Смотреть что такое "кэс" в других словарях. Тепловые конденсационные электрические станции (КЭС)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

ВЛАДИМИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Имени А.Г. и Н.Г. Столетовых

Кафедра электротехники и электроэнергетики

Расчетно-графическая работа

«Разработка схемы выдачи мощности КЭС»

Работу выполнил:

ст.гр. ЭЭб-110

Белов А.М.

Работу проверил:

Чебрякова Ю.С.

Владимир 2012

1.Введение

Назначение и преимущества ЭС

Технологическая схема ЭС

Основное оборудование ЭС и его назначение

Примеры наиболее крупных ЭС РФ

Влияние ЭС на окружающую среду

Выбор структурной схемы ЭС

Выбор основного оборудования

3.1. Выбор генераторов

3.2. Выбор трансформаторов связи

3.3. Выбор трансформаторов собственных нужд

3.4. Выбор выключателей и разъединителей

Заключение

4.1. Список выбранного оборудования с параметрами и обозначениями на схеме

4.2. Преимущества и недостатки выбранной схемы электроснабжения

4.3. Схема выдачи мощности в сеть (формат А3)

Список используемой литературы

Введение

Назначение и преимущества КЭС

На тепловых электростанциях химическая энергия сжигаемого топлива преобразуется в котле в энергия водяного пара, приводящего во вращение турбоагрегат (паровая турбина, соединенную с генератором). Механическая энергия вращения преобразуется генератором в электрическую. Топливом для электростанций служат уголь, торф, горючие сланцы, а также газ и мазут. В отечественной энергетике на долю КЭС приходит более 60% выработки электроэнергии.

Основными особенностями КЭС являются: удаленность от потребителей электроэнергии, что определяет в основном выдачу мощности на высоких и сверхвысоких напряжениях, и блочный принцип построения электростанции. Мощность современных КЭС обычно такова, что каждая из них может обеспечить электроэнергией крупный район страны. Отсюда еще одно название электростанций такого типа – государственная районная электрическая станция (ГРЭС).

Современные КЭС оснащаются в основном энергоблоками 200 - 800 МВт. Применение крупных агрегатов позволяет обеспечить быстрое наращивание мощностей электростанций, приемлемые себестоимость электроэнергии и стоимость установленного киловатта мощности станции.

Основные технико-экономические требования к КЭС - высокая надёжность, манёвренность и экономичность. Требование высокой надёжности и манёвренности обусловливается тем, что производимая КЭС электроэнергия потребляется сразу же, т. е. КЭС должна производить столько электроэнергии, сколько необходимо её потребителям в данный момент.

Наибольшие энергетические потери на КЭС имеют место в основном пароводяном контуре, а именно в конденсаторе, где отработавший пар, содержащий еще большое количество тепла, затраченного при парообразовании, отдает его циркуляционной воде. Тепло с циркуляционной водой уносится в водоемы, т.е. теряется. Эти потери в основном определяют КПД электростанции, составляющий даже для самых современных КЭС не более 40-42%.

Электроэнергия, вырабатываемая электростанцией, выдается на напряжении 110 – 750кВ и лишь часть ее отбирается на собственные нужд через трансформатор собственных нужд, подключенный к выводам генератора. Генераторы и повышающие трансформаторы соединяют в энергоблоки и подключают к распределительному устройству высокого напряжения, которое обычно выполняется открытым (ОРУ).

Технологическая схема КЭС

На рисунке представлена упрощенная принципиальная схема энергоблока КЭС.

Т - топливо; В - воздух; УГ - уходящие газы; ШЗ - шлаки и зола; ПК - паровой котёл; ПЕ - пароперегреватель; ПТ - паровая турбина; Г - электрический генератор; К - конденсатор; КН - конденсатный насос; ПН - питательный насос.

Тепло, выделяемое при сжигании топлива, передаётся в котельном агрегате (парогенераторе) рабочему телу, обычно - водяному пару. Тепловая энергия водяного пара преобразуется в конденсационной турбине в механическую энергию, а последняя в электрическом генераторе - в электрическую энергию. Отработавший в турбине пар конденсируется, конденсат пара перекачивается сначала конденсатным, а затем питательным насосами в паровой котёл (котлоагрегат, парогенератор). Таким образом создаётся замкнутый пароводяной тракт: паровой котёл с пароперегревателем - паропроводы от котла к турбине - турбина - конденсатор - конденсатный и питательные насосы - трубопроводы питательной воды - паровой котёл. Схема пароводяного тракта является основной технологической схемой паротурбинной электростанции и носит название тепловой схемы КЭС.

Основное оборудование КЭС и его назначение

Экономичность компоновки главного корпуса оценивают приближённо удельной кубатурой, равной на пылеугольной КЭС около 0,7-0,8 м 3 /кВт, а на газомазутной – около 0,6 – 0,7м 3 /кВт. Часть вспомогательного оборудования котельной (дымососы, дутьевые вентиляторы, золоуловители, пылевые циклоны и сепараторы пыли системы пылеприготовления) устанавливают вне здания, на открытом воздухе.

КЭС сооружают непосредственно у источников водоснабжения. На территории КЭС, кроме главного корпуса, размещают сооружения и устройства технического водоснабжения и химводоочистки, топливного хозяйства, электрические трансформаторы, распределительные устройства, лаборатории и мастерские, материальные склады, служебные помещения для персонала, обслуживающего КЭС. Топливо на территорию КЭС подаётся обычно ж. д. составами. Золу и шлаки из топочной камеры и золоуловителей удаляют гидравлическим способом.

Примеры наиболее крупных КЭС РФ

Название электростанции	Электрическая мощность М Вт	Вид топлива
Сургутская ГРЭС-1		Попутный газ, газотурбинное топливо
Костромская ГРЭС		Природный газ, мазут
Сургутская ГРЭС-2		Осушенный попутный газ
Рефтинская ГРЭС		Экибастузский каменный уголь
Рязанская ГРЭС		Бурый уголь, газ, мазут
Пермская ГРЭС		Природный газ
Ставропольская ГРЭС		Природный газ, мазут
Конаковская ГРЭС		Природный газ

Наиболее крупные КЭС в настоящее время имеют мощность до 4 млн. кВт. Сооружаются электростанции мощностью 4 – 6,4 млн. кВт с энергоблоками 500 и 800 МВт. Предельная мощность КЭС определяется условиями водоснабжения и влиянием выбросов станции на окружающую среду.

Влияние КЭС на окружающую среду

Современные КЭС весьма активно воздействуют на окружающую среду: на атмосферу, гидросферу и литосферу. Влияние на атмосферу сказывается в большом потреблении кислорода воздуха для горения топлива и в выбросе значительного количества продуктов сгорания. Это газообразные окислы углерода, серы, азота. Летучая зола, прошедшая через золоуловители, загрязняет воздух. Наименьшее загрязнение атмосферы отмечается при сжигании газа и наибольшее - при сжигании твёрдого топлива с низкой теплотворной способностью и высокой зольностью. Необходимо учесть также большие уносы тепла в атмосферу, а также электромагнитные поля, создаваемые электрическими установками высокого и сверхвысокого напряжения.

КЭС загрязняет гидросферу большими массами теплой воды, сбрасываемыми из конденсаторов турбин, а также промышленными стоками, хотя они проходят тщательную очистку.

Для литосферы влияние КЭС сказывается не только в том, что для работы станции извлекаются большие массы топлива, отчуждаются и застраиваются земельные угодья, но и в том, что требуется много места для захоронения больших масс золы и шлаков (при сжигании твердого топлива).

Влияние КЭС на окружающую среду чрезвычайно велико. Например, о масштабах теплового загрязнения воды и воздуха можно судить по тому, что около 60% тепла, которое получается в котле при сгорании всей массы топлива, теряется за пределами станции. Учитывая размеры производства электроэнергии на КЭС, объемы сжигаемого топлива, можно предположить, что они в состоянии влиять на климат больших районов страны. В то же время решается задача утилизации части тепловых выбросов путем отопления теплиц, создания подогревных прудовых рыбохозяйств. Золу и шлаки используют в производстве строительных материалов и т. д.

Выбор структурной схемы кэс

Структурная электрическая схема зависит от состава оборудования (числа генераторов, трансформаторов), распределения генераторов и нагрузки между распределительными устройствами (РУ) разного напряжения и связи между этими РУ.

На рисунке показана структурная схема электростанции с преимущественным распределением электроэнергии на повышенном напряжении (КЭС). Отсутствие потребителей вблизи такой электростанции позволяет отказаться от ГРУ. Схемы выдачи электроэнергии КЭС характерны блочным соединением генераторов с трансформаторами. Все генераторы соединяются в блоки с повышающими трансформаторами.

Электроэнергия выдается на высшем и среднем напряжении и связь между РУ осуществляется автотрансформатором связи.

Выбор основного оборудования

По заданию установленная мощность электростанции 1500 МВт

генератора	Номинальная частота вращения	Номинальная мощность (полная)	Номинальное напряжение	Номинальный ток	Схема соединения обмоток
	3000 об/мин
	3000 об/мин

Выбираю два генератора мощностью по 500 МВт: T Г B -500-2У3

Всерию ТГВ входят турбогенераторы мощностью 200, 300 и 500 МВт. Корпус статора - цилиндрический, сварной, газоплотный. Корпус статора турбогенератора мощностью 500 МВТ состоит из трех частей - центральной и двух приставных с торцов коробов. Корпус статора заполнен водородом под давлением.

Сердечник статора собран на продольные призмы. Для снижения вибрации внутренний корпус устанавливается в корпусе статора на пластинчатых пружинах, расположенных в несколько рядов по длине машины. Сердечник состоит из отдельных пакетов, разделенных кольцевыми радиальными каналами.

Сердечник запрессовывается с помощью массивных нажимных фланцев, изготовляемых из немагнитной стали.

Обмотка статора - трехфазная, двухслойная, стержневая, с укороченным шагом. Лобовые части обмотки - корзиночного типа.

Стержни обмотки с непосредственным газовым охлаждением имеют вентиляционные каналы, образованные изолированными трубками из немагнитной стали.

Стержни обмотки с водяным охлаждением состоят из сплошных и полых медных проводников. Изоляция стержня - термореактивная, типа ВЭС-2.

Ротор изготовляется из высококачественной стали. В бочке ротора имеются радиальные пазы с параллельными стенками. Обмотка ротора с газовым охлаждением выполняется из медных полос специального профиля. В турбогенераторах мощностью 200 и 300 МВт используется одноступенчатый центробежный компрессор, расположенный на валу ротора.

Для турбогенератора мощностью 500 МВт принято непосредственное водяное охлаждение обмотки ротора, выполненной из медных проводников прямоугольной формы с круглым внутренним отверстием. Подход воды осуществляется через торец ротора. Водой охлаждаются также токоподвод и частично контактные кольца.

Бандажные кольца для крепления лобовых частей обмотки ротора непосредственно насажены на бочку ротора и закреплены с помощью кольцевой зубчатой шпонки.

Выбор трансформаторов связи

Мощности трансформаторов определяется

где, S тр - мощность трансформатора;S г - мощность генератора;S сн - мощность собственных нужд; На собственные нужды идет 5% энергии.

Реактивная мощность генераторов:

Q г =P г tgφ=5000.62=310МВАр

P сн =P г 0,05=5000,1=50МВА

Q сн =P сн tgφ=250,62=15,5МВАр

P н =P г 0,02=5000,02=10МВА

Q н =P н tgφ=100,62=6,2МВАр

Выбираем два трансформатора ТЦ-630000\500 – У1

Трансформаторы трехфазные силовые масляные двухобмоточные серии ТДЦ(Ц) мощностью 25 000; 400 000, и 630 000 кВА, класса напряжения 500 кВ предназначены для стационарной работы при наружной установке и рассчитаны на длительный режим работы с номинальной нагрузкой в блоке с генератором. У - для работы в районах с умеренным климатом, категория размещения 1 (на открытом воздухе).

Выбираем трансформатор ТНЦ-630000\220-У1

Выбор трансформаторов собственных нужд

Мощность трансформатора определяется:

Выбираем трансформаторы ТРДНС 63000/35

Трансформатор 3ёх фазный. Р - Наличие расщепленной обмотки низшего напряжения. Д – принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла. Двухобмоточный. Н - наличие системы регулирования напряжения. С – для систем собственных нужд электростанций. Номинальная мощность, 63000 кВ*А. Класс напряжения обмотки ВН, 35 кВ.

Выбор выключателей и разъединителей

При выборе выключателей учитывают рабочее напряжение. А также ток, при котором выключатель должен работать. При этом необходимо учитывать ток отключения. Выключатель должен обеспечить своевременное аварийное отключение оборудования. Номинальный ток определяется:

Разъединители выбираются аналогично выключателям.

Тип выключателя (разъединителя)	Номинальное напряжение, кВ	Номинальный	Номинальный ток отключения, А
ВНВ-750А-40/3150У1
ВВД-330Б-40/3150У1
ВВУ-35Б-40/3150У1
РНВ-750И/4000 У1
РНД-330/3200 У1
РНД-35/2000 У1

Конденсационные электростанции

Конденсационные электростанции (КЭС) - тепловые паротурбинные электростанции, предназначенные для выработки электрической энергии.

Рис. 2.1. Принципиальная технологическая схема конденсационной электростанции, работающей на твердом топливе

Топливо, поступающее на электростанцию, проходит предварительную обработку. Так, наиболее часто используемое на ТЭС твердое топливо (уголь) сначала дробится, а затем подсушивается и на специальных мельничных установках размельчается до пылевидного состояния. Комплекс устройств, предназначенных для разгрузки, хранения и предварительной обработки топлива, составляет топливное хозяйство или топливоподачу. Топливоподача 1 и пылеприготовление 2 образуют топливный тракт КЭС (А на рис. 2.1.).

Угольная пыль вместе с воздушным потоком, создаваемым специальным насосом (воздуходувкой), подается в топку котла 3. Продукты сгорания топлива проходят через специальные очистительные сооружения 7 (золоуловители), где выделяются зола и другие примеси (при сжигании нефти и газа золоуловители не требуются), а оставшиеся газы с помощью дымососа 6 через дымовую трубу 8 выбрасываются в атмосферу.

Теплота, получаемая при сжигании топлива в котле, используется для получения пара, который перегревается в пароперегревателе 4 и по паропроводу 9 поступает в паровую турбину 10. В турбине энергия пара преобразуется в механическую работу вращения ее вала, который специальной муфтой соединен с валом генератора 13, вырабатывающим электроэнергию. Отработавший в турбине пар после своего расширения от начального давления при входе в турбину 13-24 МПа до конечного (на выходе) 0,0035-0,0045 МПа поступает в специальный аппарат 11 , называемый конденсатором. В конденсаторе пар превращается в воду (конденсат), которая насосом 12 подается обратно в котел, и цикл в пароводяном тракте (Б на рис. 2.1.) повторяется. Для охлаждения пара в конденсаторе используется вода, забираемая циркуляционным насосом 14 из водоема 17.

Таков общий принцип действия КЭС. На такой электростанции в процессе преобразования энергии неизбежны ее потери. Тепловой баланс, представленный на рис. 2.2., дает общее представление об этих потерях.

Рис. 2.2. Тепловой баланс конденсационной электростанции

Совершенство КЭС (ТЭС) определяется ее коэффициент полезного действия (КПД) агрегатов станции. КПД станции без учета расходов энергии на собственные нужды, например привод электродвигателей вспомогательных агрегатов, называется КПД брутто и имеет вид

η бр = [ Э выр / (G ▪ Q r)] ▪ 100% ,

где: Э выр ─ количество выработанной генератором электроэнергии, кДж;

G ─ расход топлива за это же время, кг;

Q r ─ теплота сгорания топлива, кДж/кг.

Коэффициент полезного действия (КПД) современных крупных блочных КЭС не превышает обычно 35%.

Основными элементами ТЭС являются:

Паровой котел. Это сложное техническое сооружение, предназначенное для получения (генерации) пара заданных по давлению и температуре параметров из поступающей в него питательной воды. По конструктивным признакам паровые котлы подразделяются на барабанные и прямоточные.

Упрощенная схема прямоточного котла, приведена на рис. 2.3. Циркуляция воды и пара создается насосами. Конструктивно такой котел состоит из ряда параллельно включенных витков стальных труб, в которые через экономайзер 1 поступает питательная вода. Сначала эта вода поступает в нижнюю часть экранов (витков труб) 2. Здесь она нагревается и, поднимаясь, испаряется, постепенно утрачивая свойства капельной жидкости. В верхней части экранов 3 осуществляется начальный перегрев пара, после чего он поступает в пароперегреватель 4 и далее по паропроводам в турбину. В воздухоподогревателе 5 воздух подогревается перед подачей его в топку, (давление пара свыше 22 МПа).

Рис. 2.3. Упрощенная схема прямоточного парового котла.

Паровая турбина. Паровой турбиной называют тепловой двигатель, преобразующий потенциальную энергию пара сначала в кинетическую энергию, а затем в механическую работу на валу. Преобразование энергии в турбине происходит в два этапа (рис. 2.4.).

На первом этапе пар из паропровода поступает в неподвижное сопло 1 (может быть группа параллельных сопл, образующих так называемую сопловую решетку), где он расширяется и, следовательно, ускоряется в своем движении в направлении вращения рабочих лопаток. Другими словами, пар, проходящий по соплу, теряет свою тепловую энергию (температура и давление снижаются) и повышает кинетическую (скорость увеличивается). После сопл поток пара попадает в каналы, образованные рабочими лопатками 2 , закрепленными на диске 3 и жестко соединенными с вращающимся валом 4. Здесь происходит второй этап преобразования энергии: кинетическая энергия потока превращается в механическую работу вращения ротора турбины (вала с дисками и лопатками).

В зазоре между сопловой и рабочей решетками давление пара не изменяется, оно изменяется в рабочих лопатках.

Рис. 2.4. Схема ступени турбины

Совокупность соплового и лопаточного аппаратов носит название турбинной ступени. Конструктивно турбины выполняются как одноступенчатыми так и многоступенчатыми (рис.2.5.). В последнем случае неподвижные сопловые решетки чередуются с рабочими.

Все крупные турбины делают многоступенчатыми. На рис. 2.5. показана схема активной многоступенчатой турбины, которая включает несколько последовательно расположенных по ходу пара ступеней, сидящих на одном валу. Ступени отделены друг от друга диафрагмами, в которые встроены сопла. В таких турбинах давление падает при проходе пара через сопла и остается постоянным на рабочих лопатках. Абсолютная скорость пара в ступени, называемой ступенью давления, то возрастает - в соплах,

Рис. 2.5. Схема активной турбины с тремя ступенями давления:

1 - сопло; 2 - входной патрубок; 3 - рабочая лопатка 1 ступени; 4 - сопло; 5 - рабочая лопатка 2 ступени; 6 - сопло; 7 - рабочая лопатка 3 ступени; 8 - выхлопной патрубок; 9 - диафрагмы

то снижается - на рабочих лопатках. Так как объем пара по мере его расширения увеличивается, то геометрические размеры проточной части по ходу пара возрастают.

Генератор предназначен для преобразования механического движения (вращения вала турбины) в электрический ток. Электрический ток бывает постоянным и переменным. Но широко

Рис. 2.6. Простейшая установка для выработки переменного электрического тока

применяется переменный ток. Это обусловлено тем, что напряжение и силу переменного тока можно преобразовывать практически без потерь энергии. Переменный ток получают при помощи генераторов переменного тока с использованием явлений электромагнитной индукции. На рис. 2.6. изображена принципиальная схема установка для выработки переменного тока.

Принцип действия установки прост. Проволочная рамка вращается в однородном магнитном поле с постоянной скоростью. Своими концами рамка закреплена на кольцах, вращающихся вместе с ней. К кольцам плотно прилегают пружины, играющие роль контактов. Через поверхность рамки непрерывно будет протекать изменяющийся магнитный поток, но поток, создаваемый электромагнитом, останется постоянным. В связи с этим в рамке возникнет ЭДС индукции.

В мировой промышленной практике широко распространен трехфазный переменный ток, который имеет множество преимуществ перед однофазным током. Трехфазной называют такую систему, которая имеет три электрические цепи со своими переменными ЭДС с одинаковыми амплитудами и частотой, но сдвинутые по фазе относительно друг друга на 120° или на 1/3 периода.

Конденсатор. Экономичность работы паровой турбины в большой степени зависит от конечного давления пара, с понижением которого увеличивается используемый тепловой перепад и возрастает КПД турбоустановки. Можно сказать, что из трех параметров пара, определяющих экономичность турбины,- начального давления, начальной температуры и конечного давления - последний параметр оказывает наибольшее влияние на КПД турбины.

Рис. 2.7. Схема конденсатора.

Снижение давления пара после выхода его из турбины осуществляется с помощью устройства, называемого конденсатором, в котором поддерживается низкое абсолютное давление, равное 0,005-0,0035 МПа.

В простейшем случае конденсатор представляет собой цилиндрический корпус с большим числом трубок, закрытый с торцов (рис. 2.7.). Охлаждающая вода поступает через патрубок 1 , пройдя по трубкам 2 и нагревшись, она покидает конденсатор через патрубок 3. Пар поступает через патрубок 4, заполняя межтрубное пространство внутри корпуса, соприкасается с холодной наружной поверхностью трубок и конденсируется. Конденсат специальным насосом откачивается через патрубок 5.

Температура охлаждающей воды на входе в конденсатор обычно 12-20° С, на выходе из него 30-35° С. Таким температурам конденсации соответствует глубокий вакуум (0,0035-0,0045 МПа).

Для обеспечения вакуума воздух из конденсатора откачивается с помощью вакуумного насоса через патрубок 6 .

Количество охлаждающей воды для выработки 1 кВт-ч электроэнергии современной мощной конденсационной турбиной составляет от 0,12 до 0,16 м 3 , тогда как для КЭС установленной мощностью 1000 МВт среднегодовой расход воды будет равен не менее 20 м 3 /с. Это немногим меньше, чем, например, летний расход подмосковной р. Пахры близ железнодорожной станции «Ленинская». Нетрудно увидеть, что для технических нужд КЭС мощностью 2000-3000 МВт требуется «солидная» река. Поэтому строительство мощных КЭС возможно лишь вблизи крупных водоемов.

ГРЭС - это государственная районная электрическая станция. Сокращение появилось еще во времена СССР. Известно, что тогда все электростанции принадлежали государству. А то, что аббревиатура расшифровывается так, что в ней присутствует слово «районная», объясняется тем, что станции возводились для покрытия электронагрузок районов.

Как работает электростанция?

Электрическая установка представленного типа работает как по парогазовому, так и по паровому циклу. Все зависит от типа блоков, которые установлены на ней.

В том случае, если электростанция производит работу по паровому циклу, на ней должны присутствовать турбины конденсационные K типа. В качестве топлива в данном варианте выступают газ либо уголь. Можно применять и мазут, но из-за его высокой стоимости это нецелесообразно.

Ряд тепловых филиалов России работает на парогазовом цикле. В этом случае на станции устанавливаются парогазовые установки. При этом в энергоблоках находится газовая турбина, работающая за счет продуктов сгорания (в основном природного газа). Затем по циклу располагается специальный котел, выполняющий функцию утилизатора, а также паровая турбина. Указанный способ работы станции наиболее эффективен и экономичен. Газовые турбины для станций выпускаются как отечественными, таки импортными производителями.

Несмотря на то, что ГРЭС расшифровка аббревиатуры - это электрическая станция, часто используется она и для получения тепла . В свою очередь тепло применяют для обогрева поселков, расположенных поблизости.

Основные характеристики электрической станции

Аббревиатура ГРЭС напоминает такие сокращения как ГЭС и ТЭС. Все это станции, но принцип работы у них разный. Электростанция отличается от других установок тем, что ее целью является производство электрической энергии посредством конденсационных турбин. Раньше об объекте говорили, как о районной станции. Сейчас, употребляя сокращение, имеют в виду конденсационную электростанцию, которая может обладать высокой мощностью и осуществлять работу с другими объектами по выработке электричества. Объемы производимого продукта при этом зависят от качества применяемого топлива и от его количества. А в сравнении с гидроэлектростанцией электрическая станция способна в течение всего года производить одинаковый объем продукции, оставаясь функционирующей даже в сильные морозы.

Самые известные электростанции России

Итак, ГРЭС расшифровка, надеемся, вам понятна. Теперь следует разобраться, какие объекты имеют огромное значение для различных областей. Как правило, установки, отличающиеся большой мощностью, ставят в местах добычи топлива. При этом чем больше станция, тем на большие расстояния она способна передавать электричество.

Строительство станций меньшей мощности ориентировано на применение для них местных видов топлива. Их располагают в основном около городов, и нацелены они на конечного потребителя. Объекты, осуществляющие работу на высококалорийном топливе, также ориентированы на потребителя. Работающие же на мазуте станции располагают вблизи нефтеперерабатывающих производств.

Самые известные электростанции в России, это:

Сургутская ГРЭС - наиболее большой объект для производства электричества, мощность которого равна 5597 МВт. Такой мощности хватает для обеспечения электричеством 5 млн. домов россиян;
Сахалинская ГРЭС - тепловая электростанция, которая находится в Сахалинской области, вблизи поселка Лермонтовка. Объект подает электричество в южную и центральную часть о. Сахалин;
ГРЭС Симферополь - объект, расположенный недалеко от Симферополя. Обеспечивает электричеством окрестности города;
ГРЭС Мыски или Томь-Усинская - крупный государственный объект на юге Западной Сибири. Всего в нем находится 9 блоков, общая масса которых составляет 1272 МВт. Установка является частью СУЭК, входит в ТГК-12. Ее основная цель - покрытие нагрузок энергетической системы Кузбасса;
Пермская ГРЭС - тепловая станция, находящаяся в Пермском крае. Она расположена в 7 км. от Перми и в 5 км. от г. Добрянка. Объект является источником электричества для различных групп потребителей: промышленного узла Верхнекамский (занимается переработкой и добычей леса, химией и нефтехимией, добычей полезных ископаемых, металлургией), промышленного центра Пермского края (занимается строительством машин, добычей и переработкой нефти, нефтехимией;
Костромская ГРЭС - находится в Волгореченске, входит в Интер РАО. Мощность составляет 3600 МВт. Третья дымовая труба объекта имеет высоту, равную 320 метрам. Она признана одной из наиболее высоких в РФ;
Новочеркасская ГРЭС - станция в микрорайоне города Новочеркасска. Обеспечивает электричеством Ростовскую область, является частью состава ПАО ОГК-2. Мощность равна 2112 МВт, топливом для объекта является уголь и природный газ, иногда используется мазут. Представленный объект - единственный, осуществляющий работу на отходах, которые остаются после добычи угля. Высота 3-х труб станции достигает по 250 м., одна труба равна 185 метрам;
Троицкая ГРЭС - находится в Троицке, Челябинская область. Является частью ОГК-2. Мощность составляет 2059 МВт. Первый пуск объекта был выполнен в 1960 г. Затем неоднократно достраивались новые блоки установки. Четвертый, пятый и седьмой блоки станции имеют экологические фильтры, призванные очищать их от пыли и газа. В качестве топлива выступает мазут. Всего электричества объект потребляем в количестве 7,1 % от общей выработки;
Харанорская ГРЭС - один из крупных объектов. Находится на р. Онон, в п. Ясногорск, который и обеспечивает теплом. В будущем может стать источником тепла для п. Ясная;
Каширская ГРЭС - может расшифровываться как станция имени Кржижановского. Находится в г. Кашира, Московская область. Была возведена еще при В.И. Ленине.

Существуют и другие электростанции, мы представили только самые основные. Все КЭС производят электрическую энергию и обладают схожим принципом работы. Они представляют собой сложный комплекс строений, энергетического оборудования, арматуры и труб, разных автоматических систем. Влияние на гидросферу, литосферу и атмосферу подобных объектов неблагоприятно, но предпринимаются меры, позволяющие делать установки более экологичными.

Конденсационная электростанция (КЭС), тепловая паротурбинная электростанция, назначение которой - производство электрической энергии с использованием конденсационных турбин . На КЭС применяется органическое топливо: твердое топливо, преимущественно уголь разных сортов в пылевидном состоянии, газ, мазут и т. п. Тепло, выделяемое при сжигании топлива, передаётся в котельном агрегате (парогенераторе) рабочему телу, обычно - водяному пару. КЭС, работающую на ядерном горючем, называют атомной электростанцией (АЭС) или конденсационной АЭС (АКЭС). Тепловая энергия водяного пара преобразуется в конденсационной турбине в механическую энергию, а последняя в электрическом генераторе - в электрическую энергию. Отработавший в турбине пар конденсируется, конденсат пара перекачивается сначала конденсатным, а затем питательным насосами в паровой котёл (котлоагрегат, парогенератор). Таким образом создаётся замкнутый пароводяной тракт: паровой котёл с пароперегревателем - паропроводы от котла к турбине - турбина - конденсатор - конденсатный и питательные насосы - трубопроводы питательной воды - паровой котёл. Схема пароводяного тракта является основной технологической схемой паротурбинной электростанции и носит название тепловой схемы КЭС.

Для конденсации отработавшего пара требуется большое количество охлаждающей воды с температурой 10-20°С (около 10 м 3 /сек для турбин мощностью 300 Мвт ). КЭС являются основным источником электроэнергии в СССР и большинстве промышленных стран мира; на долю КЭС в СССР приходится 2 / 3 общей мощности всех тепловых электростанций страны. КЭС, работающие в энергосистемах Советского Союза, называют также ГРЭС.

Первые КЭС, оборудованные паровыми машинами, появились в 80-х гг. 19 в. В начале 20 в. КЭС стали оснащать паровыми турбинами. В 1913 в России мощность всех КЭС составляла 1,1 Гвт. Строительство крупных КЭС (ГРЭС) началось в соответствии с планом ГОЭЛРО ; Каширская ГРЭС и Шатурская электростанция им. В. И. Ленина были первенцами электрификации СССР. В 1972 мощность КЭС в СССР составила уже 95 Гвт. Прирост электрической мощности на КЭС СССР составил около 8 Гвт за год. Возросла также единичная мощность КЭС и установленных на них агрегатов. Мощность наиболее крупных КЭС к 1973 достигла 2,4-2,5 Гвт. Проектируются и сооружаются КЭС мощностью 4-5 Гвт (см. табл.). В 1967-68 на Назаровской и Славянской ГРЭС были установлены первые паровые турбины мощностью 500 и 800 Мвт. Создаются (1973) одновальные турбоагрегаты мощностью 1200 Мвт. За рубежом наиболее крупные турбоагрегаты (двухвальные) мощностью 1300 Мвт устанавливаются (1972-73) на КЭС Камберленд (США).

Экономичность сооружения и эксплуатации КЭС определяется удельными капиталовложениями (110-150 руб. на установленный квт ), себестоимостью электроэнергии (0,2-0,7 коп./квт × ч ), обобщающим показателем - удельными расчётными затратами (0,5-1,0 коп./квт × ч ). Эти показатели зависят от мощности КЭС и её агрегатов, вида и стоимости топлива, режимов работы и кпд процесса преобразования энергии, а также местоположения электростанции. Затраты на топливо составляют обычно более половины стоимости производимой электроэнергии. Поэтому к КЭС предъявляют, в частности, требования высокой тепловой экономичности, т. е. малых удельных расходов тепла и топлива, высокого кпд.

Преобразование энергии на КЭС производится на основе термодинамического цикла Ренкина, в котором подвод тепла воде и водяному пару в котле и отвод тепла охлаждающей водой в конденсаторе турбины происходят при постоянном давлении, а работа пара в турбине и повышение давления воды в насосах - при постоянной энтропии .

Общий кпд современной КЭС - 35-42% и определяется кпд усовершенствованного термодинамического цикла Ренкина (0,5-0,55), внутренний относительный кпд турбины (0,8-0,9), механический кпд турбины (0,98-0,99), кпд электрического генератора (0,98-0,99), кпд трубопроводов пара и воды (0,97-0,99), кпд котлоагрегата (0,9-0,94).

Увеличение кпд КЭС достигается главным образом повышением начальных параметров (начальных давления и температуры) водяного пара, совершенствованием термодинамического цикла, а именно - применением промежуточного перегрева пара и регенеративного подогрева конденсата и питательной воды паром из отборов турбины. На КЭС по технико-экономическим основаниям применяют начальное давление пара докритическое 13-14, 16-17 или сверхкритическое 24-25 Мн/м 2 , начальную температуру свежего пара, а также после промежуточного перегрева 540-570 °С . В СССР и за рубежом созданы опытно-промышленные установки с начальными параметрами пара 30-35 Мн/м 2 при 600-650 °С . Промежуточный перегрев пара применяют обычно одноступенчатый, на некоторых зарубежных КЭС сверхкритического давления - двухступенчатый. Число регенеративных отборов пара 7-9, конечная температура подогрева питательной воды 260-300 °С . Конечное давление отработавшего пара в конденсаторе турбины 0,003-0,005 Мн/м 2 .

Часть вырабатываемой электроэнергии потребляется вспомогательным оборудованием КЭС (насосами, вентиляторами, угольными мельницами и т. д.). Расход электроэнергии на собственные нужды пылеугольной КЭС составляет до 7%, газомазутной -до 5%. Значит, часть - около половины энергии на собственные нужды расходуется на привод питательных насосов. На крупных КЭС применяют паротурбинный привод; при этом расход электроэнергии на собственные нужды снижается. Различают кпд КЭС брутто (без учёта расхода на собственные нужды) и кпд КЭС нетто (с учётом расходов на собственные нужды). Энергетическими показателями, равноценными кпд, служат также удельные (на единицу электроэнергии) расходы тепла и условного топлива с теплотой сгорания 29,3 Мдж/кг (7000 ккал/кг ), равные для КЭС 8,8 - 10,2Мдж/квт × ч (2100 - 2450 ккал/квт × ч ) и 300-350 г/квт × ч. Повышение кпд, экономия топлива и уменьшение топливной составляющей эксплуатационных расходов обычно сопровождаются удорожанием оборудования и увеличением капиталовложений. Выбор оборудования КЭС, параметров пара и воды, температуры уходящих газов котлоагрегатов и т. д. производится на основе технико-экономических расчётов, учитывающих одновременно капиталовложения и эксплуатационные расходы (расчётные затраты).

Основное оборудование КЭС (котельные и турбинные агрегаты) размещают в главном корпусе, котлы и пылеприготовительную установку (на КЭС, сжигающих, например, уголь в виде пыли) - в котельном отделении, турбоагрегаты и их вспомогательное оборудование - в машинном зале электростанции. На КЭС устанавливают преимущественно по одному котлу на турбину. Котёл с турбоагрегатом и их вспомогательным оборудование образуют отдельную часть - моноблок электростанции. Для турбин мощностью 150-1200 Мвт требуются котлы производительностью соответственно 500-3600 м/ч пара. Ранее на ГРЭС применяли по два котла на турбину, т. е. дубль-блоки (см. Блочная тепловая электростанция ). На КЭС без промежуточного перегрева пара с турбоагрегатами мощностью 100 Мвт и меньше в СССР применяли неблочную централизованную схему, при которой пар 113 котлов отводится в общую паровую магистраль, а из неё распределяется между турбинами. Размеры главного корпуса определяются размещаемым в нём оборудованием и составляют на один блок, в зависимости от его мощности, по длине от 30 до 100 м, по ширине от 70 до 100 м. Высота машинного зала около 30 м, котельной - 50 м и более. Экономичность компоновки главного корпуса оценивают приближённо удельной кубатурой, равной на пылеугольной КЭС около 0,7-0,8 м 3 /квт, а на газомазутной - около 0,6-0,7 м 3 /квт. Часть вспомогательного оборудования котельной (дымососы, дутьевые вентиляторы, золоуловители, пылевые циклоны и сепараторы пыли системы пылеприготовления) устанавливают вне здания, на открытом воздухе.

В условиях тёплого климата (например, на Кавказе, в Средней Азии, на Ю. США и др.), при отсутствии значительных атмосферных осадков, пылевых бурь и т. п., на КЭС, особенно газомазутных, применяют открытую компоновку оборудования. При этом над котлами устраивают навесы, турбоагрегаты защищают лёгкими укрытиями; вспомогательное оборудование турбоустановки размещают в закрытом конденсационном помещении. Удельная кубатура главного корпуса КЭС с открытой компоновкой снижается до 0,2-0,3 м 3 /квт, что удешевляет сооружение КЭС. В помещениях электростанции устанавливают мостовые краны и др. грузоподъёмные механизмы для монтажа и ремонта энергетического оборудования.

КЭС сооружают непосредственно у источников водоснабжения (река, озеро, море); часто рядом с КЭС создают пруд-водохранилище. На территории КЭС, кроме главного корпуса, размещают сооружения и устройства технического водоснабжения и химводоочистки, топливного хозяйства, электрические трансформаторы, распределительные устройства, лаборатории и мастерские, материальные склады, служебные помещения для персонала, обслуживающего КЭС. Топливо на территорию КЭС подаётся обычно ж. д. составами. Золу и шлаки из топочной камеры и золоуловителей удаляют гидравлическим способом. На территории КЭС прокладывают ж. д. пути и автомобильные дороги, сооружают выводы линий электропередачи , инженерные наземные и подземные коммуникации. Площадь территории, занимаемой сооружениями КЭС, составляет, в зависимости от мощности электростанции, вида топлива и др. условий, 25-70 га.

Крупные пылеугольные КЭС в СССР обслуживаются персоналом из расчёта 1 чел. на каждые 3 Мвт мощности (примерно 1000 чел. на КЭС мощностью 3000 Мвт ); кроме того, необходим ремонтный персонал.

Мощность отдаваемая КЭС ограничивается водными и топливными ресурсами, а также требованиями охраны природы: обеспечения нормальной чистоты воздушного и водного бассейнов. Выброс с продуктами сгорания топлива твёрдых частиц в воздух в районе действия КЭС ограничивают установкой совершенных золоуловителей (электрофильтров с кпд около 99%). Оставшиеся примеси, окислы серы и азота рассеивают сооружением высоких дымовых труб для вывода вредных примесей в более высокие слои атмосферы. Дымовые трубы высотой до 300 м и более сооружают из железобетона или с 3-4 металлическими стволами внутри железобетонной оболочки или общего металлического каркаса.

Управление многочисленным разнообразным оборудованием КЭС возможно только на основе комплексной автоматизации производственных процессов. Современные конденсационные турбины полностью автоматизированы. В котлоагрегате автоматизируется управление процессами горения топлива, питания котлоагрегата водой, поддержания температуры перегрева пара и т. д. Осуществляется комплексная автоматизация др. процессов КЭС, включая поддержание заданных режимов эксплуатации, пуск и остановку блоков, защиту оборудования при ненормальных и аварийных режимах. С этой целью в системе управления на крупных КЭС в СССР и за рубежом применяют цифровые, реже аналоговые, управляющие электронные вычислительные машины.

Крупнейшие конденсационные электростанции мира

Название электростанции	Год пуска	Электрическая мощность Гвт
Название электростанции	Год пуска		полная (проектная)
Приднепровская (СССР)
Змиёвская (СССР)
Бурштынская (СССР)
Конаковская (СССР)
Криворожская № 2 (СССР)
Новочеркасская (СССР)
Заинская (СССР)
Кармановская (СССР)
Костромская (СССР)
Запорожская (СССР)
Сырдарьинская (СССР)
Парадайс (США)
Камберленд (США)
Феррибридж С (Великобритания)
Дрекс (Великобритания)
Гавр (Франция)
Поршвиль В (Франция)
Фриммередорф-П (ФРГ)
Специя (Италия)

Лит.: Гельтман А. Э., Будняцкий Д. М., Апатовский Л. Е., Блочные конденсационные электростанции большой мощности, М.-Л., 1964; Рыжкин В. Я., Тепловые электрические станции, М.-Л., 1967; Шредер К., Тепловые электростанции большой мощности, пер. с нем., т. 1-3, М.-Л., 1960-64: Скротцки Б.-Г., Вопат В.-А., Техника и экономика тепловых электростанций, пер. с англ., М.-Л., 1963.

Большая Советская Энциклопедия М.: "Советская энциклопедия", 1969-1978

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА КЭС

На КЭС котлы и турбины соединяются в блоки: котел-турбина (моноблоки) или два котла-турбина (Дубль-блоки). Общая принципиальная технологическая схема конденсационной тепловой электростанции КЭС (ГРЗС) представлена на рис. 1.7.

К топке парового котла ПК (рис. 1.7) подводится топливо: газообразное ГТ, жидкое ЖТ или твердое ТТ. Для хранения жидкого и твердого топлив имеется склад СТ. Образующиеся при сжигании топлива нагретые газы отдают тепло поверхностям котла, подогревают воду, находящуюся в котле, и перегревают образовавшийся в нем пар. Далее газы направляются в дымовую трубу Дт и выбрасываются в атмосферу. Если на электростанции сжигается твердое топливо, то газы до поступления в дымовую трубу проходят через золоуловители ЗУ в целях охраны окружающей среды (в основном атмосферы) от загрязнения. Пар, пройдя через пароперегреватель ПИ, идет по паропроводам в паровую турбину, которая имеет цилиндры высокого (ЦВД), среднего (ЦСД) и низкого (ЦНД) давлений. Пар из котла поступает в ЦВД, пройдя через который вновь направляется в котел, а затем в промежуточный пароперегреватель ППП по «холодной нитке» паропровода промежуточного перегрева. Пройдя промежуточный пароперегреватель, пар вновь возвращается к турбине по «горячей нитке» паропровода промежуточного перегрева и поступает в ЦСД. Из ЦСД пар по пароперепускньш трубам направляется в ЦНД и выходит в конденсатор /(, где конденсируется.

Конденсатор охлаждается циркуляционной водой. Циркуляционная зода подается в конденсатор циркуляционными насосами ЦН. При прямоточной схеме циркуляционного водоснабжения циркуля-циончзя вода забирается из водоема В (реки, моря, озера) и, вылдя из конденсатора, вновь возвращается в водоем. При оборотной схеме циркуляционного водоснабжения охлаждающая конденсатор вода направляется в охладитель циркуляционной воды (градирню, пруд-охладитель, брызгальный бассейн), охлаждается в охладителе и вновэ возвращается циркуляционными насосами в конденсатор. Потери циркуляционной воды компенсируются путем подачи добавочной воды от ее источника.

В конденсаторе поддерживается вакуум и происходит конденсация пара. С помощью конденсатнык насосов К.Н конденсат направляется в деаэратор Д, где очищается от растворенных в нем газов, в частности от кислорода. Содержание кислорода в воде и в паре теплосиловых установок недопустимо, так как кислород агрессивно действует на металл трубопроводов и оборудования. Из деаэратора питательная вода с помощью питательных насосов ПН направляется в паровой котел. Потери воды, возникающие в контуре котел-паропровод-турбина-деаэратор котел, пополняются с помощью устройств водоподготовки ХВО (химводоочистки). Вода из устройств водоподготовки направляется для подпитки рабочего контура теплосиловой установки через деаэратор химочищенной воды ДХВ.

Находящийся на одном валу с паровой турбиной генератор Г вырабатывает электрический ток, который по выводам генератора направляется на ГРЭС, в большинстве случаев на повышающий трансформатор ПТр. При этом напряжение электрического тока повышается и появляется возможность передачи электроэнергии на большие расстояния по линиям передачи ЛЭП, присоединенным к повышающему распредустройству. Распредустройства высокого напряжения строятся главным образом открытого типа и называются открытыми распредустройствами (ОРУ). Электродвигатели механизмов ЭД, освещение электростанции и другие потребители собственного расхода или собственных нужд питаются от трансформаторов ТрСР, присоединенных обычно на ГРЭС к выводам генераторов.

При работе тепловых электростанций на твердом топливе должны быть приняты меры по охране окружающей среды от загрязнения золой и шлаком. Шлак и зола на электростанциях, сжигающих твердое топливо, смываются водой, смешиваются с нею, образуя пульпу, и направляются на золошлакоотвалы ЗШО, в которых зола и шлаки выпадают из пульпы. «Осветленная> вода с помощью насосов осветленной воды НОВ или самотеком направляется на электростанцию для повторного использования.