Каким способом достигается постоянство. Направление оборотов турбины на приливных электростанциях. Назовите действующие ПЭС и перспективные районы РФ. Опишите тип генератора ПЭС

Приливные электростанции (ПЭС) преобразуют энергию морских приливов в электрическую. ПЭС использует перепад уровней «полной» и «малой» воды во время прилива и отлива. Перекрыв плотиной залив или устье впадающей с море реки, можно при достаточно высокой амплитуде прилива создать напор, достаточный для вращения гидротурбин и соединённых с ними гидрогенераторов, размещенных в теле плотины. При одном бассейне и правильном полусуточном цикле приливов ПЭС может вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4-5 ч с перерывами соответственно 2-1 ч четырежды за сутки, ПЭС такого типа называется однобассейновой двустороннего действия. Для устранения неравномерности выработки электроэнергии бассейн ПЭС можно разделить плотиной на два или три меньших бассейна, в одном из которых поддерживается уровень «малой», а в другом – «полной» воды; третий бассейн - резервный; гидроагрегаты устанавливаются в теле разделительной плотины. Но и эта мера полностью не исключает пульсации энергии, обусловленной цикличностью приливов в течение полумесячного периода. При совместной работе в одной энергосистеме с мощными тепловыми или атомными электростанциями, энергия,вырабатываемая ПЭС, может быть использована для участия в покрытии пиков нагрузки энергосистемы, а входящие в эту же систему ГЭС, имеющие водохранилища сезонного регулирования, могут компенсировать внутримесячные колебания энергии приливов. На ПЭС устанавливают капсульные гидроагрегаты, которые могут использоваться с относительно высоким КПД в генераторном и насосном режимах, а также в качестве водопропускного отверстия. Капсульный гидроагрегат — горизонтальный осевой гидроагрегат с поворотно-лопастной гидротурбиной, заключённый в металлический кожух-капсулу. Отсутствие значительных поворотов и крутки потока, плавность очертаний элементов проточной части капсульного гидроагрегата обеспечивают его высокую эффективность: большую пропускную способность и меньшие габариты по сравнению с обычным вертикальным гидроагрегатом, хорошие энергетические показатели. В часы, когда малая нагрузка энергосистемы совпадает по времени с приливом воды в море, гидроагрегаты ПЭС либо отключены, либо работают в насосном режиме - подкачивают воду в бассейн выше уровня прилива или же аккумулируют энергию до того момента, когда в энергосистеме наступит пик нагрузки. В случае, если прилив или отлив совпадает по времени с максимумом нагрузки энергосистемы, ПЭС работает в генераторном режиме, поэтому ПЭС может использоваться в энергосистеме как пиковая электростанция. Так,например, работает ПЭС на 240 МВт, построенная в 1966 во Франции.

Электроэнергия приливных ГЭС в силу некоторых особенностей, связанных с периодическим характером приливов и отливов, может быть использована в энергосистемах лишь совместно с энергией регулирующих электростанций,которые восполняют провалы мощности приливных электростанций в течение суток или месяцев.

На ПЭС устанавливают гидроагрегаты, которые способны работать с высоким кпд как в генераторном (производить эл.энергию), так и в насосном режиме (перекачивать воду из водохранилища с низким уровнем воды в водохранилище с высоким уровнем). В насосном режиме ПЭС работает в том случае, если в энергосистеме появляется избыточная электроэнергия. В этом случае агрегаты подкачивают или откачивают воду из одного водохранилища в другое.

В 1968 г. на побережье Баренцева моря в Кислой губе сооружена первая в нашей стране опытно-промышленная ПЭС. В здании электростанции размещено 2 гидроагрегата мощностью 400 кВт.

Десятилетний опыт эксплуатации первой ПЭС позволил приступить к составлению проектов Мезенской ПЭС на 6—14 ГВт на Белом море, Пенжинской на 35 ГВт и Тугурской на 10 ГВт на Охотском море.

Перечислить положительные и отрицательные качества равнинных ГЭС. Технологический принцип сооружения равнинной ГЭС. Как вывести Гидрогенератор на ремонт и порядок операций. Перечислить типы гидрогенераторов по виду подшипников.

ГЭС можно разделить на две основные группы: ГЭС на крупных равнинных реках и ГЭС на горных реках. В нашей стране большая часть ГЭС сооружалась на равнинных реках. Равнинные водохранилища обычно велики по площади и изменяют природные условия на значительных территориях. Ухудшается санитарное состояние водоемов: нечистоты, которые раньше выносились реками, накапливаются в водохранилищах, приходится применять специальные меры для промывки русел рек и водохранилищ. Сооружение ГЭС на равнинных реках менее рентабельно, чем на горных, но иногда это необходимо, например, для создания нормального судоходства и орошения. Во всех странах мира стараются отказаться от использования ГЭС на равнинных реках, переходя на быстрые горные реки или АЭС. Одновременно стоит отметить и положительный эффект водохранилища как разбавителя стоков и отстойника, что весьма положительно сказывается на качестве воды р. Волга, сильно загрязняемой промышленными сбросами

Вывод гидрогенератора в текущий и капитальный ремонт производиться по типовому бланку переключений.

Типовой бланк переключений вывода в ремонт генератора:

-гидрогенератор отключен от сети и остановлен;

-проверено отключенное положение выключателя генератора;

-отключены автоматы цепей автоматического пуска;

-отключить разъединители со стороны выключателя, нейтрали и возбуждения;

-включить разъединитель заземления генератора.

При выводе в текущий по механической части выполняются следующие мероприятия: -направляющий аппарат полностью закрыт и застопорен; -лопасти рабочего колеса полностью свернуты; -ротор поднят на тормозах и поставлен на опорные гайки;

-ограничитель открытия направляющего аппарата поставлен в положение полного закрытия;

-снято напряжение с цепей автоматического пуска агрегата;

При выводе в кап. ремонт ГА должны быть опущены ремонтные затворы со стороны верхнего и нижнего бьефа, осушена проточная часть гидроагрегата и спиральной камеры

При выводе в капитальный ремонт в дополнение к мероприятиям по типовому бланку переключений необходимо:

-отсоединить главные и нулевые выводы статора; -отсоединить токопровод ротора и контактных колец;

Для допуска к высоковольтным испытаниям изоляции гидрогенератора должно быть выполнено:

-расшинованы главные и нулевые шинопроводы и токопроводы ротора;

-на отсоединенные шинопроводы наложены переносные заземления;

- наложено переносное заземление на обмотку ротора;

- заземлено железо ротора;

-ротор поставлен на тормоза;

-направляющий аппарат на стопорах;

-при проведении испытаний переносное заземление с обмотки ротора переставляется на обмотку статора;

-заземлен токопровод ротора;

Технологический принцип сооружения равнинной ГЭС.

После проведения изыскательных работ по определению оптимального месторасположения будущей ГЭС и утверждения проектного задания приступают к земляным работам: водоотведение реки, прокопкой искусственного русла и намыва верховой и низовой перемычек, разработка котлована под фундамент станции. Одновременно возводятся бетонные откосы, препятствующие размыву берегов будущего водохранилища.В зоне водохранилища производится лесоочистка, санитарные мероприятия, переселение граждан. Строительство здания начинается с бетонирования водозабоя (рисбермы). После возведения здания ГЭС верховые и низовые перемычки взрывают и разбирают земснарядами.

В зависимости от расположения подпятника гидрогенераторы подразделяют на подвесные и зонтичные. В подвесных гидрогенераторах подпятник располагают над ротором генератора на верхней крестовине, а один или два направляющих подшипника – под ним; при этом весь турбоагрегат подвешен на подпятнике к этой крестовине. В зонтичных гидрогенераторах подпятник располагают под ротором на нижней крестовине или на крышке турбины, а генератор – над подпятником в виде зонта. Крестовины представляют собой мощную опорную конструкцию, состоящую из центральной втулки и ряда радиальных балок. Быстроходные гидрогенераторы выполняют обычно подвесного типа; тихоходные – зонтичного.

Устройство атомного реактора АС. Назначение сепаратора, вид ядерного топлива. Перспективные мероприятия в развитии атомных электростанций. Какие теплоносители используются в атомных реакторах. Какие материалы используют как замедлители.

Устройство, в котором поддерживается управляемая реакция деления ядер, называется ядерным (или атомным) реактором.

Ядерная реакция протекает в активной зоне реактора, которая заполнена замедлителем и пронизана стержнями, содержащими обогащенную смесь изотопов урана с повышенным содержанием урана-235 (до 3 %). В активную зону вводятся регулирующие стержни, содержащие кадмий или бор, которые интенсивно поглощают нейтроны. Введение стержней в активную зону позволяет управлять скоростью цепной реакции.

Наряду с ядерным реактором, работающим на медленных нейтронах, большой практический интерес представляют реакторы, работающие без замедлителя на быстрых нейтронах. В таких реакторах ядерным горючим является обогащенная смесь, содержащая не менее 15 % изотопа урана-235. Преимущество реакторов на быстрых нейтронах состоит в том, что при их работе ядра урана-238, поглощая нейтроны, посредством двух последовательных β^--распадов превращаются в ядра плутония, которые затем можно использовать в качестве ядерного топлива. Коэффициент воспроизводства таких реакторов достигает 1,5, т. е. на 1 кг урана-235 получается до 1,5 кг плутония. В обычных реакторах также образуется плутоний, но в гораздо меньших количествах.

Принцип работы атомной электростанции с двухконтурным водо - водяным энергетическим реактором. Энергия, выделяемая в активной зоне реактора, передаётся теплоносителю первого контура. Далее теплоноситель поступает в теплообменник (парогенератор), где нагревает до кипения воду второго контура. Полученный при этом пар поступает в турбины, вращающие электрогенераторы. На выходе из турбин пар поступает в конденсатор, где охлаждается большим количеством воды, поступающим из водохранилища.

Компенсатор давления представляет собой довольно сложную и громоздкую конструкцию, которая служит для выравнивания колебаний давления в контуре во время работы реактора, возникающих за счёт теплового расширения теплоносителя. Давление в 1-м контуре может доходить до 160 атмосфер (ВВЭР-1000).

Помимо воды, в различных реакторах в качестве теплоносителя может применяться также расплавленный натрий или газ. Использование натрия позволяет упростить конструкцию оболочки активной зоны реактора (в отличие от водяного контура, давление в натриевом контуре не превышает атмосферное), избавиться от компенсатора давления, но создаёт свои трудности, связанные с повышенной химической активностью этого металла.

Общее количество контуров может меняться для различных реакторов, схема на рисунке приведена для реакторов типа ВВЭР (Водо-Водяной Энергетический Реактор). Реакторы типа РБМК (Реактор Большой Мощности Канального типа) использует один водяной контур, а реакторы БН (реактор на Быстрых Нейтронах) - два натриевых и один водяной контуры.

В случае невозможности использования большого количества воды для конденсации пара, вместо использования водохранилища, вода может охлаждаться в специальных охладительных башнях (градирнях), которые благодаря своим размерам обычно являются самой заметной частью атомной электростанции.

Турбина атомной электростанции является тепловой машиной, определяющей в соответствии со вторым законом термодинамики общую эффективность станции. У современных атомных электростанций коэффициент полезного действия приблизительно равен 1/3. Следовательно, для производства 1000 МВт электрической мощности тепловая мощность реактора должна достигать 3000 МВт. 2000 МВт должны уносится водой, охлаждающей конденсатор. Это приводит к локальному перегреву естественных водоемов и последующему возникновению экологических проблем.

Замедлитель - материал в реакторе, предназначенный для уменьшения энергии (скорости) быстрых нейтронов, образующихся в результате деления ядер урана, до тепловых уровней. Тепловые нейтроны с много большей вероятностью вызывают деление ядер урана-235. Наиболее эффективные замедлители-графит, вода и тяжелая вода.

Опишите блок схему газотурбинной электростанции. Её целевое назначение газотурбинного блока на тепловой электростанции. На сколько увеличить КПД ТЭЦ при использовании дополнительно ГТУ.

ТЭЦ. Этот вид электростанций предназначен для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов электроэнергией и теплом. Являясь, как и КЭС, тепловыми электростанциями, они отличаются от последних использованием тепла «отработавшего» в турбинах пара для нужд промышленного производства, а также для отопления, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения. При такой комбинированной выработке электроэнергии и тепла достигается значительная экономия топлива по сравнению с раздельным энергоснабжением, т. е. выработкой электроэнергии на КЭС и получением тепла от местных котельных. Поэтому ТЭЦ получили широкое распространение в районах (городах) с большим потреблением тепла и электроэнергии. В целом на ТЭЦ производится около 25% всей электроэнергии.

Особенности технологической схемы ТЭЦ показаны на рис. 1.0. Части схемы, которые по своей структуре подобны таковым дляКЭС, здесь не указаны. Основное отличие заключается в специфике пароводяного контура и способе выдачи электроэнергии.

Рис. 1.0. Особенности технологической схемы ТЭЦ:
1 - сетевой насос, 2 - сетевой подогреватель.

Специфика электрической части ТЭЦ определяется расположением электростанции вблизи центров электрических нагрузок. В этих условиях часть мощности может выдаваться в местную сеть непосредственно на генераторном напряжении. С этой целью на электростанции создается обычно генераторное распределительное устройство (ГРУ). Избыток мощности выдается, как и в случае КЭС, в энергосистему на повышенном напряжении.

Существенной особенностью ТЭЦ является также повышенная мощность теплового оборудования по сравнению с электрической мощностью электростанции. Это обстоятельство предопределяет больший относительный расход электроэнергии на собственные нужды, чем на КЭС.

Размещение ТЭЦ преимущественно в крупных промышленных центрах, повышенная мощность теплового оборудования в сравнении с электрическим повышают требования к охране окружающей среды. Так, для уменьшения выбросов ТЭЦ целесообразно, где это возможно, использовать в первую очередь газообразное или жидкое топливо, а также высококачественные угли. Размещение основного оборудования станций данного типа, особенно для блочных ТЭЦ, соответствует таковому для КЭС. Особенности имеют лишь те станции, у которых предусматривается большая выдача электроэнергии с генераторного распределительного устройства местному потребителю. В этом случае для ГРУ предусматривается специальное здание, размещаемое вдоль стены машинного зала

Перечислить виды передвижных автономных электростанций. Виды топлива, в каких случаях находят применение ПАЭС. Перечислите основное оборудование и схемы ПАЭС. Источники оперативного напряжения.

Передвижные электростанции являются автономными источниками электрической энергии, предназначенные для перемещения на требуемые расстояния с постоянной готовностью к вводу в эксплуатацию.

Классификация передвижных электростанций:

• по мощности

· по роду и частоте переменного тока

• по типу первичного двигателя

· по степени автоматизации

• по способу транспортировки

По мощности любая передвижная электростанция входит в один из трех классов: малой мощности (до 10 кВт); средней мощности (10-100 кВт); большой мощности (свыше 100 кВт).

По роду тока все электростанции передвижные делятся на электростанции постоянного или переменного тока, частота у переменного тока может быть 50, 200 или 500 Гц.

По типу двигателя можно различать передвижные электростанции с бензиновыми двигателями или с дизельными двигателями внутреннего сгорания. Степень автоматизации передвижной электростанции задается техническими условиями при проектировании. Существуют первая, вторая и третья степень автоматизации.

По способу регулировки напряжения – ручное, автоматическое или комбинированное. Передвижная электростанция может иметь агрегат в капоте, в закрытом кузове и т.п.

Передвижные электростанции используются в основном строительными организациями, геологическими предприятиями, а также компаниями добывающей промышленности.

Бензиновые электростанции. Как правило, маломощные примерно до 12 кВт станции оснащаются бензиновыми двигателями, а свыше устанавливаются дизельные привода, рабочий ресурс которых больше в несколько раз.

Дизельные электростанции около 100 кВт идут в исполнении на шасси, передвигаются как прицепы с помощью тягача. Водяное охлаждение позволяет эксплуатировать станцию круглосуточно, электростанции с воздушным охлаждением нужно систематически отключать, во избежание перегрева.

Газовые электростанции работают на природном газе (магистральном или сжиженном в баллоне), а от форсунок зависит какой вид газа используется. Газовые станции считаются экологически и экономически выгодными так как, работают на дешёвом топливе (природный газ) в отличие от бензина. Моторесурс двигателя работающего на газу больше чем у бензиновых, сравним с дизельным приводом.

Сварочные электростанции должны комплектоваться силовыми проводами, держателем электрода, массой заземления. При переключении генератора на 12 В можно заряжать аккумуляторные батареи. Электростанции различаются габаритами, массой, мощностью, комплектацией, конструкцией, страной изготовителем и двигателем (бензиновый, дизельный, газовый).

Сам агрегат состоит из двух основных частей: генератора тока и бензинового двигателя, соединенных при помощи вала. В качестве топлива бензин, чаще всего это АИ-92. Различают синхронные бензиновые генераторы и инвенторные. Первые имеют мощность не более 20 кВт и могут работать в течение 8-12 часов. Их удобно применять для оснащения электри-чеством бытовых приборов, например на даче или в качестве аварийного источника электроэнергии. Кроме того, синхронные бензиновые генераторы достаточно дешевы. Инверторные бензиновые генераторы подороже, но вырабатывают электроэнергию более высокого качества, подходят для подключения такой чувствительной техники как телевизоры, ком-пьютеры и сплитсистемы. «Плюсы» бензиновых генераторов низкая стоимость, легкийпо вес, мобильны и способны работать даже при низких температурах, удобство в эксплуатации. «Минусы» бензиновых генераторовявляется недос-таточное качество производимого электрического тока и низкий ресурс работы. Предел работы бензинового генератора - 12 часов в сутки, а ресурс в зависимости от модели может составлять 500 – 2500 часов. Что касается качества тока, то для бензинового генератора характерны перепады напряжения до 10%. Также к явным недостаткам бензиновых генераторов можно отнести низкий КПД 0,18%-0,24%, неблагоприятные экологические характеристики, высокую стоимость топлива и его взрывоопасность. Дизельные электростанции. Электростанции под капотом устанавливаются на одноосный прицеп (для электростанций мощностью 12-60 кВт) или двухосный прицеп (для электростанций мощностью 60-400 кВт).

Отличительные признаки солнечной тепловой и солнечной электронной источников электроэнергии. Области основного использования. Опишите принципы преобразования энергии и получение электроэнергии.

Солнечные электрические станции и установки - электрические станции и энергетические установки, использующие энергию солнца для производства электрической или (и) тепловой энергии путем прямого преобразования солнечной энергии в электрическую (фотоэлектрические станции) или с использованием промежуточного теплоносителя.

Пожалуй, наиболее очевидный пример использования солнечной энергии в Израиле - это водонагреватели (бойлеры), украшающие крыши домов в любом уголке страны. Типовая установка для бытовых нужд состоит из теплоизолированного водного резервуара емкостью 150 л и плоской панели солнечной батареи площадью 2 м2. Батарея аккумулирует солнечную тепловую энергию и нагревает воду, которая самотеком, без использования насоса, поступает в резервуар. Среднегодовая эффективность таких систем составляет приблизительно 50%. Несложно, таким образом, подсчитать, что эта установка позволяет ее владельцу экономить около 2000 кВт/ч в год); в обычный день она способна поднять исходную температуру воды в бойлере приблизительно на 30°С - иными словами, нагреть воду до температуры около 50°С. Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения

· Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.

· Преобразование солнечной энергии в электричество с помощью тепловых машин:

· паровые машины (поршневые или турбинные), использующие водяной пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны;

· двигатель Стирлинга и т. д.

· гелиотермальная энергетика — Нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи, и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах).

· Термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор).

· Солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием). Преимущество — запаса пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду.

Применение солнечной энергии: Горячая вода для бытовых нужд

Батарея аккумулирует солнечную тепловую энергию и нагревает воду, которая самотеком, без использования насоса, поступает в резервуар. Среднегодовая эффективность таких систем составляет приблизительно 50%. Системы большей емкости (обычно использующие насосы) применяются для водоснабжения многоэтажных зданий, в некоторых кибуцах, а также на многих промышленных предприятиях страны.