношение между передаваемой мощностью и классом напряжения Ниже 1000 В Выше 1000 В

Классификация линий по напряжению • ВЛ до 1000 В (ВЛ низшего класса напряжений) • ВЛ выше 1000 В ВЛ 1– 35 к. В (ВЛ среднего класса напряжений) ВЛ 110– 220 к. В (ВЛ высокого класса напряжений) ВЛ 330– 750 к. В (ВЛ сверхвысокого класса напряжений) ВЛ выше 750 к. В (ВЛ ультравысокого класса напряжений)

Деление линий по назначению • сверхдальние ВЛ напряжением 500 к. В и выше (предназначены для связи отдельных энергосистем) • магистральные ВЛ напряжением 220 и 330 к. В (предназначены для передачи энергии от мощных электростанций, а также для связи энергосистем и объединения электростанций внутри энергосистем — к примеру, соединяют электростанции с распределительными пунктами) • распределительные ВЛ напряжением 35, 110 и 150 к. В (предназначены для электроснабжения предприятий и населенных пунктов и крупных районов — соединяют распределительные пункты с потребителями) • ВЛ 20 к. В и ниже, подводящие электроэнергию к потребителям.

Линии электропередачи Деревянные (а), железобетонная (б) и стальная (в) опоры ВЛ: 1 — стойка опоры; 2 — железобетонная приставка (пасынок); 3 — бандаж из стальной проволоки или стальной хомут; 4 — крючья для армировки изоляторов; 5 — раскосы для жесткости; 6 — траверсы; 7 — сцепная арматура для крепления гирлянды изоляторов; 8 — железобетонные фундаменты.

Количество изоляторов

Способы повышения пропускной способности ВЛ – замена проводов на большие поперечные сечения; – расщепление фазы; – строительство дополнительных воздушных линий; – повышение номинального напряжения.

Расщепление проводов - увеличение эквивалентного радиуса проводов, обеспечивающее уменьшение индуктивного сопротивления; - уменьшение потерь на корону

Самонесущие изолированные провода (СИП)

Принцип электропередачи на постоянном токе

Выборгская вставка постоянного тока

Сравнение воздушных линий переменного и постоянного тока при напряжении 400 k. V и передаваемой мощности 1400 MW Промежуточная стальная опора линии переменного тока Промежуточная стальная опора линии постоянного тока

Линии постоянного тока В западной Европе В СССР и РФ Кашира – Москва Волгоград – Донбасс Экибастуз – Центр Выборг – Финляндия (вставка) • Могоча (вставка) • •

Первые линии электропередачи 1729 г. СТИВЕН ГРЕЙ 1744 г. Эрфурт (Германия) АНДРЕАС ГОРДОН Первая воздушная линия с металлическими проводами 1737 г. ТЕОФИЛ ДЕЗАГЮЛЬЕ ввел понятие проводник 1744 БОРИС ЯКОБИ Первая кабельная линия

ФЁДОР ПИРОЦКИЙ 1874 г. , 6 л. с. , 1 км В качестве проводника были использованы рельсы железной дороги: один рельс был в роли прямого провода, второй – обратного. Через несколько лет его эксперименты увенчались успехом и на 1 км заброшенной железнодорожной ветки начал ходить небольшой вагончик, однако этот вид транспорта оказался опасен для пешеходов и проект был закрыт. Сегодня по этому принципу работает метро.

Продемонстрировал свою ЛЭП на Международной электротехнической выставке, которая проходила во Франкфурте-на-Майне. Доливо. Добровольский протянул линию электропередачи на деревянных столбах на расстояние в 170 км, после этого мировая общественность признала, что проблема передачи тока на большие расстояния решена. Потери снизились с 70% 20%

-дисциплины «Электрические сети» и «Передача электрической энергии» изучались уже студентами первого приема, а лаборатория электрических сетей была создана под руководством М. А. Шателена в 1904 году 1866 -1957 Первый декан Электромеха 8 к. В, 20 км

В первые годы после 1917 года подготовка специалистов по электрическим сетям осуществлялась кафедрой «Передача электрической энергии» , созданной в 1919 году и возглавлявшейся тогда профессором А. А. Горевым, окончившим Санкт-Петербургский Политехнический институт в 1907 году и получившим диплом № 1 нашего института.

Прогресс в развитии высоковольтных линий

Соотношение между передаваемой мощностью и классом напряжения Ниже 1000 В Выше 1000 В

Классификация линий по напряжению • ВЛ до 1000 В (ВЛ низшего класса напряжений) • ВЛ выше 1000 В ВЛ 1– 35 к. В (ВЛ среднего класса напряжений) ВЛ 110– 220 к. В (ВЛ высокого класса напряжений) ВЛ 330– 750 к. В (ВЛ сверхвысокого класса напряжений) ВЛ выше 750 к. В (ВЛ ультравысокого класса напряжений)

Количество изоляторов

Принцип электропередачи на постоянном токе

Линии постоянного тока В западной Европе В СССР и РФ Кашира – Москва Волгоград – Донбасс Экибастуз – Центр Выборг – Финляндия (вставка) • Могоча (вставка) • •

1. Проблемы управления и автоматического регулирования ЭЭС 2. Режимы и устойчивость ЭЭС 3. Электромагнитные переходные процессы и сверхдальние электропередачи 4. Современные системы электроснабжения и вопросы качества электроэнергии 5. Математическое моделирование и исследование переходных процессов в сложных машинновентильных системах 6. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии 7. Электротехника и фундаментальные проблемы науки 8. «Умные» сети 9. Новые принципы регулирования, нечеткая логика

Умные сети в России Первичные задачи • Преодоление пиковых нагрузок в сетях (снятие ограничений на потребление, увеличение продажи). • Включение в сеть нерегулируемой Системным Оператором генерации ВИЭ (снижение вреда экологии). Наши ошибки • Решение задачи поручено ФСК, которая управляет магистральными сетями, а там сильно не поуправляешь. Наибольший эффект в распределительных сетях, но нужны миллионы интеллектуальных приборов. • Решение поручено государственной компании как НИОКР. Выход – бумага. На западе фирмы (Сименс, Арева, АББ) просто покупают новые стартапы и получают готовое к внедрению решение.