De la centrala electrică până la casa noastră
Se întunecă. Casele luminează o lumină. O jumătate de oră trece și o fereastră rară rămâne întunecată. Și când săgeata ceasului se apropie de opt, în unele camere lumina se stinge, dar televizoarele sunt pornite.
Ce este atât de special în această privință?
Fiecare cameră are lămpi, prize și întrerupătoare. Aveți nevoie de lumină - porniți. Puține lămpi simple - luminează candelabruul. Am vrut ceaiul - porniți ceainicul. Suntem atât de obișnuiți cu faptul că apartamentele au suficientă electricitate, încât nu ne gândim de unde provine și cât de mult o consumăm.
Între timp, lămpile electrice, televizoarele, cuptoarele, frigiderele și alte aparate (altfel receptoare electrice) reprezintă o sarcină pentru centralele electrice. Acest lucru înseamnă că ei activa și dezactiva nu merg la putere fără urmă: ON, mai mult de lucru trebuie să fie făcut pentru a lucra cantitatea de energie necesară a mai multor consumatori de energie. Volumul acestei lucrări poate fi evaluat, de exemplu, pe puterea totală a televizoarelor: în orașe mari este estimată la zeci și chiar sute de mii de kilowați. Consumul anual de electricitate pentru iluminat este estimat la miliarde de kilowați-oră.
Să luăm ca exemplu că în URSS se produc anual peste două milioane de aparate portabile de încălzire.
În prezent, cantitatea covârșitoare de energie electrică este asigurată de centralele termice (figura 1, a).
Pentru a ne imagina amploarea centralelor termice (CTE), este suficient să spunem că în prezent funcționează zeci de centrale electrice cu o capacitate mai mare de 1 milion kW, iar câteva dintre acestea oferă puteri de peste 2 milioane de kW. La centralele termice moderne funcționează unități de putere de 300, 500 și 800 mii kW.
În cazul în care a construi elektrostantsii..Chtoby mai ieftin transport și combustibil arde în cărbune putere crestătură și petrol, sunt o materie primă valoroasă pentru industrie, turba, cărbune brun, moloz șist (amenzi, deșeuri de cărbune), termică clădire centrală în care se extrage combustibilul , iar energia electrică generată este transmisă consumatorilor prin cablu.
Râurile reprezintă o sursă inepuizabilă de energie pentru centralele electrice. Acestea curg din zonele înalte spre zonele joase și, prin urmare, sunt capabile să efectueze lucrări mecanice. Centralele hidroelectrice sunt construite pe râurile montane, folosind presiunea naturală a apei. Pe râurile plate, presiunea este creată artificial cu ajutorul barajelor (Figura 1.6).
Prima centrală hidroelectrică (HPP) din țara noastră a fost Volkhovskaya cu o capacitate de 58 mii kW. Capacitatea centralei termice din Krasnoyarsk a ajuns la 6 milioane kW.
În bogate materii prime populate și zone îndepărtate ale energiei construi centrale nucleare (Fig. 1c). Ei operează pe celulele de combustie care conțin așa-numitul combustibil nuclear; Cutia de carton înlocuiește trenul de cărbune. Aici combustibil de transport care elicopterul poate livra la stația de alimentare situată în orice zonă, combustibil, cum ar fi cărbunele, de-a lungul viaduct intră într-un buncăr și de acolo până la dispozitivul de pulverizare.
Fig. 1. Centrale electrice. a - centrala termică
Praful de cărbune este ars într-un cuptor al unui cazan cu abur. abur de înaltă presiune, se rotește turbina cu abur, rezultând în mișcarea rotorului generatorului electric - pentru apa hidroelectrice conducte fortate furnizate turbinei hidraulice, apoi merge în hohote canal. Turbina antrenează rotorul generatorului electric - o centrală nucleară: un reactor nuclear, energia nucleară este transformată în căldură, care încălzește apa care circulă în tuburile sub presiune ridicată. Apa caldă este furnizată în schimbătorul de căldură - generatorul de abur, în cazul în care acesta cedează căldură cealaltă apă, transformându-l în abur de lucru. Aburul rotește o turbină cu abur conectată la un generator electric.
Prima instalație nucleară din lume a fost construită în URSS în 1954, care a fost începutul unei direcții fundamentale noi în sectorul energetic.
În prezent, energia nucleară se dezvoltă rapid.
Care stație de alimentare alimentează apartamentul nostru?
Destul de ciudat, este imposibil să răspund la această întrebare naturală și simplă. Faptul este că centralele electrice funcționează pe o rețea comună, sunt conectate prin linii electrice, formând sisteme de putere (Mosenergo, Lenenergo, etc.), care alimentează consumatorii împreună. Sisteme mari de energie integrată au fost create în URSS.
Rețelele CECE au traversat Uralul, Kazahstanul și Siberia. Unificarea sistemelor energetice conectate printr-un regim unic caracterizează starea actuală a sistemului energetic unificat al întregii țări (CEE).
Care este scopul creării și integrării sistemelor energetice. Combinația dintre centralele electrice din sistemele de electricitate și sistemele energetice reduce între ele costurile energiei electrice și asigură continuitatea alimentării cu energie electrică a consumatorilor. Acest lucru se datorează faptului că producerea de energie electrică, transmiterea către consumatori și cheltuielile sunt simultane, deoarece energia generată nu poate fi stocată în depozite. Aceasta înseamnă că centralele electrice trebuie să aibă o rezervă de energie suficientă pentru a răspunde cererii consumatorilor în orice moment. Și această cerere se schimbă dramatic nu numai în timpul zilei, ci și în momente diferite ale anului.
În timpul iernii, de exemplu, se întunecă mai devreme decât în vară. Prin urmare, lămpile sunt aprinse mai devreme și ard mai mult. În domeniul energiei electrice agricultură în cantități mari, necesare în timpul verii, atunci când a făcut munca de teren și de irigare, precum și în orașe în momentul în care consumul de energie este redus. În cele din urmă, în est se luminează și se închide la culoare mai devreme decât în vest, prin urmare, sarcina maximă a puterii de est și de vest nu sunt la fel Atunci când sunt combinate de putere ajută unul pe altul, sunt încărcate uniform și eficiența celor de mai sus.
Centralele electrice care funcționează în mod izolat de rețea, nu puteți opera această mașină de putere foarte mare, ca ieșire a unuia dintre ei din acțiune paraliza imediat activitatea multor întreprinderi, lipsindu cartiere întregi de lumină, cu care se confruntă stația de tramvai, alimentarea cu apă și așa mai departe. N. Sistemele de putere nu există nici un motiv să renunțe din unitățile de mare putere, deoarece unitatea de încărcare eliberată imediat preluat de alții, rămânând în muncă. Ele sunt supraîncărcate ușor și, în plus, mult mai economice. Economia agregatelor mari a condus la o creștere accentuată a puterii în fiecare unitate. Astfel, în perioada inițială de punere în aplicare a planului de electrificare unitățile de turbine instalate de 10- 16-lea. KW. unități de putere în prezent utilizate pe scară largă (kotel- tip turbină - generator). Puterea de 300 MW, unități de putere acționate 500 și 800 mii kW .. Se produce echipamentul pentru blocul de 1200 mii kW.
Capacitatea unităților hidroelectrice a crescut semnificativ, ajungând la 500.000 kW pe unitate la HPP Krasnoyarsk.
Care sunt modalitățile prin care energia electrică este livrată consumatorilor. Pe drumul de la centrala la consumatori, energia electrică suferă modificări: se transformă de la o tensiune la alta. Un exemplu de transformare pentru o secțiune mică a rețelei este prezentat în Fig. 2, a.
Mai întâi de tensiune, de exemplu, 10 500 volți (V) obținut din transformator ridicător generatorului și o tensiune de 110 000 este linia de transmisie V la o distanță de 100-150 kilometri (km). Apoi, la tensiune substație regională este redusă la 10 500 și un cablu subteran intră în stația de transformare, situat la câteva sute de metri de consumatori. La această stație, transformatorul scade tensiunea la o valoare astfel încât apartamentele să aibă 127 sau 220 V (pentru mai multe detalii, vezi mai jos).
Fiecare tensiune corespunde anumitor moduri de a efectua cablarea electrică. Acest lucru se datorează faptului că cu cât este mai mare tensiunea, cu atât este mai dificil să se izoleze firele. De exemplu, în apartamente unde tensiunea nu depășește 220 V, cablarea se realizează cu un cablu sau fire în izolație din cauciuc sau plastic. Aceste fire sunt simple în design și ieftine. Cablul (figura 2, c), așezat între transformatoare (figura 2, a), este incomparabil mai scump și mai complicat.
În Fig. 2b, de la stânga la dreapta, sunt prezentate suporții pentru liniile de transmisie aeriene cu tensiuni de 500 000, 220 000, 110 000, 35 000 și 10 000 V. Acestea sunt date pe aceeași scală. Observați modul în care dimensiunile cresc, iar desenele devin mai complexe, cu creșterea tensiunii de funcționare! Suportul liniei de 500 kilovolți (kV) are înălțimea unei clădiri cu șapte etaje. Înălțimea suspendării cablurilor este de 27 m (m), distanța dintre fire este de 10,5 m, lungimea șirului de izolație este mai mare de 5 m. Înălțimea suporturilor pentru trecerile râurilor este de 70 m. Dar 500 kV nu este limita. Liniile de transmisie de 750 kV AC sunt deja în funcțiune, fiind construite linii AC cu o tensiune de 1150 kV și un curent constant de 1500 kV.
Fig. 2. Transmiterea energiei electrice. a - un exemplu de transformare: 1 - generator; Transformator cu 2 trepte; 3 - linia electrică; 4 - stația de cartier; 5 - cablu subteran; Transformator 6-pas-jos; b - suporturi de linii de aer de diferite tensiuni; v - cablul: vene purtătoare de curent; 7 - au izolație; 8 - și, în plus, izolate suplimentar cu o bandă de hârtie; 9 - din carcasa impermeabilă; 10 - armuri; 11 - benzi din oțel și capac de iută; 12 - protejați cablul împotriva deteriorării mecanice
Este dificil și scump echiparea stațiilor de înaltă tensiune.
De ce să folosiți tensiune înaltă?
Rezolvați întrebarea de câte ori și cum să o transformați - este o chestiune complicată, necesită cunoștințe speciale. Dar esența acestei chestiuni este ușor de înțeles pe baza unui simplu exemplu.
Să presupunem că de la centrala electrică la oraș trebuie să transferați o linie de 30 kW LLC. Datorită faptului că firele liniei au rezistență electrică, curentul lor se încălzește. Și deoarece această căldură se disipează și nu poate fi folosită, energia folosită pentru încălzire este o pierdere.
Este imposibil să reducem pierderile la zero - nu există rezistență fără rezistență. Dar pentru a limita cantitatea de pierderi, astfel încât să se ardă mai puțin combustibil pe "încălzirea" pajiștilor și câmpurilor prin care trec linii electrice, este necesar. Prin urmare, valoarea admisibilă a pierderii este normalizat, adică. E. La calcularea liniei de sârmă și selecție tensiune bazat pe faptul că pierderile nu depășesc o anumită valoare, cum ar fi 10%, puterea utilă transmisă pe linie. În exemplul nostru, aceasta este de 0,1-30 000 = 3000 kW.
Să procedăm acum la fel ca în proiect, și anume, vom sublinia opțiunile pentru efectuarea transmisiei de energie, vom face calculele și le vom compara.
Prima opțiune. Transformarea nu este aplicată și transmisia are loc la o tensiune de 220 V.
A doua opțiune. În zona de la centrala electrică la tensiunea orașului 110.000 V.
Aplicarea transformării, adică creșterea tensiunii în linie și apoi reducerea acesteia în vecinătatea locației consumatorilor, folosiți un alt mod de a reduce pierderile: reduceți curentul în linie. Această metodă este foarte eficientă, deoarece pierderile sunt proporționale cu pătratul puterii actuale. Într-adevăr, atunci când tensiunea este dublată, curentul este redus la jumătate, iar pierderile sunt reduse cu un factor de patru. Dacă tensiunea este crescută cu un factor de 100, curentul este redus cu un factor de 100, iar pierderea este de 1002, adică de 10.000 de ori.
Ca o ilustrare a eficienței creșterii tensiunii, vom sublinia că 1000 000 kW pe 1000 km sunt transmise prin linia de transmisie de 500 kV a unui curent alternativ trifazat.
Intrăm în casă. Deci, la stația lângă casa noastră sau construită în casă, este instalat un transformator. Din aceasta, prin dispozitivul de distribuire a intrărilor în diferite încăperi, rețeaua de fire și cabluri diferă. Pe ele, electricitatea este transferată la motoarele electrice ale ventilatoarelor instalate în camera cazanului pentru a crea explozie în cuptoarele sistemului de încălzire și pentru ventilarea spațiilor; motoarele electrice ale pompelor cu alimentare centralizată cu căldură de la CHPP și pentru ridicarea apei până la etajele superioare; pentru iluminarea generală a curții și a scărilor; pentru alimentarea nodurilor de radiodifuziune ale rețelei de radio și televiziune; În cele din urmă, pe fiecare scară trece treptele așa-numite - firele principale, din care se fac ramurile. Cu aceste fire, și o analiză detaliată a aranjamentului rețelei de energie apartament și întreținerea acesteia va începe.
Trimiteți-le prietenilor: