15 дәріс конспектісі


1 дәріс конспектісі.
Дәріс тақырыбы: Кіріспе. Электрэнергетика құрылымы – электр энергияны өндіру, жеткізу, тарату, пайдалану. Электр энергияның тәуліктік, маусымдық және жылдық пайдалану графигі. ҚР электрэнергетика туралы заңы. Қазақстанның және жер шарының энрегетикалық ресурстары – көмір, мұнай, газ, отын, суресурсы, жел және күн энергиясы.
Басқа энергияларға қарағанда шаруашылықтың барлық түріне, сонымен қатар тұрмысқа ең керек маңыздысы электр энергиясы болып табылады. Алыс қашықтыққа желі тарту, яғни электр энергиясын тарату, басқа энергия көзінен тоқ алу үшін қажет және бул энергия түтынушыларға пайдалану үшін керек.
Электр энергиясын электр станцияларынан аламыз. Олар жылу, су, атом электр станциялары болуы мүмкін. Электр станциялары тутынушылардан кашық немесе жақын орналасуы мумкін. Электір энергиясы кандай қашыктықта болсын электр желілері арқылы таратылады. Түсінікті болу үшін оны сызба арқылы түсіндіреміз.
Қайсыбір жерлерде керкеуді төмендететін немесе жоғарылататын қосалқы станциялары қолданылады. Заман талабына байланысты көптеген елді мекендерде жылу электр орталыктары орналастырылган, олардағы отын көздері: көмір, газ, немесе мазут болып табылады.
Электрмен қамтамасыз ету жүйесі 3 түрге бөлінеді:
1) электр энергиясын өндіру орны - электр станциялары болып табылады;
2)электр энергиясын кабылдап алу және бөлу орны - электржүйесі;
3)электр энергиясымен өндіріс орындарын және тұрмыстықамтамасыз ету орны - электр қабылдағыштар.
Электр станциялары, тоқ тарату желілері, қосалқы станциялар мен жылу кұбырлары - барлығы бір тұтас режимде жүмыс істеуге біріге отырып, электірлік және жылулық энергияларды ұздіксіз өндіре, сонымен катар тарата отырып энергетикалык жүйені кұрайды. Құрамында генераторлар, тарату қү-рылғылары, жоғары және төмен кернеулі қосалкы станциялары және электр энергиясы қабылдағыштары бар энергетикалық жүйенің бір бөлігі электірлік жүйе деп аталады.
Енді энергетикалық жүйе мен электрлік жүйе айырмашылығын қарастырайық. Электрлік жүйеге алғашқы двигательдер мен жылу жүйелері кірмейді.
Электр желілері дегеніміз - электр жүйесінің бір бөлігі, құрамына қосалқы станциялар және әр түрлі кернеулі кабель және әуе желілері кіреді. Электр желісінің қызметі - электр энергиясын өндіретін жерден тұтынушыларға дейін жеткізу және оны тұтынушылар арасында тарату.
Үлкен қуатты электр энергиясын алыс жерлерлеге тасымалдау үшін экономикалық жағынан жоғары кернеулі электір желісін қолданған тиімді.Сондықтан да генератордан шыққан злектір энергиясы электір станцияда орналасқан трансформаторлардың жәрдемімен жоғары кернеу энергиясына түрленеді. Бұл түрлену жүзеге асатын қосалқы станция жоғарлатқыш трансформаторлы қосалқы станция деп аталады. Энергияны қабылдаушы немесе оны тасымалдаушы электр желісіндегі кернеуден тоқ тарату қосалқы станциясынан қоректенетін тұтынушылар кернеуі деңгейіне дейін төмендететін станцияны төмендеткіш қосалқы станция деп атаймыз. Ал электрлік энергияны ешқандай түрлендірмей, тек қабылдап тарататын қосалқы станцияларды таратушы орындар(распр. пункттер) дейміз.
Энергетикалық жүйедегі электр желілерін олардың тұтынушыларды жалпы электірмен қамтамасыз ету схемасындағы кызметіне байланысты екі топқа белуге болады:
жергілікті желілер (тұрмысқа қажеттік, фабрика - зауыттық, ауыл шаруашылық т.б.), олар кернеуі 35 кВ дейінгі, радиусы 15-30 км арақашықтықтан аспайтын, жүктеме тығыздығы аз кішігірім аудандарға қызмет көрсетеді;
аудандық (райондық) желілер, олар үлкен ауқымды райондарды қамтиды, электір жүйесіндегі станцияларды бір бірімен және тұтынушылар орталықтарымен жалғайды. Бұл желідегі кернеу 110 кВ және одан жоғары болуы мүмкін. Аталған желілер жүйесінің схемасы және өзара байланысы 1.1-ші суретте бейнеленген.
Берілген схемаға талдау жасасақ төмендегілерді байкауға болады. Электр энергиясы қуаты жоғары су электр станциясынан кернеуді жоғарылатқыш қосалқы станция, кернеуі 220 кВ, ал ұзындығы 300 км дейінгі желі және төмендеткіш қосалқы станция арқылы кернеуі 110 кВ аудандық желіге беріледі.

Cурет -1.1.Электр энергияны тарату схемасы
Ғаламшарымыздағы жаңартылмайтын қорларын екі үлкен топқа бөлуге болады – жаңартылмайтын минералды қорлар мен жаңартылмайтын энергетикалық қорлар. Осы қордың екі түріде бізге өте маңызды, бірақ олар бір-бірімен өте қатты ерекшеленетіндіктен ажыратылған. Алдымен жаңартылмайтын қорларды қарастырайық.
Жүзден астам жаңбайтын минералдар қазіргі уақытта жер қабатынан қазып алынады. Минералдар жердегі тау кен жыныстарының көптеген милион жылдар бойы пайда болу кезінде өтетін процестердің нәтижесінде пайда болады және түрлері өзгереді. Минералды қорды пайдалану бірнеше кезеңнен құралған. Олардың біріншісі – бұл жеткілікті бай кен орнын тауып алу. Содан кейін – минералды оны қазып алудың қандайда бір түрін ұйымдастыру жолымен алу. Үшінші кезең- қорды ондағы қоспаны жою және оны қажетті химиялық түрге айналдыру үшін өңдеу. Соңғысы –минералды әртүрлі бұйымды өңдеу үшін пайдалану.
Кенді жер бетінен онша алыс емес орналасқан пайдалы қазба кен орындары орналасқан үстімен қазып алу жолымен өңделеді, олар ашық корьерлер, көлденең жолақтарды құру әдісімен ашық қазба, немесе жерді қазғыш жабдықтар көмегімен қазып алу арқылы жүзеге асады. Пайдалы қазба кен орын жер асты алыс орналастырылған кезде олар жер асты қазып алу әдісімен алынады.
Кез келген жанбайтын минералды қорды қазып алу, өңдеу және пайдалану топырақ қабатының бұзылуы мен эрогзияны тудырады, ауа мен суды ластайды. Жер асты қазба – жер үстінен қазбаға қарағанда өте қауіпті және қымбат тұратын процесс, бірақ ол топырақ қабатын аз дәрежеде бұзады. Жер астынан қазу кезінде шахталы қышқылды дренаж күшімен су ластанады. Көп жағдайларда қазба жүретін территорияларда қайта қалпына келтіруге болады, бірақ қымбат тұратын процесс. Пайдалы кен орындарын қазып алу мен сол кен орындарынан даярланатын өнімдерді пайдалануға ысырапты тәсіліде қатты үлкен мөлшердегі қатт қалдықтардың пайда болуына алып келеді.
Нақты жеткілікті мағынадағы пайдалы минералды қорды қазып алу мөлшерін бағалау - өте қымбат тұратын және өте күрделі процесс. Сонымен қатар, мұны аса дәлдікпен анықтау мүмкін емес. Миниралды қорлар айқындалған қорлар және айқындалмаған қорлар болып бөлінеде, яғни категорияның әрқайсысы өз кезегінде резервтерге бөлінеді, яғни қазып алу технологиясындағы маңызды бағалары бойынша пайда түсіріп алуға болатын кен орындарына және қорларға барлық табылған мен табылмаған қорлар, бағаларымен технологиясы бойынша пайда түсіру арқылы алынуы мүмкін қорларды қосқанда. Нақты жаңартылмаған қорлардың біршама айтылған бағалаулар резервтіге жатады.
80% резервтер немесе бағаланған материал қорлары алынған және пайдаланған болса, қор таусылған болып саналады, өйткені қалған 20%-ті алу әдетте пайда алып келмейді. Қорды алду мөлшерімен оны тауысу уақытының бағаланған резервтерді көбейту жолымен жоғарлатуға болады, егер жоғары баға жаңа кен орындарын іздеуге, жаңа қазба технологиясын өңдеуге рециркуляция мен қосымша пайдалану үлесін жоғарлатуға немесе қорды тұтыну деңгейін азайтуға душар етсе.
Қорларды өсіру үшін қоршаған ортаны қорғаудың жақтастары жаңартылмайтын миниралы азды қорларды рециркуляциялаумен қайтадан пайдалану үлесін жоғарлатуды және осындай қорлардың ақталмаған шығындарын азайтуды ұсынады. Рециркуляциялау, қосымша пайдалану және қалдық мөлшерін төмендету өзін іске асыру үшін аз ғана энергетикалық шығынды талап етеді және аз дәрежеде алғашқы қорларға қарағанда су мен ауаны ластайды.
Қоршаған ортаны қорғаудың жақтастары салалы елдерді үлкен мөлшердегі қалдықтарды бір рет пайдаланудан аз ғана мөлшерде қалдық бөлінетін шаруашылыққа шақырады. Бұл, рециркуляция мен қосымша пайдаланудан бөлек, өкіметпен адам әрекетінен анықталған экономикалық ынтылықтыда, жер тұрғындарының іс әрекеттерімен өмір сүру үлесін өзгертуді талап етеді.
Енді жаңартылмайтын энергетиялық қорларға көңіл аударайық. Кез келген энергия көзін пайдалану дәрежесін анықтайтын негізгі факторлары оның бағалау қорлары, пайдалы энергияның таза шығыны, құны, қоршаған ортаға деген потенциалды зиян әсерлері, сонымен қатар әлеуметтік салаларымен мемлекет қауіпсіздігіне әсері болып табылады. әрбір энергия қорек көзінің артықшылықтарымен кемшіліктері бар.
Қарапайым ішкі мұнайды оңай тасымалдауға болады, ол салыстырмалы түрде арзан және көп пайдаланылатын отын түрі болып табылады. Пайдалы энергияны таза шығару мәні жоғары. Дегенмен мұнайдың жеткілікті қорлары 40-80 жылдан кейін таусылуы мүмкін, мұнайды жаққан кезде атмосфераға үлкен мөлшерде көмірқышқыл газы бөлінеді, ол планета климатының глобалды түрде өзгеруіне алып келуі мүмкін.
Дәстүрлі емес ауыр мұнай, жай мұнайдың қалдығы, және де мұнайдан қөұралған шым тезек пен құмдардан қазбалар мұнай қорын жоғарлата алады. Бірақ ол өте қымбат тұрады. Пайдалы энергияны таза шығару мәні төмен, қайта өңдеу үшін үлкен мөлшерде суды талап етеді және қарапайым мұнайға қарағанда қоршаған ортаға аса зиян әсер береді.
Қарапайым табиғи газ өте көп жылу береді және басқа қазба отын түрлеріне қарағанда толығымен жанып кетеді, көп жақтылы және салыстырмалы арзан отын түрі болып табылады, пайдалы энергияны таза шығару мәні жоғары. Бірақ оның қорлары 40-100 жылдан кейін таусылуы мүмкін, және оны жаққан кезде көмірқышқыл газы пайда болады.
Көмір - әлемдегі қазба отындардың ең көп тараған түрі. Оның электр өндірісімен өндірістік процестер үшін температурасы жоғарғы жылуды өңдеп шығару кезінде пайдалы энегияны таза шығару мәні жоғары және салыстырмалы түрде арзан. Бірақ көмір өте лас, оны қазып алу қаупі және қоршаған ортаға зиянын тигізеді, егер ауаның ластану деңгейін бақылаудың арнайы қымбат тұратын құрылғылары болмаса, жағу кезінде де зиян келтіреді, басқа қазба отын түрлеріне қарағанда алынған энергия білігіне көп көмірқышқыл газын бөліп шығарады, және оны газ тәріздес немес сұйық түрге алдын ала аудармасақ, көлік қозғалысымен үйлерді жылыту үшін пайдалану үшін қолайсыз. Қазып алу кезінде топырақ қабаты едәуір бұзылады.
Жер қойнауында бекітілген жылу, немесе гиетермалды энергия жер шарының әртүрлі жерлеріндегі құрғақ булі, су булы және ыстық сулы жаңартылмайтын жер асты кен орындарына түрленеді. Егер осы кен орындары жер бетіне жеткілікті жақын орналасқан болса, оларды өңдеу кезіндегі жылуды ғимараттты жылыту мен электр энергиясын өңдеп шығару үшін пайдалануға болады. Олар кен орынға жақын орналасқан аудандар да 100-200 жыл энергиямен қамтамассыз ете алады, және де орташа бағамен. Оларды пайдалы энергияны таза шығару мәні орташа және көмірқышқыл газын бөліп шығармайды. Әйтседе энергия көзінің бұл түріде қазып алу кезінде біршама қолайсыздықтар тудырып, қоршаған ортаны аздап ластайды.
Ядролы бөліну реакциясы ол да энергия көзі, және де өте перспективалы. Бұл энергия көзінің негігзі ерекшелілі ядролы реакторлар көмірқышқл газбен қоршаған ортаға зиян басқа заттарды бөліп шығармайды, және су мен топырақ қабатының ластану дәрежесі ядролы жылудың дұрыс өту шарты кезіндегі аралықта орналасқан. Кемшілігіне осы энергия көзіне қызмет көрсету жабдықтарына кететін шығындар өте көп екенін жатқызуға болады; қарапайым атом электр станциялары тек электр энергия өндірісінде ғана пайдалануы мүмкін; ірі аппаттың болу қаупі бар; пайдалы энергиянын шығымы төмен радиактивті қалдықтарды сақтау қоймасы әлі өңделмеген. Осы энергия көзінің жоғарыда келтірілген кемшіліктерінің салдарынан қазіргі уақытта аз тараған. Сондықтан экологиялық түрде таза болашақ – альтернативті электр көзінде.
Негізгі әдебиеттер 5 [6-54]
Қосымша әдебиеттер 2 [14-19]
Бақылау сұрақтары:
1. Электр станцияның қандай түрлерін білесіз?
2. КЭС-тің әрекет приципі.
3. Жылу станцияларының әрекет принципі.
4. Жылу энергиясының электр энергиясына түрленуі.
5. КЭС -тен ТЭЦ-ң қандай айырмашылығы бар?
6. Өзіндік қажеттілік деген не?
7. ГЭС-те қандай энергия электр энергиясына түрленеді?
2 дәріс конспектісі.
Дәріс тақырыбы: Электрэнергияның ерекшеліктері, тауар ретінде және оны өндіруге байланысты көкейкесті мәселелері. Электрэнергияны алудың негізгі тәсілдері, электрстанциялардың типі және электр станциялардың электр энергиясын өндіру үрдісінің технологиялық ерекшеліктері.
Электрлік станциялар түрлері және олардың жұмыс режимдері.
Электрлік станциялар деп электрэнергиясын өндіруге арналған кәсіпорындарды немесе қондырғыларды айтады. Отын ретінде торф, су, жел, атомдық энергия, күн және т.б. қолданылады. Бірінші ретті қозғалтқыш (бу машиналары, іштен жану қозғалтқыштары және т.б.) тұтынатын энергия түріне байланысты электрлік станциялар келесідей бөлінеді: жылулық, атомдық, гидроэлектрлік станциялар, гидроаккумуляциялаушы, газқұбырлы, сонымен қатар жергілікті қолданылатын аз қуатты электрлік станциялар: жел, күн электрстанциялары, теңіздің приливі мен отливінің электрстанциялары, дизельдік және т.б.
Қуаты үлкен электрстанцияларын жоғары вольтты электр берілісі желілерімен бір энергетикалық жүйеге біріктіреді, бұл арқылы электрмен жабдықтау сенімді және халықщаруашылығына үнемді болады.
Жылу электрстанциясының жұмыс істеу принципі, құрылысы.
Жылу электрстанциясында электрэнергиясын алу процесі келесідей: жанатын отынның энергиясын су буының жылулық энергиясына түрлендіреді, бұдан турбогенератор айналады да механикалық энергияны электрлік энергияға түрлендіреді.
Жылу электрстанциялары аудандық (ГРЭС), конденсаторлық (КЭС), жылу электр орталықтары (ТЭЦ) болып бөлінеді.
ГРЭС тек электрэнергиямен энергетикалық қорлар (көмір, торф, газ) ауданында орналасқан тұтынушыларды қамтамасыз етеді.
КЭС тұтынушыларды тек электрэнергиямен қамтамасыз етеді, бірақ электрэнергия тұтынушыларынан алыс орналасады. Өндірілетін қуатты жоғары және аса жоғары кернеумен таратады.
ТЭЦ тұтынушыларды электрлік және жылулық энергиямен қамтамасыз етеді, энергияны тұтыну аумағында орналасады. Жылу және электрэнергиясын көп тұтынатын аудандарда (қалаларда) кеңінен таралған.
Жылу электрстанцияның энергетикалық сипаттамалары, ПӘК, электрэнергиясын өндіру.
ГРЭС және КЭС-ның ПӘК-і аз. Отын энергиясының тек 40-42% электрлік энергияға айналады, ал қалғаны құбыр арқылы лақтырылатын шығатын газдармен жоғалады. ТЭЦ-тың үнемді жұмысы кезінде, яғни тұтынушыларға біруақытта электрэнергиясының және жылудың тиімді мөлшерін жібергенде, ПӘК 60-70%-ға жетеді. Жылуды тұтыну толығымен тоқтаған уақытта станцияның ПӘК азаяды. Жылу электрстанцияда электрэнергиясын 80%-ға дейін өндіреді.
ГЭУ – гидроэнергетикалық қондырғылар (жұмыс істеу принципі, энергетикалық сипаттамалар).
ГЭУ келесідей бөлінеді:
ГЭС - өнеркәсіп үшін арналған.
ПЭС.
ГАЭС – гидроаккумуляциялы электрстанциялар.
ГЭС-да су энергиясы электрлік энергияға гидравликалық турбиналар және олармен жалғанған генераторлардың көмегімен түрлендіреді. Жоғары ПӘК және өндірілген электрэнергияның төменгі өзіндік құны гидростанциялардың артықшылықтары болып табылады. ГЭС-сын салуға капиталды шығынның үлкен құны мен салу уақытының елеулі ұзақтығы өзін-өзі өтеу мерзімінің ұзақтығын анықтайды. ПӘК 85-90%. Ең басты энергетикалық көрсеткіштердің бірі арын – жоғарғы және төменгі бьефтердің деңгейлерінің айырымы, екіншісі – бірлік уақытта турбина арқылы өтетін су мөлшері.
АЭС – құрылысы, жұмыс істей принципі, ПӘК, электрэнергияны өндіру.
АЭС-сы жылу электрстанциясы сияқты, бірақ бірінші ретті шикізаты – ядерлік реактор. Энергия көзі ретінде уран, плутоний, торий және т.б. ядроларының ыдырау процесі қолданылады. Бұл материалдардың арнайы құрылғыларда (реакторларда) шашырауынан жылулық энергияның үлкен мөлшері бөлінеді.
Реакцияның өтуінің жылдамдығын реттеуіші ретінде реакторда вертикаль орналасқан графиттен жасалған стержендер қолданылады, ал жылутасымалдағыш ретінде – ауыр су немесе сұйық гелий (-1900С). Қазіргі кезде бұрыңғы КСРО-ның европа бөлігінде орналасқан АЭС-да 1 кВт∙сағ электрэнергиясын өндірудің өзіндік құны органикалық отындағы жылу электр орталығына қарағанда арзан.
1 млн кВт∙сағ өндіруге шамамен 400г уран жұмсалады.
Бірінші АЭС Облекскте 3 жылда салынды. Судың температурасы кірісінде 4630С, ал шығысында 5530С құраған.
АЭС Францияда 70%, АҚШ-та - 20%, Бельгияда - 65%, Венгрияда - 49% электрэнергиясын өндірді.
1600200000
Сурет-2.1. ЖКЭС блогының принципиалды схемасы
Жылу конденсациялы электрстанциялар-ЖКЭС. Атомдық энерго жүйелерде жылу конденсациялы электрстанция үлесіне барлық өңделініп шығарылатын энергияның шамамен төрттен үш бөлігі келеді. Бұл типтегі жеке электрстанция қуаты 6000 МВт және 8000 МВт-қа жеткізу тенденциясына ие. Жаңа КЭС-ке бу параметрлі 24 Мпа және қуаты 300,500,800 бен 1200МВт аралық бу қызуы 560/5650С тиімді буқұбырлы агрегаттар орнатады, ал пайдалану ұзақтығы және одан жоғары орнатылған қуатты энерго жүйе жүктемесінің тәуліктік графигінің басты бөлігінде жұмыс істеуге есептелген.
Сурет-2.1: 1 — бугенераторы; 2 —буқыздырғыш; 3 — құбырдың жоғары қысым бөлігі; 4 — құбырдың төменгі қысым бөлігі; 5 — аралық буқыздырғыш; 6 — конденсатор; 7 — конденсаттық сорап (насос); 8 – буқоздырғыштың қоректену сорабы; 9 - генератор; 10 — жоғарлату трансформаторы; 11 — блокты өшіргіш; 12 — станцияның құрама дөңгелектері; 13 – жеке мұқтаждық трансформаторы.
Конденсациялық электрстанцияларды едәуір қашықтыққа тасымалдау экономикалық жағынана мақсаттқа сай емес отынды қазып алу орнына жақын соғады. Өңделіп шыққан электрэнергиясы орындароына отынды беру желілері бойынша беріледі.бірақ жергілікті отынды пайдалану конденсациялы станцияның міндетті қасиеті емес. Соңғы жылдары газқұбырымен едәуір қашықтыққа тасымалданатын табиғи газды газды пайдаланатын бірқатар күшті КЭС-р құрылды. Қуатты КЭС-ті құру орнын анықтайтын маңызды шарт су жабдықталудың бар болуы болып табылады. КЭС-тің жеке мұқтаждық энергия шығынын есептегендегі пайдалы әсер коэффициенті 0,32—0,40-тан аспайды. Органикалық отын түрлерін (көмір, мұнай, газ) пайдаланатын жылу станциялары атмосфераға күкіртпен азот қышқылдарын, сонымен қатар атмосфераның жоғарғы қабатында жиналып қалатын көмірқышқыл газын жібереді. Нәтижеде уақыт өткен сайын жерде жылулық туу мүмкін ("бу эффектісі"), ол дүние жүзілік мұхиттың деңгейін жоғарлатып, жағаға жақын континенттер аймағы барлық неготивті салдарымен су басып кету қаупін тудырады. Сондықтан органикалық отынды (көміртек жағуды доғару қажет).
Гидроэлектрлі станция, су ағынының энергиясы электр энергияға түрленетін ғимараттар мен жабдықтар кешенін –гидроэлектростанция деп атайды (ГЭС). ГЭС су ағыны мен ағынды тудырудың қажетті концентрациясын қамтамасыз ететін гидротехникалық ғимаратпен, су ағынымен қозғалатын энергияны механикалық энергияға түрлендіретін және өз кезегінде оның айналымы электр энергияға түрленетін энергетикалық жабдықтардың тізбектелген тізбегінен тұрады.
Арналы және плотиналы ГЭС-те су тегеуріні өзенді қоршаған және су деңгейін жоғарғы белорта көтеретін платина арқылы туады. Бұл кезде өзен алқабының біршама су алып кетуінен қашып құтылуға болады. Екі плотинаны өзеннің сол аймағына құрған кезде су алып кету аланы азаяды. Тегіс өзендерде судың алып кетуінің ең үлкен экономикалық жіберген ауданы платина биіктігін шектейді. Арналы және платиналы ГЭС-ті тегіс су көп өзендерде де, таулы өзендерде де және тар қысқа алқаптарда да құрылады.
ГЭС-тің ішіндегі ең ерекше орында гидроаккумулияциялаушы электростанция (ГАЭС) мен қуатты станциялар алады. ГАЭС ғимараты ірі энергетикалық жүйелердегі шыңды қуатты мұқтаждықтың өсуі мен дәлдігімен, ол шыңды жүктемені жабу үшін талап етілетін генераторлы қуаты анықтайды. ГЭАС-ң энергияны аккумулирлеу қабілеті энергия жүйесіндегі еркін энергиясы біршама уақыт ішінде (тұтыну графигінің бұзылуы) сорап режимінді жұмыс істей отырып, су қоймасындағы суды жоғары аккумулирлеуші бассейнге тығындайтын ГЭАС агрегаттарын пайдалануға негізделген. Аккумулирлеу жүктемелеу шың кезеңінде энергия энергия жүйеге қайта оралады (жоғары бассейннен су су тегеурінді құбырға келіп түсіп, ток генератор режимінде жұмыс істейтін агрегаттарды айналдырады).
Атомдық электростанциясы (АЭС), атомдық энергиясы электр энергияға түрленетін электр станциясы. АЭС-гі энергия генераторы атомдық реактор болып табылады. Реакторда бөлініп шығатын жылу кейбір ауыр элемент ядроларының тізбекті бөліну реакциясының нәтижесінде, кейін жай жылу электр станцияларындағы электр энергияға түрленеді. Органикалық отынмен жұмыс істейтін ТЭС-тен айырмашылығы АЭС ядролы жанармаймен (негізіне 233U, 235U, 239Pu) жұмыс істейді. 1 г уран немесе плутоний изотоптарын бөлген кезде 22 500 квт • сағ энергия бөлініп шығады, ал 2800 кг шартты отынннан құралған энергияға эквмвалентті. Ядролы жанармайдың әлемдік энергетикалық қорлары (уран, плутоний және т.б.) органикалық отынның (мұнай, көмір, табиғи газ және т.б.) табиғи энергетика қорларын едәуір жоғарлатады. Бұл отынды деген жылдам өсетін тұтыну көмегін қанағаттандыру үшін үлкен перспективалар ашады. Одан бөлек жылу станцияның күрделі бақталастығы болып келе жатқан химия өнеркәсіп саласының технологиялық мақсаты үшін көмір мен мұнайді\ы барлық жоғарылап келе жатқан пайдалану көмегін ескерген жөн.
Негізгі әдебиеттер 5 [19-24]
Қосымша әдебиеттер 2 [19-32]
Бақылау сұрақтары:
1. Турбина конструкциясы ГЭС-ң ПӘК-не қалай әсер етеді?
2. ГЭС қандай артықшылықтар мен кемшіліктерге ие?
3. ГАЭС қандай артықшылықтар мен кемшіліктерге ие?
4. АЭС-те қандай энергияны электрге түрлендіреді?
5. Атом энергиясының электрге түрлендірудің қандай түрлерін білесіз?
6. АЭС қызметкерін қорғаудың қандай шаралары жүргізіледі?
7. ЖЭО қандай артықшылықтары мен кемшіліктерін білесіз?
8. АЭС, ЖЭС қоршаған ортаға әсері қандай?
9. Жаңартылмайтынға қандай қорлар жатады?
10. Жаңартылмайтын қордың қандай түрлерін білесіз?
11. Қандай қорла жаңартылмайтын энергия көздеріне ие?
12.Электр энергиясын геотермилық қореккөзіне қалай түрлендіреді?
13. Энергияның қандай қореккөздері болашақта қолданылады?
3 дәріс конспектісі.
Дәріс тақырыбы: Электрлік станциялардың негізгі қондырғылары, конструкциялық ерекшеліктері. Негізгі қондырғыларды пайдаланудағы негізгі мақсат. Электр станциялар және қосалқы станциялардың коммутациялық және қосымша қондырғылары.
Әр қосалқы станцияда таратушы құрылғылар болады, олар коммутациялық аппараттардан, қорғаныс және автоматика құрылғыларынан, өлшеуіш аспаптардың жинақтаушы және жалғайтын шиналарын, көмекші құрылғылардан тұрады.
Конструктивті орындалысы бойынша таратушы құрылғылар ашық және жабық болып бөлінеді.Олар комплектілі (жасап шығаратын кәсіпорында құрастырады) немесе құрамалы (қолданылатын жерінде бір бөлігі ғана немесе толығымен құрастырылады) бола алады. Өндірістік кәсіпорындардың қосалқы станцияларында көбірек таралған комплектілі таратушы құрылғыларды қарастырайық.
Ашық таратушы құрылғы (ОРУ) – барлық немесе негізгі жабдығы ашық ауада орналасатын таратушы құрылғы; жабық таратушы құрылғы (ЗРУ) – жабдығы ішінде орналасқан құрылғы.
Комплектілі таратушы құрылғы (КРУ) – толық немесе бөлігі ғана жабылған шкафтардан, немесе ішіне аппараттар, қорғаныс және автоматика құрылғылары, өлшеуіш аспаптар, қорғаныс және көмекші құрылғылар орнатылған блоктардан тұратын, толық құрастырылған немесе құрастыруға дайын түрінде келетін және ішкі орнатуға арналған таратушы құрылғы.
Комплектілі таратушы құрылғы сыртқы орнатылумен (КРУН) – бұл сыртта орнатуға арналған КРУ.
Комплектілі трансформаторлық (түрлендіргіш) қосалқы станция (КТП) – трансформаторлардан (түрлендіргіштерден) және КРУ немесе КТП блоктарынан тұратын қосалқы станция, құрастырылған немесе жинауға толық дайын түрде жүргізіледі.
Таратушы ауыстырып-қосушы пункт (ТП) – бір кернеумен, түрлендірусіз және трансформациясыз энергияны қабылдау мен таратуға арналған таратушы құрылғы.
Камера – аппараттар мен шиналар орнатылатын жер: жабық камера жан-жағынан тұтас есіктермен жабылады; қоршалған камерада толық немесе бөлшектеп тұтас емес қоршаулармен (торлы немесе аралас) қорғалған проемдары болады.
Әр қосалқы станцияның үш негізгі түйіні болады: жоғарғы кернеу таратушы құрылғысы, трансформатор, төменгі кернеудегі таратушы құрылғы.
Қосалқы станция деп трансформаторлардан немесе басқа энергия түрлендіргіштерінен, кернеуі 1000В-қа дейінгі және одан жоғары таратушы құрылғыларынан тұратын, электрэнергияны түрлендіруге және таратуға арналған электр қондырғысын айтады.
Тағайындалуына байланысты қосалқы станцияларды трансформаторлы (ТП) немесе түрлендіргіштік (ПП) – түзеткіштік орындайды.
Трансформаторлы қосалқы станциялар электрмен жабдықтау жүйесінің негізгі звеносы болып табылады. Энергожүйедегі орнына, тағайындалуына, бірінші және екінші ретті кернеудің мәніне байланысты оларды аудандық қосалқы станциялар, өндірістік кәсіпорындардың қосалқы станциялары, тарту қосалқы станциялар, қалалық электр тораптарының қосалқы станцияларына бөлінеді.
Аудандық және түйіндік қосалқы станциялар энергетикалық жүйенің аудандық (негізгі) тораптарынан қоректенеді және өнеркәсіптік, қалалық, ауылшаруашылықтық және т.б. электрэнергия тұтынушылары орналасқан үлкен аудандарды электрмен жабдықтауға арналған. Аудандық қосалқы станциялардың бірінші ретті кернеуі – 750, 500, 330, 220, 150 және 110 кВ, екінші ретті кернеуі – 220, 150, 110, 35, 20, 10 және 6 кВ.
Өндірістік кәсіпорындардың территориясында трансформаторлы қосалқы станциялардың келесі түрлері орнатылады:
Заводтық қосалқы станциялар, келесі түрлері орнатылады: а) ашық таратушы құрылғылармен бас төмендеткіш қосалқы станциялар және терең кірмелі қосалқы станциялар электрэнергияны кернеуі 110-35кВ энергетикалық жүйеден қабылдап, оны 6-10кВ заводтық тораптың кернеуіне цехтық және цехаралық қосалқы станцияларды және қуаты үлкен тұтынушыларды қоректендіру үшін түрлендіреді; б) қосалқы станциялар және таратушы пункттер жабық тарату құрылғысымен, КСО немесе КРУ типті 6-10кВ-қа жоғарывольтты жабдықтары және 6-10/0,4кВ-қа трансформаторлар орнатылады.
Цехтық қосалқы станциялар бір немесе бірнеше цехтарды қоректендіруге арналған, келесідей орындалады: а) жеке тұрған күйде, құрастырылған күйде және ішкі орнатумен 0,4-0,23кВ кернеуге жабық камераларда және таратушы щиттерде трансформаторларды орнатумен; б) цехтың ішінде негізінен комплектілі КТП типті қуаты 400кВ∙А және одан жоғары бір немесе екі трансформаторлардың орнатылуымен, қоршаған ортаға және өндіріс сипатына байланысты цехтың жеке бөлмесінде немесе цехтың ішінде орналастырылады.
Электрлік қосалқы станциялардың схемалары. ГПП және ПГВ электрлік жалғануларының схемалары. Бұл схемалар түпкі және транзитті электр берілісі желілерінен қоректенгенде 35-220кВ бірінші ретті кернеуде құрамалы шиналарсыз және ажыратқыштарсыз жобалау керек. Бұл кезде келесі схемаларды қодану керек:
қысқаша тұйықтағыштармен, бөлгіштермен және айырғыштармен – кернеуі 35-220кВ өтетін транзитті желілерге жалғанатын қосалқы станциялар үшін. Бір желіге трансформаторлардың қуаты 25МВ∙А-ға дейін болатын біртрансформаторлы қосалқы станцияның санын төрттен асыруға болмайды;
қысқаша тұйықтағыштармен (бөлгіштерсіз) – әр трансформатор жеке радиалды кабелден немесе әуе желісінен «желі–трансформатор» блогының схемасы бойынша қоректенеді;
айырғыштармен және атпа сақтандырғыштармен – қуаты 40МВ·А және оған дейінгі трансформаторлы қосалқы станциялар үшін. Бұл схемалар трансформаторлардың селективті сөнуін қамтамасыз етеді, қызмет көрсетуде қарапайым және үнемді;
айырғыштармен немесе бірінші ретті жағында тікелей жалғанумен – трансформаторлары келесідей қосалқы станциялар үшін: а) қуаты 6300 кВ·А және оған дейін (газдық қорғанысты талап етпейді) «желі–трансформатор» схемасы радиалды қоректенумен; б) кез-келген қуатты, қоректену көзінен салыстырмалы түрде жақын орналасқан (3км-ге дейін) радиалды қоректенумен, бұл кезде қоректендіруші желінің басындағы учаскесінің ажыратқышымен ара-қашықтықтан басқару керек.
6-10кВ трансформаторлы қосалқы станцияның электрлік жалғану схемалары. Оларды ГПП схемалары сияқты радиалды және магистралды қоректену кезінде бірінші ретті кернеудің ерекше шиналарысыз жобалау керек. Цехтық трансформаторлардың тікелей жалғануын «желі–цехтық трансформатор» радиалды қоректену схемасы кезінде қолданады, бұған жатпайтыны, егер қосалқы станциялар қоректендіруші пункттен алыс орналасқанда және қорғаныс шарттары бойынша сөндіруші аппаратты орнату қажеттілігі болғанда, мысалы әуе желісі бойынша қосалқы станция қоректенетін трансформатор алдында қажет болғанда.
Құрамалы шиналы қосалқы станциялар. Оларды тек блокты схемаларды қолдану мүмкіншілігі болмағанда қолданады. Бұл кезде бір секцияланған шиналар жүйесін қолдану керек және 1-ші категориялы тұтынушылардың автоматты резевті қоректенілуі қарастырылған болу керек. Екі шиналар жүйесін жалғану саны көп, қуаты үлкен қосалқы станцияларда ғана қолданыла алады. Аз және орташа қуатты 6-10кВ кернеу кезінде барлық жалғануларда жүктеме ажыратқыштарын ПК күштік сақтандырғыштармен комплектіде орындайды немесе осы аппараттардың параметрлері қондырғының жұмысшы және авариялық режимін қанағаттандыратын кезде күштік сақтандырғыштарсыз орындайды.
Екінші ретті кернеуі 6–10–20кВ қосалқы станциялардың схемалары. Әдетте, кернеуі 6-20кВ тораптарда құрылатын таратушы пункттер жүйенің аудандық қосалқы станцияларын бір немесе бірнеше кәсіпорынның трансформаторлы қосалқы станцияларымен байланыстыратын түйін болып табылады (7.1-сурет). Сондықтан таратушы пункттің бөлігі кәсіпорынның қосалқы станцияларының бірінің таратушы құрылғысымен байланысады. Олар энергожүйенің шығатын қоректендіруші желілерін азайтуға, олардың қималарын және электрлік тораптың құрылысына шығындарды азайтуға мүмкіндік береді. Таратушы пункттерді қоректендіруші және шығатын желілердің саны мен қуатына байланысты бір шина секциясымен, секцияланған ажыратыштармен немесе айырғыштармен орындайды.
Территориясы үлкен және тұтынушылардыәр жерде орналасқан өндірістік кәсіпорындарда бірнеше таратушы пункттерді құрайды және энергожүйенің қоректендіруші желілерін әр таратушы пунктке тартады. Қоректендіруші желінің біреуі бұзылған кезде электрмен жабдықтау олардың арасындағы қосқыш құрылғы арқылы қайта қалпына келтіріледі.
Негізгі әдебиеттер 1 [49-74]
Қосымша әдебиеттер 2 [42-82]
Бақылау сұрақтары:
Генераторлардың қандай түрлері болады?
ҚАР қоздыруды автоматты реттеу құрылғысы деген не?
Гидрогенератор мен турбогенераторлардың параметрлері?
Трансформатор мен автотрансформаторлар, типтері?
Өлшеуіш ток және кернеу трансформаторлар, параметрлері?
Коммутациалы аппараттарға не жатады, түрлері, параметрлері?
Реактор, асқын кернеуді шектеуіштер қандай қызмет атқарады?
4 дәріс конспектісі.
Дәріс тақырыбы: Электр станцияларын жобалау және есептеудің негізгі сұрақтары. Электр станцияларын салу және пайдалануда туындайтын экологиялық проблемалар. Жылу электр станциялары, атомдық энергетика, су энергетикасы және ҚР және әлемдегі электр энергиясын өндірудің басқа да тәсілдерінің күйі және даму перспективалары.
Электрлік станцияларды, қосалқы станцияларды, электрлік желіні және жүйені жобалау электр энергиясын тарату, беру және өндіру үшін арналған, әлі іске асырылмаған нысандардың жазбаларын құру болып табылады. Бұл жазбалар графикалық және мәтіндік түрде жобаның мазмұныны құрайды, яғни, жаңа энергетикалық жабдықтар мен құрылғыларды құру үшін қажетті құжаттардың жиыны.
Бірінші кезеңде еліміз бен аймақтардың энергетикасын тұтастай дамыту туралы техникалық-экономикалық баяндамалар құрылады. Тұтынушы жүктемелерінің қосынды қуаты, жылу электрлік орталықтарының (ЖЭО) қуаты, конденсациялық, гидравликалық, атомдық және гидроаккумулирлеуші электр станцияларының (КЭС, ГЭС, АЭС және ГАЭС) қуаты және олардың қажетті резерві, энергоблоктарының құрамы, орналастырылуы анықталады.
Екінші кезеңде энерго орталықтардың схемалары өңделеді, әрбір энерго жүйедегі станциялардың құрамы, жүйеаралық және жүйе ішіндегі желілерді жіберу мүмкіндіктері анықталады.
Үшінші кезеңде еліміз бен аудандардың энергетикалық шаруашылығын дамытудың схемалары дәлелденеді және дәлдеп түзеледі, сондай-ақ екінші кезеңде белгіленген және үшінші кезеңде бекітілген нысаналардың: станциялар, қосалқы станциялар, желілер мен электрді беру желілерінің нақты жобалары жүргізіледі. Осы кезеңде жоспарланған шешімдердің техникалық орындалуы тексеріледі, ақша қаражатын жұмсаудың қажеттілігі анықталады немесе белгіленген ақша қаражатын жұмсаудың жеткіліктілігі тесеріледі.
Электр станциясы мен қосалқы станциясы энерго жүйемен (ЭЖБ) немесе аудандық электр энергетикалық жүйемен (ЭЭЖ) біріктірілген бірыңғай энергетикалық жүйе (БЭЖ) құраушысы ретінде жобаланады.
Электрлік станцияларды, қосалқы станцияларды, желілер және энергожүйелерді жобалаудың негізгі мақсаты келесідей:
1) электр энергиясының берілген санын тарату, беру және өндіру тұтынудың берілегн графигімен сәйкестігі;
2) тұтас энерго жүйенің және қондырғының сенімді жұмысы;
3) электр энергиясының берілген сапасы;
4)қондырғылардың салынуына кететін капиталдық шығындарды қысқарту;
5) энерго жүйе қондырғыларын іске қосу кезіндегі зияндар мен жыл сайынғы шығындарды төмендету.
Бірінші мақсат тұтынушылардың белгілі халықшаруашылық кешендерін немесе әкімшілік-экономикалық аудандарын электрмен жабдықтаудың техникалық тапсырмаларымен анықталады. Екінші және үшінші мақсат нақты техникалық нормативтермен анықталады. Төртінші және бесінші мақсат үйлесімділіктің экономикалық белгісі ретінде орындалады. Жобалау кезіндегі шешімнің үйлесімділігі берілген өндірістік әсердің (орналасқан қуат, жіберілетін энергия, сенімділк пен сапаның деңгейі) материалдық және еңбек ресурстарының төменгі мүмкін болатын шығындарымен болатындығын білдіреді.
Кез келген техникалық жүйені жобалаудың есебін шешу алгоритмі жобаланған процедуралар мен операциялар қатарынан тұрады.
Техникалық жүйенің, электрлік станция мен қосалқы станция сияқты ережелерге сәйкес элементтерден, фрагменттерден және ішкі жүйелерден тұратын иерархиялық құрылымдары бар. Элемент – параметрлерін таңдау қарапайым операциялар арқылы жүргізілетін жүйе бөлігі. Мысалы, электрлік станция элементтері электрлік машиналар, аппараттар, өткізгіштер және т.б. болып табылады.
Электрлік станцияны жобалау процесі төрт кезеңнен тұрады, атап айтатын болсақ 1) саланың даму схемаларын құру, 2) жобаны құру, 3) жұмысшы жобаны құру, 4) жұмыс құжаттарын құрау.
Электрлік станция немесе қосалқы станция жобаларын жасаудың тапсырмаларын ЭЭЖ немесе БЭЖ элементтері сияқты нақты және перспективті жобалауларда да қоюға болады. Электр станцияларын жобалау мамандандырылған жобалау ұйымдарында жүргізіледі [34]. Егер типтік шешімдер қолданылса, соңғы екі кезеңді біріктіруге болады.
Электр станцияларын жобалау тапсырмалары энергожүйенің даму схемасынан тұрады және онда түр жазбалары, орналасуы, станцияның тағайындалуы, оның бастапқы параметрлері, жылу және сумен жабдықтау көздері, станция жұмысы режимдері, жергілікті тұтынушылар мен энерго жүйе жүктеме графигіндегі орны, энерго жүйе схемасына және жүйесіне станцияның қосылу схемалары болады. Тпасырмада жобалаудың жоспарлық мерзімі және енгізу уақыты көрсетіледі.
Энерго жүйе қосалқы станциясы және тұтынушылар қосалқы станцияларын жобалау тапсырмалары аналогты ақпараттардан тұрады және «Энергосетьпроект» институтымен орындалатын энерго жүйені дамыту жобасы негізінде туындайды.
Жобалау тапсырмаларын жобаға тапсырыс беруші энерго жүйені дамыту схемасы негізінде және жобаланған құрылыстың мақстақа лайықты технико-экономикалық негізінде құрастырады. Тапсырма жобалаушы ұйыммен және бас мердігермен келісіледі.
Жоба станция немесе қосалқы станция негізгі жоба шешімдерінен тұратын құжаттардың жиынтығын білдіреді. Жоба құрамына паспорт, технико-экономикалық негіздеме, смета, технологиялық, электрлік, гидротехникалық және құрылыс бөліктерінің құжаттары кіреді.
Жұмыс жобасы және жұмыс құжаттары есептеулер мен жұмыс сызбалары бар түсініктемелік жазбадан тұрады, сол бойынша құрылыс-монтаждау жұмыстары жүргізіледі. Жұмыс жобасында берілген ескертпелерге сәйкес түзетулер жасауға болады, кәсіпорындарда жабдықтарды дайындау және жинақтау шарттары бойынша элементтердің параметрлері анықталады. Түсініктемелік жазбада жобаланатын станцияның (қосалқы станцияның) маңызды технико-экономикалық көрсеткіштері: ақша қаражатын жұмсаудың жалпы және салыстырмалы (1 кВт қондырылған қуатқа) көлемі, шартты жылуға (шығарылған электр және жылу энергиясының бірлігіне) кететін салыстырмалы шығыны, энергияның жылдық өнімі, өзіндік қажеттілікке кеткен энергия шығындары, жұмысшылардың салыстырмалы саны (штатты коэффициент), шыққан энергияның өзіндік құны, құрылыс-монтаждау жұмыстары түрлерінің көлемі, территория ауданы, құрылыс мерзімі және беру уақыты, станция нысанындағы ауаны қорғау бағасы көрсетіледі.
ГЭС, ЖЭС,ЖЭО және АЭС электрлік бөлімдерін жобалау кезінде келесідей жобалау процедуралары орындалады:
Жүйеге қуат беру схемасын анықтау және таңдау;
Генератор мен синхронды компенсаторды таңдау;
Трансформатор мен автотрансформаторлардың саны мен қуатың таңдау,
Электрлік байланыс негізгі схемасын таңдау;
Электрқозғалтқыштардын өзіндік қажеттілік схемаларын ӨҚ таңдау;
Электр аппараттарды таңдау және тарату құрылғыларын таңдау;
Қысқа тұйықталу ҚТ токтарың және жерлендіруді есептеу;
Релелік қорғаныс құрылғылары мен автоматиканы есептеу және таңдау;
Қосымша құрылғыларды таңдау, бақылау және басқару жүйесі;
Сенімділікті есептеу және жауапты механизмдерді электрмен жабдықтау;
Іске қосу және тоқтау кезіндегі электромеханикалық өтпелі процестердің есептеу;
Ток өткізуші бөліктердің қт токтар қызуынан есебі;
Схема элементтеріндегі энергияның жоғалуының есебі;
ҚТ токтарының әсерінен электр аппараттардағы электрдинамикалық күштердің есебі.
Негізгі әдебиеттер 5 [50-76]
Қосымша әдебиеттер 2 [39-70]
Бақылау сұрақтары:
Сымдар мен кабельдердің активті және индуктивті кедергілерің есептеу жолдары?
Трансформатор мен автотрансформаторды таңдау шарттары?
Қысқа тұйықталу токты есептеу жолдары?
Генераторларды таңдау шарттары?
Электр байланыс схемаларың таңдау жолдары?
Электрлік станцияларды, қосалқы станцияларды, желілер және энергожүйелерді жобалаудың негізгі мақсаты?
5 дәріс конспектісі.
Дәріс тақырыбы: Электр энергия жүйелері жекелеген элементтердің өзара байланысы, ол дегеніміз электрэнергиясын өндіру, түрлендіру, жеткізу, тарату және пайдалану үшін арналған. Электр тораптарының мақсаты және оларға тән ерекшеліктер. Электрэнергетика жүйелерінің элементтерінің негізгі конструктивті орындалуы және жұмыс принциптерінің негіздері.
Электр тоғын тарату әуе желісі дегеніміз ашық ауада орналасқан және оқшауламалар мен арматуралар арқылы бағаналарға сымдар аркылы бекітілген, электр энергиясын тарату үшін арналған кұрылғы. Әуе сым желісінің басты элементтері:
а)электр энергиясын тарату үшін қызмет ететін сымдар;
б)әуе сым желілерін атмосфералық кернеу күшінің артуынан сақтайтын бағаналардың жоғары бөлігінде орналасқан қорғағыш тростар;
в)жер немесе су деңгейінен белгілі биіктіктегі сымдар мен тростарды ұстап тұратын бағаналар;
г)бағана мен сымдар арасында орналасқан оқшауламалар;
д)сымдарды оқшауламаларға, ал оқшауламаларды бағаналарға бекітетін арматуралар.
Электроэнергетикалық жүйе үш топқа бөлуге болатын элементтерден тұрады:
негізгі (күштік) элементтер – электр станциясының генерациялаушы агрегаттары. Олар су немесе бу энергиясын электр энергиясына айналдырады; кернеу (напряжение) мен тоқтың түрін, мәнін өзгертетін тіктеуші қондырғылар, автотрансформаторлар, трансформаторлар; ЭЭЖ схемасын өзгертуге және зақымдалған элементтерді өшіруге арналған коммутациялаушы аппаратура (сөндіргіштер, ажырытқыштар);
өлшеуіш элементтер – өлшеу приборлары, басқару мен реттеу құралдарын қосуға арналған тоқ пен кернеу трансформаторлары;
басқару құралдары – ЭЭЖ схемасы мен жұмысын автоматты және оперативті басқаруды қамтамасыз ететін байланыс, релелік қорғаныш, регуляторлар, автоматика, телемеханика.
Белгіленген сәттегі немесе белгілі уақыт аралығындағы ЭЭЖ жағдайы режим деп аталады. Режим ЭЭЖ – ң негізгі қосылған элементтерінің құрамымен анықталады. Кернеу, қуат және тоқ элементтерінің, сонымен қатар электр өндіру, беру, бөлу, тұтыну процестерін анықтайтын жиіліктің мәндері режим параметрлері деп аталады.
Егер режим параметрлері уақыт ішінде өзгермейтін болса тұрақталған (установившися), ал егер өзгеретін болса өтпелі деп аталады.
ЭЭЖ – те тұрақталған режим деген тек шартты түсінік, себебі онда әрқашан аздаған ауытқулар болып тұратын өтпелі режим болады. Тұрақталған режим дегенді электр станциялары мен ірі қосалқы станциялардың генераторлары режимдерінің параметрлерінің тұрақты болуына байланысты айтуға болады.
Энергожүйенің негізгі мақсаты – ЭЭЖ негізгі элементтеріне артық салмақ түсірмей тұтынушыны сенімді әрі экономикалық жағынан тиімді электр энергиясымен қамтамасыз ету. Яғни ЭЭЖ негізгі режимі қалыпты тұрақталған (нормальный установившися). ЭЭЖ жұмысының көп бөлігі осы режимде жүреді.
Кей себептерге байланысты ЭЭЖ салмақты тұрақталған (мәжбүрлі) режимде жұмыс істеуі мүмкін. Олар сенімділігінің төмендігімен, жекелеген элементтерге артық салмақ түсуімен, электр энергиясының сапасының төмендігімен сипатталады. Бұл режимде ұзақ уақыт істеу қауіпті, себебі апаттық жағдайдың орын алу мүмкіндігі жоғары болады.
ЭЭЖ үшін ең қауіптісі қысқа тұйықталудан, электр энергиясын беру тізбектерінің үзілуінен (қорғаныш пен автоматика себепсіз қосылғанда) және эксплуатациялаушы персонал қателіктерінен туындайтын апаттық режим. Апаттық режимде қзақ уақыт жұмыс істеуге болмайды, себебі бұл кезде тұтынушыларға энергия дұрыс жеткізілмейді және апаттық жағдай ушығып, басқа аудандарға да таралуы мүмкін. Апаттық жағдайлардың алдын алу және олардың таралуына жол бермеу үшін автоматты және оперативті басқару құрылғылары қолданылады. Ол құрылғылармен дипетчерлік орталықтар, электр станциялары және қосалқы станциялар жабдықталады.
Апат ауыздықталған соң ЭЭЖ үнемділік, сенімділік, электр энергиясымен жабдықтау сапасы талаптарына сай келмейтін апаттан кейінгі тұрақталған режимге өтеді. Осы режимде аз уақыт, қайтадан қалыпты режимге өткенше жұмыс істейді.
ЭЭЖ режимдерінің жіктелуін анықтау үшін қалыпты өтпелі режимдерді де атап өткен жөн. Олар салмақ түскендегі өзгерістерден және құрылғыларды жөндеу үшін істен шығарғанда пайда болады. ЭЭЖ – нің мүмкін болатын режимдеріне қарап отырып–ақ бұл режимдерді басқару керектігі көрінеді. әр режим үшін басқару талаптары әрқалай:
қалыпты режимдер үшін – үнемді әрі сенімді электр энергиясымен қамтамасыз ету.
Салмақты режимдер үшін – ЭЭЖ негізгі элементтеріне ұзақ уақыт артық салмақ түскенде сенімді электр энергиясымен жабдықтауды қамтамасыз ету.
Апаттық жағдайлар үшін – апаттың жайылуына жол бермеу және оның зардаптарын тез арада жою.
Апаттан кейінгі режимдер үшін – қалыпты тұрақталған режимге тез және сенімді түрде өту.
Қалыпты өтпелі режимдер үшін – ауытқулардың тез сөнуі.
Кабель желілері әуе сым желілеріне қарағанда күрделі жолмен жасалады, түсті металдары көп болады, сонымен катар олар жөндеу жұмыстарына көп уақыт бөлуді және квалификациясы жоғары жұмыскерлер болуын талап етеді. Сондықтан да кабель желілерін әуе желілерін қолдануға болмайтын жағдайларда, мысалы: қалаларда, кәсіпорындар аймағында, ауқымы үлкен су қоймасы арқылы және де (жасырын) көрінбейтін етіп жүргізуді қажет ететін жерлерде қолданады. Кабель желілерінің артықшылықтары:
а) атмосфералық әсерлерге ұшырамайтындығы, мысалы: жел, мұз қату,жай түсу арқылы зақымдау т.б.
б) кабель трассасының бейтаныс адамдарға көрінбей және қол тигізбестейболып орналасуы;
Кабель желілерінің кемшіліктері:
а) әуе сым желілерімен салыстырғанда кабель тораптарын салу көп уақытты қажет етпейді;
б) кабель торабын жүргізу және монтаждау - бұл күрделі жұмыс,сондықтан оған квалификациясы жоғары жұмыскерлер қажет;
в) зақымданған жерін аныктауға және оны түзетуге көп уақыт кетеді.Кез келген кабель желісі тізбектері келесі басты элементтерден тұрады:а) электр энергиясын таратушы кабель;
б) бір тізбекте орналасқан жекелеген кабельдерді бір-бірімен жалғайтынжалғаушы муфталар;
в) кабельдің ұштарында орналасатын муфталар (заделки);
г) бекітуші муфталар (стопорные муфты), олар кабель тізбегінің тікорналасқан учаскесінде кабель майы ағып кетпес үшін қолданылады;
д) май толтырылған кабельдерден құрылған электр тізбегі үшін қажеттікоректендіруші аппараттар және майдың қысымын қадағалап хабар берушіжүйе;
е) кабель ғимараттары (кабельдік коллекторлар, туннельдер, каналдар,шахталар, құдықтар, қоректендіруші орындар).
Үш желілі кернеуі 10кв дейінгі кабельдер сыртында қағаз оқшауламасы бар секторлы желілерден тұрады. Қағаз оқшауламаға қою, арнайы сұйық сіңдіріледі, ал кабельдің сыртқы бөлігі қорғасын немесе алюминий қабықшамен (оболочкамен) қапталады. Әрбір мыстан немесе алюминийден жасалынған сектор формалы желілерге бірнеше қабат етіп оқшаулама орайды. Оқшаулама ретінде арнайы сұйық сіндірілген кабельдік кағаздан жасалынған ленталар қолданылады. Осылай оқшауламаланған желілерді бір-бірімен орайды, ал желілер арасындағы бос кеңістікті сульфат қағазынан жасаған жгуттармен (арқаншалармен) толтырады. Сонан соң желілердің сыртына жалпы белдеулік оқшаулама орайды.
Желілер арасында орналасқан арқанша (жгут) кабель сұйығының оныңұзындығы бойымен қозғалуына кедергі жасайды, осыған байланыстыкабельдің қызмет ету мерзімін ұзартады, сонымен қатар кабельизоляцияның электрлік беріктігін күшейтеді.
Кернеуі 110 және 220 кВ айнымалы тоқ желілері үшін қолданылатын кабельдер газбен немесе маймен толтырылады. Көбінесе төменгі, орташа және жоғары қысымды май толтырылған кабельдер қолданылады.
Әуе сым желілерінің бағаналары материалына байланысты: ағаш,темір бетонды және металдан жасалынған болып келеді. Ағаш бағаналарды дайындау оңай және олар арзан. Бұл бағаналардың кемшілігі-олардың қызмет мерзімінің ұзаққа созылмайтындығы, орташа есеппен 3-5 жылдан аспайды, себебі ағаш шіриді,әсіресе олардың жерге енгізілген төменгі жағы тез істен шығады. Ағаш бағаналарды кернеуі 220 кВ - қа дейінгі бір тізбекті желілерде, карьерлерде және кұрылыс кезінде қолданады. Экономикалық тиімділікке байланысты бағаналарды көбіне, кұрамалы етіп жасайды. Бағаналардың төменгі жағы 2 бөліктен тұрады: ұзын және қысқа (ұзын бөлігі - ол басты тірек, ал қысқа бөлігі - қосалқы тірек). Қосалқы қысқа тіректі басты тірекке диаметрі 4-5 мм болат сыммен екі рет орап бекітеді. Орап бекітуші сымды (бандажды) керіп тарту үшін болт кигізілген металдан жасалынған накладкалар пайдаланылады. Қосалқы тірек (пасынок) жердегі топырақка 1,8-2,3м тереңдікке дейін көміледі.
Металл бағаналарды кернеуі 35 кВ және одан жоғары әуе сым желілерінде қолданады. Бұл бағаналарға металл көп жұмсалады және оларды коррозиядан қорғау үшін жиі-жиі сырлау керек. Оларды ГОСТ 380-71 бойынша номері 3 болаттан жасайды. Металл бағаналарды таулы аудандарда және жүруге ыңғайсыз жерлерде орнатады,себебі олар жекеленген секциялармен тасымалданады. Металл бағаналарды темір -бетонды фундаментке орнатады. Металдан жасалынған бағаналардын негізгі размерлері - биіктігі және сымдардың өзара орналасу ара-кашықтығы - желінің номиналды кернеуіне, екі бағана арасындағы қашықтыққа байланысты болады жекелеген секциялармен тасымалданады. Металл бағаналарды темір бетонды фундаментке орнатады. Металлдан жасалынған бағаналардың негізгі размерлері – биіктігі және сымдардың өзара орналасу арақашықтығы - желінің номиналды кернеуіне, екі бағана арасындағы қашықтыкқа байланысты болады.
Оқшаулатқыштар тізбектің тоқ жүретін бөліктерін бекіту үшін, оларды жерден және қондырғының басқа да беліктерінен оқшаулау үшін қолданылады. .Сондықтан да оқшаулатқыштар фарфордан немесе шыңдалған шыныдан, яғни механикалық және электрлік беріктігі жоғары материалдан жасалады, сонымен қатар олар ыстыққа төзімді, әрі ылғал өткізбейтін болуы тиіс. Шыны оқшаулатқыштар фарфорлыларға қарағанда жеңіл болады және жуктемелік соққыларға төзімді келеді. Шыңдалған шыны оқшауламалардың негізгі жетістігі механикалық немесе термиялық әсерлер кезінде олар бірден шашылып қалады.Бұл электр тізбегінің зақымдалған жерін ғана емес, гирляндадағы оқшаулатқыштың өзін де бірден табуға мүмкіндік береді.
Құрылысы бойынша оқшаулатқыштар штырлы және аспалы болып бөлінеді. Штырлы оқшаулатқыштар кернеуі 1000 В - дейінгі және кернеуі 6-35 кВ әрбір желілерінде қолданылады.
Кернеуі 35кВ, қимасы орташа және улкен тоқ тізбектерінде, сонымен қатар кернеуі өте жоғары тізбектерде тек қана аспалы оқшаулатқыштар қолданылады. Оларды гирляндаларға жинайды.Гирляндалар ұстап тұруға және керіп тартып тұруға арналған болып екі түрге бөлінеді. Ұстап тұратын гирляндалар аралық бағаналарда ,ал керіп тартатын гирляндалар анкерлік бағаналарда орналасады.
Қоршаған ортаның турлі жағдайларына байланысты аспалыоқшаулатқыштардың әртүрлі типтері қолданылады. Олар ағын тоғыныңұзындығы және кернеу сияқты негізгі сипаттамалармен ерекшеленеді.Мысалы ПФ (аспалы фарфорлы) типі ластанбаған атмосфера үшін, ал ПФГтипі - жоғары дәрежеде ластанған аудандардан(химиялық кәсіпорындардан, цемент зауытынан) өтетін әуе желілерінде қолданылады.
Гирляндадағы оқшаулатқыштар саны электр тізбегінің жұмыс кернеуіне, атмосфераның ластануына, бағанаттардың материалына және қолданатын оқшауламалардың типтеріне байланысты болады.
Керіп тартып тұруға арналған оқшаулатқыштар гирляндасы ұстап тұратындармен салыстырғанда, анағұрым ауыр жағдайларда жұмыс істейді, сондықтан олар тез тозады (электрлік беріктігі бұзылады).Сондықтан олардың гирляндадағы саны ұстап тұруға арналған оқшаулатқыштарға қарағанда бір оқшауламалары артық болады.
Штырлы оқшаулатқыштарды бағаналарда ілмектердің немесе штырдың көмегімен бекітеді. Штырлы изоляторларға тоқ өткізгіш сымдарды отқа күйдірілген сымның жәрдемімен орап бекітеді. Күйдірілген сым және откізгіш сым екеуі де бірдей материалдан жасалынады.
Негізгі әдебиеттер 5 [93-128]
Қосымша әдебиеттер 2 [62-132]
Бақылау сұрақтары:
Кабельдер, қабықшалары, оқшауламалары, түрлері, жилалары?
Сымдар материалдары, бағаналар түрлері, тростар?
Оқшаулатқыштар қандай қызмет атқарады?
Гирляндадағы оқшаулатқыштар саны неге байланысты?
5. Муфталар, экрандар, май және газ толтырылған кабельдер?
6. Электрэнергетикалық жүйелер, артықшылықтары?
6 дәріс конспектісі.
Дәріс тақырыбы: .Электрэнергияны жеткузіге байланысты көкейкесті мәселер. Электр желісінің қалыпты жұмысы, электр энергиясын алыс қашықтыққа жеткізу. Тұрақты токты тасымалдау туралы негізгі түсініктер, өткізгіштік қабілеті жоғары компактілі желілер, электр энергиясын өткізгішсіз жеткізу.
Қазіргі уақытта электр энергиясын өндіру, тарату, бөлу және тұтынуда ауыспалы тоқ қолданылады. Бұл ең алдымен ауыспалы тоқтың трансформацияға, яғни қарапайым аппараттар – трансформаторлар көмегімен кернеуін өзгерту мүмкін болуымен, ауыспалы тоқтың электродвигательдері тұрақты тоқ электродвигательдеріне қарағанда қарапайым әрі сенімді болуымен түсіндіріледі. Осыған байланысты ауыспалы тоқ кейбір өнеркәсіп орындары мен электр транспортынан басқа барлық жерде қолданылады. Соған қарамастан соңғы он жылдықта әр елдердің электроэнергетиктері түрлі мақсаттарда, соның ішінде электр энергиясын қашыққа таратуда тұрақты тоқты жиі қолданып жүр (сурет 6.1).
Неге бұлай істеледі деген сұраққа жауап беру үшін ауыспалы және тұрақты тоқ линияларының сипаттамаларын салыстырайық.
Екі линияның да біртипті параметрлері бар – желілерінің белсенді қарсылығы, индуктивтілігі және сыйымдылығы. Желілердің белсенді қарсылығы линиялардағы энергия мен қуаттың жоғалуын, яғни ПӘК–ін, ал индуктивтілік пен сыйымдылық электр энергиясын берумен байланысты линиядағы электромагнитті процестерді анықтайды. Ауыспалы тоқ линиялары үшін бұл процестер толқындық сипатта болады. Бұл осы линияның негізгі сипаттамаларын анықтайды. Тұрақты тоқ линиясында толқындық процестер болмайды. Дәл осы айырмашылық электроэнергия тасымалында тұрақты тоқты пайдалану шешіміне негіз болды.
Осы сұрақты толығырақ қарастырайық.
Линияның индуктивтілігі мен сыйымдылығы оның конструкциясы – фазалар (полюстер) арасындағы қашықтық, сымдар диаметрі және линия ұзындығымен анықталады. Фазалар арасындағы қашықтық артқан сайын линия индуктивтілігі өсіп, сыйымдылығы төмендейді. Осы қашықтықты қысқартсақ кері эффект аламыз. Линия ұзындығының артуы оның индуктивтілігін де, сыйымдылығын да арттырады.
Ауыспалы және тұрақты тоқтың әуе линияларында фазалар (полюстер) арасы метрлермен (ВЛ 500 кВ ауыспалы тоқ – 12 м, ВЛ ±400 кВ тұрақты тоқ – 10 м), кабельді линияларда сантиметрлермен өлшенеді. Бұдан шығатыны әуе линиясының кабельді линияға қарағанда индуктивтілігі жоғары, ал сыйымдылығ төмен болады. Бұл сипаттамалардың айырмашылығы әуе және кабельдік линиялардың тұрақты немесе ауыспалы кернеуде жұмыс істегенінде байқалады.
Алдымен ауыспалы тоқ пен тұрақты тоқтың өтуіне индуктивтік пен сыйымдылық реакциясы әр түрлі болатынын атап өтелік. Ауыспалы тоқ өткенде онда индуктивтік бойынша тоқтың жүруіне қарсылық көрсететін өзара индукция ЭҚК – ші пайда болады. Басқаша айтқанда индуктивтік – ауыспалы тоққа қарсылық. Бұл қарслық ауыспалы тоқ жиілігіне тік пропорционалды және ол артқан сайын өсе береді. Тоқ жиілігі нөлге тең болғанда (тұрақты тоқ) индуктивті қарсылық та нөлге тең болады.
Сыйымдылық та ауыспалы тоқтың жүруіне қарсылық көрсетеді. Индуктивті қарсылыққа қарағанда сыйымдылық карсылығы жиілікке кері пропорционалды. Ауыспалы тоқтың жиілігін арттырған кезде сыйымдылқ қарсылығы төмендейді, жиілік азайғанда артады. Жиілік нөлге тең болғанда (тұрақты тоқ) сыйымдылық қарсылығы шексіздікке тең болады. Басқаша айтқанда сыйымдылық арқылы тұрақты тоқ жүрмейді.
Әуе линиясының тұрақты тоғының сыйымдылығы берілетін қуатқа еш әсер етпейді, бірақ ол арқылы линияда зарядтаушы қуатты пайда болдыратын және сымды қосымша қыздырытын, яғни линиядағы электр энергиясының жоғалуы мен ПӘК–ң төмендеуіне алыпкелетін зарядтаушы тоқ жүреді. Осыдан басқа бұл тоқ линияның аралық нүктелеріндегі кернеудің артуына және басқа да жағымсыз әсерлердің пайда болуына алып келеді. Сондықтан линияның зарядтаушы қуатын компенсациялау қажеттілігі туындайды. Ол үшін арнайы құрылғылар – реакторлар қоладанылады. Оларды қолдану линия құнының артуына алып келеді. Бір атап өтерлік жайт, линияның зарядтаушы қуатын компенсациялау тек өте жоғары кернеулі линиялар үшін ғана қажет (330 кВ және одан жоғары).
Әуе линиясында тұрақты тоқ жүретін тұрақты кернеуде, тұрақтандырылған режимде жұмыс істегенде оның индуктивтілігі де, сыйымдылығы да линия бойынша электр энергиясын беруге, демек линия ұзындығы артқанда да онымен беруге болатын максималды қуатқа еш әсер етпейді. Жоғарыда аталған себептерге байланысты тұрақты тоқ линиясында зарядтаушы қуат болмайды. Сондықтан линия қандай да бір компенсациялаушы құрылғыларды талап етпейді.
Электр энергиясын жіберу процесі магнит өрісімен жүзеге асырылып, толқынды сипатта екені белгілі. Энергияның бір бөлігі өткізгіште жоғалады, ол энергия шығыны деп аталады. Ток , өткізгіштер мен трансформаторлардан өте отырып, олардың пайдасыз қызуын тудырады. Орта есеппен шығындар барлық берілетін қуаттың 10% (одан да жоғары болады) құрайды және мемлекетке жү миллиондаған сомғ,а түседі. Сонымен, қуаттылығы 1 ГВт (1000 МВт) жүйеде бұл шығындар бағасы бойынша ақшамен алғанда 5-6 млн. сом/жыл-ды құрайды. Шығынннан бөлек бұл жыл сайынғы шығынға мұндай жүйеге станциялардағы қосымша жабдықтар, компенсациялаушы құрылғылар (КУ), қосымша қызметкер отын және осы шығындардың орнын толтыру үшін т.б. бір жылғы қаражат бөлінуі қажет. Елімізде 1980 ж орнатылған қуат шамамен 270 ГВт-қа тең болды. Желілер мен трансформаторлардағы барлық шығыннның орнын толтыруға жұмсалатын еліміздің қаражатын санап шығу қиын емес, ол жылына миллиардтаған сомға жетеді. Сондықтан осы шығындарды азайту шараларын табу жолдары мен өңдеп шығару жолдары зерттелуде. Зерттеу лабораторияларында энергияны берудің принципті түрдегі жаңа тәсілдерін проблемалары жүргізілуде. Мұндайға энергия арнайы қоспадағы, абсолюттік нольге жақын температураға дейін суытылған (шамамен 4К) өткізгіштен тыс желілерді жатқызуға болады. Бұл желілерді құруджың басты қиыншылықтары – төменгі температураны ұстануы. Іс жүзінде энергияны беру энергияның күшті ағыны шығындалмай берілуін қамтамасыз ету үшін көптеген проблема мен міндеттемелерді шешуді қажет етеді.
Тұрақты тоқтың кабельдік линиясында зарядтаушы қуат болмайды және кабельді қосымша қыздыруды болдырмайды. Сондықтан тұрақты тоқтың кабельдік линиялары өте ұзын бола алады (100-200 км) және басқа жолдармен шешуге болмайтын тапсырмаларды орындауда, мысалы үлкен су кеңістіктерін кесіп өтуде (теңіз шығанақтары), ірі қалалардың орталықтарына үлкен мөлшерде қуат жеткізуде және т. б. жағдайларда қолданылады.
Қазіргі кезде әлемде ауыспалы тоқтың екі жиілігі қолданылады – 50 және 60 Гц. Ресейде, Европа және ТМД елдерінде 50 Гц, АҚШ, Канада, Оңтүстік Американың бірқатар елдерінде, Жапонияның оңтүстігінде 60 Гц жиілік қабылданған. Әр түрлі номиналды жиіліктегі жүйені ауыспалы тоқ линиясы көмегімен параллель жұмыс істеуге біріктіру мүмкін емес. Бұл мақсатта әлемдік тәжірибе көрсеткендей тұрақты тоқты пайдалануға болады. Осындай байланыстар Жапония мен Оңтүстік Америкада бар.
Бір номиналды жиіліктегі жекелеген жүйелерді біріктіру олар синхронды жұмыс істегенде ғана мүмкін болады. Мұндай шешімнің барлық жағымды жақтарына қарамастан оның жиілікті қолдау стандарттары мен оны реттеу заңдары бірдей болатынын атап өткен жөн. Егер жүйе біріктірілгенге дейін әр түрлі жиілікті реттеу заңдылқтарымен жұмыс істесе оларды біріктіру барлық электр станцияларындағы жиілікті реттеу жүйесінің күрделі реконструкциясы мен ірі қаржылық салымдарды талап етеді. Сонымен қатар жүйелерді параллель жұмыс істеуге біріктіру байланыстырылатын жүйелердегі қысқа тұйықталу тоқтарының бір мезгілде артуына алып келеді. Оларды шектеу немесе коммутациялық аппаратты ауыстыру қымбатқа түсетін шараларды жүргзуді талап етеді.
Тағы бір маңызды аспектіні атап өткен жөн. Жүйелерді біріктіру олардың бірге жұмыс істеуінің тұрақтылығын қамтамасыз етуді талап етеді. Жүйелерді ауыспалы тоқ байланыстарымен біріктіргенде және жүйелердің бірінде апаттық жағдай пайда болғанда, мысалы қысқа тұйықталу, электр станциясы немесе ірі генерациялаушы блок сөнгенде, біріккен жұмыс тұрақтылығы бұзылуы мүмкін. Бұл тұтас аудандардың электр энергиясынсыз қалып, үлкен экономикалық шығындарға әкелуі мүмкін. Көптеген дамыған елдер осындай жағдайларды басынан өткерген.


6.1- сурет. Тұрақты тоқты тарату структуралық схемасы ППТ (тұрақты тоқты тарату, а), (тұрақты ток қыстырғылары, б)
Егер жүйені біріктіру үшін тұрақты тоқ буынын қолданса жоғарыда аталған проблемалар туындамайды. Бұл жағдайда біріккен жұмыс тұрақтылығы мен қысқа тұйықталу тоқтарының артуы проблемасы толығымен алынады, ал байланыстырылатын жүйелер бірдей немесе аз ғана айырмашылықты жиілікте, бірақ асинхронды жұмыс істейді. Мұндай шешім қалыпты, апаттық, апаттан кейінгі жағдайларда біріктірілген жүйелердің сенімді әрі тиімді жұмыс істеу қабілетін жоғарылатуға байланысты белгілі «жүйелік эффект беруі мүмкін», себебі әлемдік практика көрсеткендей тұрақты тоқ буыны каскадты апаттардың таралуына жол бермейді.
Егер тұрақты тоқ линиясын бірнеше жүйені біріктіру үшін қолданса, онда барлық осы жүйелер бір – бірінен тәуелсіз жұмыс істей алады, бірақ өзара қуат алмасып тұрады. Бұл жағдайда тұрақты тоқ линиясы осы жүйелер үшін жинақтаушы шиналар рөлін атқарады. Және де бір жүйедегі апаттық ауытқулар ауыспалы тоқтағы байланыстай бір – біріне берілмейді.
Жүйелік эффект тұрақты тоқ буыны ауыспалы тоқтың жүйеаралық байланысын шунттағанда да көрініс табуы мүмкін. Бұл жерде оның жақсы басқарылуы есебінен баланыстырылатын жүйенің жұмысының тиімділігін арттыру үшін осы байланыстар бойынша қуат ағымдарының қайта таралуын қамтамасыз етуге және қажет болған жағдайда олардың синхронды жұмысын сақтап қалуға болады.
Тұрақты тоқты тарату өз қасиетін тағы бір салада көрсете алады. Гидротурбиналардың ерекшелігі жұмыс доңғалақтарының өзгеріссіз бір жылдамдықта, яғни ауыспалы тоқтың жиілігі тұрақты болғанда максималды ПӘК–не жоғарғы бьефтегі су деңгейі тұрақты немесе аз ауытқулар болғанда ғана қол жеткізуге болатыны белгілі. Мұндай режимдер тек су қоймасы жобалық белгіге дейін толтырылған, су сыйымдылығы үлкен су қоймалары бар гидростанциялар үшін мүмкін. Басқа ГЭС–тер үшін су қоймасы істеп, су арыны төмендегенде жұмысшы валдың айналу жылдамдығы өзгермей істеп тұруы турбинаның ПӘК–ін төмендетеді. Әсіресе бұл құбылыс суы көтерілетін ГЭС–тер мен ірі су қоймалары бар ГЭС–де оларды толтыру кезінде жиі байқалады.
ПӘК–ін максималды деңгейде сақтап тұру үшін бұл жағдайда турбиналардың айналу жиіліктерін өзгерту қажет. Бұл ауыспалы тоқ жиілігінің өзгеруіне және ГЭС генераторлары мен жүйе жиіліктерінің әр түрлі болуына байланысты ауыспалы тоқ линиясы бойынша жүйеге ГЭС қуат бере алмауына алып келеді. Егер ГЭС–ті жүйемен байланыстыру үшін тұрақты тоқ линиясы қолданылса жүйеге қуат беру мүмкіндігін гидрогенераторлардың айналымы ауыспалы жиілігінде, соның ішінде ұзақ жылдарға созылуы мүмкін су қоймасын толтыру кезеңінде де қамтамасыз етуге болады. Жоғарыда айтылғандардан қазіргі заманғы электроэнергетикада тұрақты тоқты пайдалану мүмкін салаларды анықтауға болады.
Негізгі әдебиеттер 5 [373-442]
Қосымша әдебиеттер 2 [232-322]
Бақылау сұрақтары:
Тұрақты тоқты тарату артықшылығы мен кемшіліктері?
Тұрақты ток қыстырғылары деген не?
Тұрақты тоқты тарату схемаларының ерекшеліктері?
Электрэнергетикалық жүйелерде не себептен ттқ қолданылады?
Зарядтаушы қуат деген не?
7 дәріс конспектісі.
Дәріс тақырыбы: Энергожүйенің режимдерін басқару. Электрлік жүйе және электрлік тораптарды автоматты басқару жүйесі (АЖДВ) электр энергетикалық жүйелерде және тораптардағы апаттың сипаттамасы және себебі. Электр энергиясын жеткізудегі экологиялық проблемалары, қоршаған ортаға әсері.
ЭЭЖ режимдерін басқару оперативті персонал, автоматты реттегіштер және апатқа қарсы автоматика көмегімен іске асырылады. Қазіргі уақытта автоматиканың барлығы дерлік микропройессорлық жүйе негізінде құрылған. Басқарудың автоматтық жүйесін баптау ЭЭЖ жұмысының тиімділігін және тұтынушыға жіберілетін энергияның сапалық талаптарына сай алдын–ала таңдалған сипаттамалар бойынша жүргізіледі.
Қолданылатын автоматтық құрылғылар түрлерін таңдау, олардың тиімділі мен ЭЭЖ жұмысының сенімділігіне әсері арнайы оптимизациялық есептеулер негізінде жүргізіледі. ЭЭЖ режимдерін басқару оптималды, яғни қарсы факторлар әсері кезінде ең жақсы технико–экономикалық әсер беруі керек. Мысалы, ЛЭП бойынша берілетін қуатты арттыру бұл линияның апаттық өшуіне алып келуі мүмкін.
Басқару объектісі ретінде ЭЭЖ үшін көп мөлшердегі күрделі тік және оның элементтері арасындағы кері байланыстардың, жұмыс істеу процесінің мақсаттық бағыттары тән.
Ең маңызды автоматты құрылғыларды және олардың мақсаттарын атап өтейік.
Қоздыруды автоматты реттегіштер. Синхронды машиналардың ҚАР–р шиналардағы кернеуді қажетті мөлшерде ұстап тұрады, қажет болған жағдайда ЭЭЖ жұмысының тұрақтылығын арттыру үшін қоздыруды жылдамдатады.
Айналу жиілігін автоматты реттегіштер. Турбиналар генераторлары АЖАР–р генератор роторларының айналу жиілігін, яғни ЭЭЖ–тегі жиілікті сақтап отырады.
Жиілікті және активті қуатты автоматты реттеу. ЖжАҚАР өткізгіштік қабілеті бойынша жүйе аралық электр тоғын тарату мүмкіндігін есепке ала отырып белсенді қуат және жиілік балансын өзгертпей ұстап отырады.
Релелік қорғаныс. ЭЭЖ элементтерінің релелік қорғаныстары сигналға, бүлінген энергожүйенің элементтерінің сөнуіне немесе оның дұрыс жұмыс істемеуінде әсер етеді. Қорғалатын объекті туралы ақпарат үздіксіз қорғаныш құралына түсіп отырады. Қорғаныш құралы оны өңдейді және қалыпты режим жағдайы бүлінгенде ақаудың орны мен түрін анықтайды.
Резервті автоматты қосу. РАҚ апаттық жағдайда негізгі құрылғы сөнген жағдайда резервті құрылғыны қосады.
Автоматты қайта қосу. АҚҚ релелік қорғаныспен автоматты сөндірілген соң ЛЭП–тың қайта қосылуы есебінен тұтынушыларды электр тоғымен жабдықтау сенімділігін жоғарылатады.
Автоматты жиілікті жүксіздендіру. ЭЭЖ АЖЖ–у энергожүйедегі жиілік айтарлықтай төмендейтін апаттық жағдайда (қажетті деңгейден төмен) қуат балансын сақтауды қамтамасыз етеді. Бұл жағдайда АЖЖ ЭЭЖ–дегі жиілік пен кернеудің төмендеуін болдырмау үшін алдын ала таңдалып қойған кей тұтынушыларға энергия беруді тоқтатады, яғни ЭЭЖ жұмысының тұрақтылығын сақтайды.
Автоматты жиіліктік іске қосылу. ГЭС агрегаттарының автоматты жиіліктік іске қосылуы ЭЭЖ–дегі жиілік қажетті жағдайдан төмен түскенде жүргізіледі. Оның себебі ГЭС агрегаттарының қуат жинау уақыты бір минутқа жуық.
Технологиялық процестің біртұтастығына және жекелеген элементтерінің үздіксіз байланыстарына негізделген энергетикалық жүйенің негізгі ерекшелігі барлық жүйе жұмысын біртұтас басқаруды талап етеді. Осыған байланысты энергетикалық жүйелердің дамуымен бірге оларды бір орталықтан басқару техникасы да дамып келеді.
Энергожүйелерді басқаруды орталықтандыру қажеттілігі олар алғаш пайда болғаннан бастап туындады. Осыған байланысты ХХ ғ. алғашқы он жылдығында «жүктеме таратушы» (диспетчер) қызметі пайда болды.
Диспетчерлік басқару – бұл оперативті бағыну түрі. ЭЭЖ – нің бір немесе басқа құрылғысымен операция тек диспетчердің (үлкен кезекші персонал) бұйрығымен жүргізіледі.
Диспетчердің оперативті басқаруында бағынышты оперативті персоналмен немесе релелік қорғаныш пен автоматикадағы өзгерістермен бірігіп жұмыс істеуді талап ететін құрылғы бар.
ЕЭС–ті диспетчерлік басқару құрылымның негізіне келесілер кіреді:
диспетчерлік және жалпы шаруашылық функцияларды шектеу, яғни диспетчерлік басқару жүйесінің энергокомпания басшылығының әкімшілік–шаруашылық қызметінен тәуелсіздігін қамтамасыз ету;
әр сатыдағы кезекші оперативті персоналдың жоғары сатыдағы персоналға тікелей бағынатындай жүйенің иерархиялық құрылымы;
жоғары сатыдағы оперативті жетекшінің араласуын талап етпейтін операциялық функцияларды орындауға әр сатыдағы персоналға мүмкіндік беру;
қалыпты жағдайларды жүргізетін және апаттық жағдайлардың алдын алатын барлық сатыдағы оперативті персоналдың міндеттері мен функцияларын анықтау;
қатаң диспетчерлік тәртіп.
Диспетчердің міндеті алғашқыда тек қуатты тарату ғана болды. Уақыт өте оның қызметі кеңейе түсті. Энергожүйенің диспетчеріне режимді басқару немесе энергожүйенің барлық элементтерінің режимдерін бақылау және апаттарды жою міндеттері жүктелді. Қазіргі уақытта энергетикалық жүйе диспетчерінің қызмет ету аясы өте кең, ол энергеожүйенің жекелеген элементтері ғана емес жүйе үшін маңызды деген барлық процестерді реттеуге араласады. Жүйе диспетчері басқару жүргізеді:
энергожүйенің жекелеген станциялары арасында белсенді және реактивті қуатты бөлуге;
барлық энергожүйедегі жиіліктер мен негізгі нектелердегі кернеуді реттеуге;
энергетикалық желінің жекелеген участоктары бойынша қуат ағымын реттеуге;
жүйенің негігі желілері мен электр станцияларындағы барлық коммутациялық ауысымдарды өндіруге;
жөндеу үшін немесе резервке электр станциясының жекелеген агрегаттарын іске қосып–шығаруға;
электр станцияларындағы және энергожүйенің негігі желілеріндегі апатты жоюға;
ГЭС режимі мен су ағарын реттеуге;
Релелік қорғаныш баптауларын өгертуге және т. б.
Энергетикалық жүйе диспетчеріне электр станциясы мен электр желілерінің жоғары оперативтік персоналы толығымен бағынады.
Өз қызметін дұрыс атқара алуы үшін энергожүйе диспетчерінің келесі мүмкіндіктері болуы керек:
диспетчер өзіне бағынышты персоналмен тікелей байланыста болуы үшін сенімді және жақсы резервтелген тиісті байланысы;
тиісті телеөлшеуіш қондырғылар құрылымы мен диспетчерге энергожүйенің негізгі параметрлері туралы мәліметтер алып отыруға мүмкіндік беретін телесигнализация қондырғылары болуы;
диспетчерге негізгі желідегі қажетті және шұғыл операцияларды орындауға мүмкіндік беретін тиісті телебасқару қондырғысының құрылғылары болуы;
диспетчерге энергожүйедегі жылдам өзгеретін процестер кезінде алын–ала ойластырылған қажетті амалдарды орындауға мүмкіндік беретін және жүйе режиміне қатысты сұрақтарды шешуге көмектесетін нұсқаулық–анықтамалық материалдардың болуы;
диспетчер назарын толығымен жоспарланған режимнен ауытқу жағдайларына бөлуіне мүмкіндік беретін энергожүйенің жоспарланған режимі бойынша материалдары. Бұл диспетчер жұмысын айтарлықтай жеңілдетеді.
Соңғы жылдары электрэнергия сапасын жоғарылатуға көп көңіл бөлінуде, себебі электрэнергияның сапасы электрэнергияның шығынына, электрмен жабдықтау жүйесінің сенімділігіне, өндірістің технологиялық процесіне елеулі әсер ете алады.
Қазіргі заманғы өндірістік кәсіпорындарда еңбек өнімділігін арттыруға ұмтылу, сонымен қатар технологиялық процестердің күрделеніп кетуі реттелетін вентилдік электржетектерінің, қуаты үлкен доға пештерінің, дәнекерлеу қондырғыларының қолданылуы негіз болды. Бұл тұтынушылардың жұмысының сипаттамалық ерекшелігі қоректендіруші тораптың электрэнергия сапасына әсері болып табылады. Өз кезегінде электр жабдығының қалыпты жұмысы қоректендіруші жүйенің электрэнергиясының сапасына байланысты. Электр жабдығының және қоректендіруші жүйенің бір-біріне өзара әсерін электрмагниттік совместимость деп аталады.
Электрмагниттік совместимость мәселесінің шешілуі минималды шығындармен техникалық талаптар орындалатын электрэнергия сапасының тиімді көрсеткіштерін анықтаумен және ұстап тұрумен байланысты.
Электрэнергия сапасын жоғарылату мәселелерін шешу кезінде келесі сұрақтарды атайды: экономикалық, математикалық және техникалық.
Экономикалық сұрақтарға өнеркәсіптік электрмен жабдықтау жүйелерінде электрэнергияның сапалы еместігінен болатын шығындарды есептеу әдістері жатады. Математикалық аспектілер электрэнергия сапасының көрсеткіштерін есептеу әдістерін негіздейді. Техникалық аспектілерге техникалық құралдарды жасап шығару және электрэнергия сапасын жақсартатын шаралар, сонымен қатар сапаны бақылау және басқару жүйесін ұйымдастыру жатады.
МЕСТ13109-67 сәйкес электрэнергия қабылдағыштарында сапаның көрсеткіштері келесідей болады:
бірфазалы токтың электр торабынан қоректенгенде: жиіліктің ауытқуы; кернеудің ауытқуы; жиіліктің тербелу құлашы; кернеу өзгерісінің құлашы; кернеудің синусойдалды еместігінің коэффициенті;
үшфазалы токтың электрлік тораптарынан қоректенгенде: жиіліктің ауытқуы; кернеудің ауытқуы; жиіліктің тербелісінің құлашы; кернеу өзгерісінің құлашы; кернеудің синусойдалды еместігінің коэффициенті; кернеудің симметриялы еместігінің коэффициенті; кернеудің орнықты еместігінің коэффициенті;
тұрақты токтың электр тораптарынан қоректенгенде: кернеудің ауытқуы; кернеу өзгерісінің құлашы; кернеу пульсациясының коэффициенті.
Электрэнергия сапасының көрсеткіштерінің мәндері белгіленген уақыт периодында рұқсат етілген шектерде интегралдық ықтималдылығы 0,95 болуы керек.
Өндірістік кәсіпорындардың электрмен жабдықтау жүйелерінде электрэнергиясының сапасын сараптау үшін олардың бақылануы келесі өлшеулер ретімен өткізілуі керек:
1)кернеудің ауытқуын бақылау кезінде:
а)бес күндік жұмыс аптасымен істейтін кәсіпорындар үшін және бір жұмысшы немесе бір жұмысшы тәуліктен аз болмайтын энергожүйелердің түйіндері үшін;
б)үздіксіз өндірісті кәсіпорындар үшін – бір тәуліктен аз болмау керек;
в)барлық басқа жағдайларда – екі жұмысшы және бір жұмысшы емес тәуліктен аз болмау керек;
2)синусойдалды еместіктің коэффициентін, кернеудің өзгерісінің құлашын, жиіліктің тербелу құлашын бақылау кезінде:
а)электрдоғалы болатбалқыту пештерінің электр тораптарында – ең көп жүктеме уақытын аралығында 30мин бойы (балқыту периодында);
б)электрдоғалы және контактілі дәнекерлеу қондырғыларының электрлік тораптарында – 30мин бойы;
в)тұрғын және қоғамдық ғимараттардың электрлік тораптарында – ең үлкен кернеу тербелісінің пайда болу периоды кезінде 1 сағат бойы;
г)барлық басқа жағдайларда – бір тәулік бойы;
3)кернеудің симметриялы еместігінің коэффициентін бақылау кезінде:
а)«тыныш» режимде істейтін бірфазалы электрпештерінің тораптарында (кедергі пештері және т.б.) – ең үлкен жүктемелер периодында 1 сағат бойы;
б)күрт айнымалы режимде істейтін бірфазалы жүктемелердің тораптарында (электрдоғалық болатбалқыту пештері, тарту жүктемелері, электрдоғалы және контактілі электрдәнекерлеу және т.б.) – ең үлкен жүктемелер периодында 1 сағат бойы;
в)барлық басқа жағдайларда – бір тәулік бойы;
кернеудің орнықты еместігінің коэффициентін бақылау кезінде – бір тәулік бойы;
түзетілген кернеудің пульсациясы коэффициентін басқару кезінде –30 мин бойы;
жиіліктің ауытқуын бақылау әр уақытта жүргізілу керек.
Негізгі әдебиеттер 5 [373-432]
Қосымша әдебиеттер 2 [232-292]
Бақылау сұрақтары:
Кернеудің түсуі шығыннан айырмашылығы неде?
Кернеу түсуінің бойлық құраушысын шығынға қалай теңестіруге болады?
Жиілік және жүктемелік қуаттарымен есептеудің айырмашылығы?
Қай кезде есептеуді кедергілермен емес ұзындығы бойынша жүргізуге болады?
Желідегі қуат және энергия шығындарың есептеу әдістері?
Желінің басындағы кернеулерді анықтау жолдары?
Желі соңындағы қуат пен кернеулерді анықтау жолдары?
8 дәріс конспектісі.
Дәріс тақырыбы: Тұтынушыларды электрмен жабдықтаудың анықтаушы сапасы, көрсеткіштері, тербелісі, ауытқуы және кернеу несимметриясы, электр жабдықтаудың сенімділігі. Электр энергиясының тұтынушыларының әртүрлілігі, өнім шығару кезінде энергия шығынын нормалау, заводтың жалпы құнындағы электр жабдықтау құны, өнім құнындағы энергетикалық компонентінің шамасы.
Электрэнергия тұтынушысы деп электр тұтынушыны немесе технологиялық процеспен біріктірілген және белгілі бір территорияда орналасқан тұтынушылар тобын айтады. Электрлік энергияның қабылдағышы деп электрлік энергияны энергияның басқа түріне түрлендіруге арналған аппарат, агрегат, механизмді айтады.
Электрэнергиясының тұтынушыларын, сонымен қатар олардың жүктемелерін жүйелендіру келесі пайдаланымдық-техникалық белгілер бойынша жүзеге асады: жұмыс режимі, қуаты және кернеуі, тогының тегі, талап етілетін қоректендірудің сенімділік деңгейі, территориалды орналасуы, жүктеменің тығыздығы, электр қабылдағыштарының орналасуының тұрақтылығы. Бірақ өндірістік кәсіпорынның электрлік жүктемелерін анықтағанда электрэнергия тұтынушыларын жүйелендіргенде тек жұмыс режимдері, қуаты, тогы, кернеуі, және талап етілетін қоректендірудің сеніміділік деңгейі бойынша ғана жүргізеді, ал қалған белгілерін қосымша деп есептейді.
Жұмыс режимдері бойынша электрэнергияның барлық тұтынушыларын үш жұмыс режимдері қарастырылған топтарға бөлуге болады: ұзақтық, мұнда электрлік машиналар ұзақ уақыт бойы жұмыс істей береді, машинаның жеке бөлшектерінің температурасы стандартпен бекітілген шектерден аспайды; қысқа мерзімді, мұнда жұмысшы период машинаның жеке бөлшектерінің температурасы орныққан мәндеріне дейін жетпейтіндей ұзақ емес, машинаның тоқтау периодында жеке бөлшектерінің температурасы қоршаған ортаның температурасына дейін суытылып үлгереді; қайталамалы-қысқа мерзімді, мұнда жұмысшы периодтар пауза периодтарымен кезектеседі, ал барлық циклдың ұзақтығы 10 мин аспайды. Бұл кезде қызу рұқсат етілген шамадан аспайды, ал салқындатылуы қоршаған ортаның температурасына жетпейді.
Өндірістік кәсіпорындардың энергия тұтынушыларының жұмыс режимдерін сараптау электр қозғалтқыштардың көбісі ұзақтық режимде негізгі технологиялық агрегаттарда және механизмдерде істейтінін көрсетеді. Желдеткіштердің, сораптардың, компрессорлардың, түрлендіргіштердің, үздіксіз транспорттың механизмдерінің және т.с.с. электр жетектері бірнеше сағаттан бірнеше ауысымға дейін үзіліссіз, өзгермейтін немесе аз өзгеретін жүктемемен істейді. Металдарды суықтай өңдеу станоктарындағы, ағаш өңдейтін станоктардағы, құю цехтарының арнайы механизмдеріндегі, молоттардағы, пресстердегі и ковочные машины кузнечнопрессовых цехов қозғалтқыштар ұзақ уазыт бойы, бірақ өзгермелі жүктемемен қысқа мерзімді сөндірулермен жұмыс істейді, бұл мерзімде электр қозғалтқышы қоршаған ортаның температурасына дейін суытылып үлгермейді, ал цикл ұзақтығы 10 мин асады.
Қысқа мерзімді жұмыс режимінде металл кесетін станоктарының қосымша механизмдерінің, сонымен қатар фрамугтарды, гидравликалық затворларды ашудың механизмдері және т.с.с. электр жетектерінің көбісі жұмыс істейді.
Қайталамалы-қысқа мерзімді жұмыс режимінде көпірлік крандардың, тельферлердің, көтергіштердің және оларға ұқсас қондырғылардың, прокатты цехтардың қосымша және бас жетектерінің электр қозғалтқыштары істейді. Бұл топқа сонымен қатар дәнекерлеу аппараттары жатады, олар үлкен қуат секірісімен жұмыс істейді.
Электр қабылдағыштарының өзіндік тобына ұзақтық режимде тұрақты немесе аз өзгеретін жүктемелі қыздырғыш аппараттар және электр пештері және электрлік жарықтандыру құрайды. Электрлік жарықтандырудың жұмыс режимінің ерекшелігі жарықтандыру қосылып тұрғанда тәулік уақытына және жүктеменің бүкіл уақыт бойы тұрақтылығына байланысты жүктеменің лезде нөлден максимумға дейін өзгеруі құрайды
Қуат және кернеу бойынша барлық энергия тұтынушыларын 2 топқа бөлуге болады.
Қуаты үлкен тұтынушылар (80-100кВт және одан жоғары) 3-6-10 кВ кернеуге, 3-6-10 кВ тораптан тікелей қоректенеді. Бұл топқа өзіндік трансформаторлары арқылы қоректенетін қара және түсті металдарды балқытуға арналған қуаты үлкен доға пештері мен кедергі пештері жатады.
Аз және орташа қуатты тұтынушылар (80-100 кВт-тан төмен), бұл топ 380-660 В кернеумен қоректенеді.
Токтың тегі бойынша барлық электрэнергия тұтынушыларын үш топқа бөлуге болады: өнеркәсіптік жиіліктегі айнымалы ток торабынан істейтіндер (50Гц), жоғарылатылған немесе төмендетілген жиіліктегі айнымалы ток торабынан және тұрақты ток торабынан істейтіндер. Өндірістік кәсіпорындардың электр қондырғылары істейтін негізгі токтың тегі – жиілігі 50Гц айнымалы үш фазалы ток.
Электрэнергияның жеке тұтынушылары (электр саймандары, ағаш өңдейтін цехтардағы арнайы станоктар және т.б.) жоғоары жылдамдықты электр қозғалтқыштарын қоректендіру үшін жоғарылатылған жиілікті токтар қолданылады (180-400Гц). Индукциялық және диэлектрлік қыздыру қондырғылары машиналық (10000 Гц жиілікке дейін) және электронды (10000 Гц-тен жо10000 Гц-тен жоары) генераторлардан алынатын жоғарылатылған және жоғары жиілікті токты талап етеді.
Бірқатар өндірістік механизмдер үшін келесілер қажет: жылдамдықты кең реттеу, технологиялық процестің тұрақтылығын ұстап тұру, қайталамалы-қысқа мерзімді жұмыс режимі кезіндегі жоқайталамалы қысқа мерзімді жұмыс режимі және реверс жиілігі кезіндегі жоғарылатылған асқын жүктемелік момент, тез қажетті жылдамдыққа ие болу және тоқтау, бұл механизмдердің электр жетектеріне тұрақты ток қозғалтқыштарының қажеттілігін тудырады. Электролиз, металдарды электролиттік алу цехтарында, гальваникалық цехтарда және электрдәнекерлеудің кейбір түрлері тұрақты токты талап етеді.
Сондықтан электрмен жабдықтау схемаларын құру кезінде өндірістік кәсіпорындарға тұрақты токтың және жоғары жиілікті токтың болуын ескеру керек, демек осы тұтынушыларды қоректендіру үшін және жеке электр қондырғыларына немесе олардың топтарына арнайы күштік түрлендіргіштер қажет. Тұрақты ток немесе жоғары жиілікті токтардың тұтынушыларының қуаты аз болғанда, және цех территориясы бойынша әр жерде орналасқан болса, онда әр осы тұтынушының қасына жеке түрлендіргіш агрегаттар орнатады. Оларды сонымен қатар қуаты үлкен, арнайы схемалармен басқарылатын электр жетектеріне орнатады. Тұтынушылар саны мен қосынды қуаты үлкен болғанда орталықтандырылған түрлендіргіш қосалқы станциялар статикалық жартылай өткізгішті түзеткіштермен немесе қозғалтқыш-генератормен қарастырылған. Кәсіпорынның электрмен жабдықтау жүйесінде бұл тұтынушылар айнымалы ток тұтынушылары болып табылады.
Электрэнергия қабылдағышы, электрэнергия тұтынушысы ұғымыҚабылдағыш (лампа, қозғалтқыш, телевизор және т.б.) – электрлік энергияны энергияның басқа түрлеріне түрлендіретін құрылғы немесе механизм.
Тұтынушы – функциясы бойынша әр түрлі, бір технологиялық процесті орындайтын электрэнергия қабылдағыштарының жиыны.
Негізгі сипаттамалары: қуат, кернеу.
Электрлік энергия қабылдағыштарының топтастырылуы.
Кернеу бойынша:
1) кернеу 1000 В-қа дейінгі, жиілігі 50Гц үшфазалы ток қабылдағыштар;
2) кернеу 1000 В-қа жоғары, жиілігі 50Гц үшфазалы ток қабылдағыштар;
3) кернеу 1000 В-қа дейінгі, жиілігі 50Гц бірфазалы ток қабылдағыштар;
4)50 Гц-тен өзгеше өзгеше жиілікпен жұмыс істейтін, түрлендіргіш ішкі станциялары мен қондырғылардан қоректенетін қабылдағыштар;
5) түрлендіргіш ішкі станциялар мен қондырғылардан қоректенетін тұрақты ток қабылдағыштары.
Жиілік бойынша:
Өнеркәсіптік жиіліктегі тұтынушылар (50 Гц).
Жоғарылатылған жиіліктегі тұтынушылар (10 кГц-ке дейін).
Төменгі жиіліктегі тұтынушылар (50 Гц-тен төмен).
Жоғары жиіліктегі тұтынушылар (10 кГц-тен жоғары).
Токтың тегі бойынша:
Қалыпты жиіліктегі айнымалы ток торабынан.
Жоғарылатылған немесе төмендетілген жиіліктегі айнымалы ток торабынан.
Тұрақты ток торабынан.
Жұмыс режимі бойынша:
МЕСТ 183-74 электрэнергия тұтынушыларын 8 жұмыс режиміне топтастырады:
Ұзақтық жұмыс – S1.
Қысқа мерзімді режим – S2.
Қайталамалы қысқа мерзімді режим (ПКР) – S3.
Осы үш режим үшін қосылудың қайталануы (ПВ) параметрі қолданылады.:

tЦ – цикл уақыты. Максималды цикл уақыты 10 минутқа дейін қабылданған.
ПКР-дегі стандартты ПВ мәндері: 15; 25; 40; 60 %. Егер ПВ=100% - ұзақтық режим. Электр қабыдағыштардың категориялары және электрмен жабдықтаудың сенімділігін қамтамасыз ету.
Электрмен жабдықтаудың сенімділігін қамтамасыз ету бойынша электр қабылдағыштар үш категорияға бөлінеді:
Бірінші категория – бұл қабылдағыштарын электрмен жабдықтаудағы үзілістер адам өміріне қауіп төндіреді, халық шаруашылығына үлкен шығын әкеледі, қымбат негізгі жабдықтың істен шығуына, өнімнің көп мөлшерде брак шығуына, күрделі технологиялық процестің бұзылуына, коммуналды шаруашылығының қажетті заттарының жұмысының бұзылуына әкеледі. Бірінші категориялы электр қабылдағыштардың құрамынан ерекше топ бөлінеді, бұл топтың электр қабылдағыштарының үздіксіз жұмысы адам өміріне қауіптілікті төндіру мақсатында өндірісте апаттық тоқтаулар болмау үшін, қымбат негізгі жабдықтардың бұзылуын болдырмау үшін қажет.
Екінші категория – бұл электр қабылдағыштарының электр жабдықтауындағы үзілістер өнімнің көпмөлшерде шықпай қалуына, жұмысшы механизмдердің және өнеркәсіптік транспорттың тұрып қалуына, қала және ауыл тұрғындарының қалыпты тіршілігінің бұзылуына әкеледі.
Үшінші категория – бірінші және екінші категорияға кірмейтін қалған электр қабылдағыштар.
Негізгі әдебиеттер 1 [222-296]
Қосымша әдебиеттер 2 [162-252]
Бақылау сұрақтары:
1. Электр қабылдағыштардың қандай топтарын білесіз?
2. ПУЭ көзқарасы бойынша энергия тұтынушылары қандай құрылғыларға бөлінеді?
3. Сенімді және үздіксіз қоректену көзқарасынан қандай қабылдағыш категорияларын сіз білесіз?
4.Жоғары жиілікке өтуде қандай түрлендіргіштер қолданылады?
5.Өндірістік электр жабдықтауды дұрыс тұрғызу үшін не істеу керек?
9 дәріс конспектісі.
Дәріс тақырыбы: Реактивті қуатты компенсациялау. Сыртқы және ішкі электрмен жабдықтау сұлбасы. Өндіріс кәсіпорындарының тораптарының кернеу режимдері. Кернеу деңгейі, кернеу ауытқуының себептері. Өндіріс кәсіпорындарының электр тораптарында кернеуді реттеу.
Тізбек кедергісінің өзгеруімен кернеуді реттеу. Тұтынушылардағы кернеу тізбектегі кернеудің жоғалу көлеміне тәуелді, ал ол өз уақытында тізбек кедергісіне тәуелді. Мысалы, сызықтағы кернеудің көлденең түсуі.
(13.1)
P12k, Q12k, U2-қуат ағымы және сызықтың соңындағы кернеу
r12,x12- оның активті және реактивті кедергісі.
Бөлінетін жүйедегі активті кедергі реактивті кедергіге қарағанда көп r0>x0 (13.1) алғашқы, рөлді буын алымы арнайы P12r12. бөлінетін жүйеде сызықтық өзгеріс тұтынушы кернеуі де ∆U12 де r0 және r12 өзгереді. Сондықтан, бұл жүйедегі қималар кейде кернеуді жоғалту мүмкіндігіне қарай таңдалады.
U2 = U1 – U12 <U2ДОП.
Қоректенетін жүйлерде керісінше r0< x0 сондықтан ∆U12 сызықтың реактивті кедергісі дәрежеде анықталады. Ол қимадан аз тәуелді. Қоректенуші жүйедегі керенудің жоғалту мүмкіндігіне қарай, сызықты қиманы таңдау экономикалық жағынан дұрыс емес. Реактивті кедергінің өзгеруі кернекді реттеуде қолданыады. Реактивті кедергіні өзгерту үшін сызыққа конденстаор қосу керек.
Конденсаторды қосу алдында, кернеудің көлденең төмендеуі арқылы анықталады. Сызық соңындағы керену мүмкін деңгейден төмен деп көрелік.
Кернеуді мүмкін деңгейге дейін көтеру үшін Uдоп- конденсаторы сызыққа кезекпен қосайық. Бұны былайшы жасзамыз.
(13.2)
Мұнда х к конденсатор кедергісі.
Сызыққа конденсаторлардың кезекпен қосылуын көлденең компенсация деп атайды. Көлденең компенсацияны қосу, сызықтағы кернеудің жоғалуымен, индуктивті кедергіні компенсациялайды.
УПК үшін конденсатордың сыйымды кедергісінің сызықтағы индуктивті кедергіге қатынасу, процентпен көрсетілген, компенсация проценті деп аталады.
С=Хк/Х12 100
Тәжірибеде реактивті компенсацияның бір бөлігін ғана қолданады. (с<100%)
Реактивті қуаттың ағынын өзгерту арқылы кернеуді реттеу.
Жүйедегі кернеудің төмендеуі былай анықталады.
(13.3)
мұндағы Рн:Qн- қуат ағындары;
Rс,хс- жүйедегі активті және реактивті кедергілер.
Реттеу жөнінде түсініктеме. Әрбір желі оның жабдықтары есептелген Uном номиналды кернеумен сипатталады (генераторы, трансформаторы, желілер және т.б.). номиналды кернеу тұтынушының дұрыс қалыпты жұмыс істеуін қамтамасыз етеді және ең үлкен экономикалық тиімділік беруі тиіс. Тұтынушы жүктемесі үнемі өзгеріп тұрғандықтан, желінің кез-келген нүктесіндегі кернеу де номиналды мәннен ауытқуы. Бұл ауытқу V энергияның сапасын төмендетеді, сәйкесінше, өзінен кейін зардап тигізеді. Бір мезгілде желі басындағы U1 кернеу көп жағдайларда шетіндегі, U2 – ден жоғары, өйткені ток желі бойымен ағып өте отырып, кернелык шығын тудырады . Сондықтан тұтынушы кернеуі U2 –ні желінің номиналды кернеуі Uном.с – ге жуықтау үшін және берілістің соңын сапалы энергиямен қамтамасыз ету үшін генератордың номиналды кернеулері Uном.г. Uном.с – мен салыстырғанда 5% жоғары алынады, трансформатордың екінші орамасының номиналды 5-10% жоғары (шамамен 5% трансформаторды жоғалтады).
Реактивті қуат көздері және олардың артықшылықтары.
Реактивті қуат тұтынушы сипаттамасына тәуелді. Мысалы: жарықтандыру үшін Q мәні су және оларды көбіне ескермеді. Үлкен арақашықтықта тұтынушыға желі арқылы генератордан реактивті қуат берілсе, онда шығынның үлкеюіне әкеледі, яғни R және Х мәні өседі. Q реактивті қуаттың өсуімен бірге шығында өседі, реактивті қуат сияқты және активті қуат. Оларды төмендету үшін компенсациялық құрылғылар (КУ) қолданылады, яғни реактивті қуаттың бастауы және тұтынушы қуатын болып келеді. Желіні үлкен реактивті қуатпен тайыру үшін, деректер жақын тұтынушыларға орнатылады. Онда (сурет-7.3) желідегі шығын мәннен мәнге өзгеріп отырады.
немесе
мәнге дейін.
,
Реактивті қуаттың компенсациясы болып – маңызды құрамдармен электржабдықтарының эффективті өсуі, сондай-ақ электрэнергетика энергиясының сапасының жоғарылауына және электрэнергетика тораптары мен электрстанцияларының жеңілдетуге әкеледі.
Электрэнергетика тораптарының жабдықтарының амалдарының компенсациясы әзірге үлкен еместігін айта кету керек. Ол 0,2 квар/кВт құрайды. Экономикалық есептеулердің орнында мәні 0,5квар/кВт.
Реактивті қуат көздеріне генераторлар, компенсаторлар, синхронды двигательдер, конденсаторлар және де басқа статистикалық реттеу көздері жатады. Реактивті қуатты сондай-ақ желілері өндіріледі. Бұл қуат есептеулерге ғана 110 кВ кернеу кезінде және одан жоғары болғанда әсер етеді.
Генератор – номиналды қуатпен: (2), ол активті қуатты қалай өндірсе солай реактивті қуаты да өндіреді . Бұл қуаттар бір-бірімен байланысты және теңестірулермен анықталады. Активті қуаттың өсуі реактивтінің азаюымен және керісінше мәніне әкеледі. Бірақта реактивті қуатты генераторларды активті жүктеу үнемсіз. Реактивті қуат шығындалуына. Сондай-ақ жүйеде реактивті қуаттың шығыны кезінде аз экономды генераторларды синхронды компенсаторлар режиміне ауыстыру тиімді, яғни олар реактивті қуатты енді тұтына бастаған режиміне.
Тұтынатын және берілетін принципті реактивті қуатты генератор үш талаппен шектеледі: 1) статор тогы берілген мәнді өсірмеуі керек.; 2) қоздыру (ротор) тоғы да берілген мәнді (рұқсат етілген мәнді) өсірмеуі керек; 3) генератордың жұмысқа төзімділігін қамтамасыз етілуі керек.
Үшінші талаптың орындалуы үшін генератордың реактивті қуаты шектелуі керек.
Көбінесе генератор реактивті қуатты береді және анықтаушы болып екінші шарт орындалуы керек, сондай-ақ қоздыру тогы шектелуі керек.
Синхронды қозғалтқыш (СД) тұтынушыға орналастырады. Ол тек қана реактивті қуатты өндірмейді, сондай-ақ активті тұтынушы қолданылады. Соңғы кезде СД кеңінен тарады. Бірақта СД қымбат, бірақ ол асинхронды двигательден арзан, компенсирволық құрылғылармен бірге қолданылады. Синхронды компенсатор (СК) – тұтынушы талап ететін реактивті қуатты арнайы өндіру үшін орнатылады. өзінің айналуына ол аз ғана активті қуатты қолданады.
Реактивті қуатты СК-тәуелділігінен (қай қоздыру режимі) тораптан қалай берсе, солай тораптан ала алады.
Конденсаторлық батарея (БК) – бұл конденсатордың параллель және тізбектей қосылу тобы (2.31-cурет), олар реактивті қуаттың қабылдай алмаған мәнін толтыру үшін қызмет етеді.
Тізбектегі жалғанған конденсатор саны көбейсе, рұқсат етілген батарея кернеуі де өседі.
Uс параллельді қосылған конденсатордың параллель және шынжырдың саны өссе, рұқсат тізбектей жалғануының етілген батарея тогы I өседі.

13.1-cурет. Конденсаторлық батареялардың принципиалды схемасы
а,б-тізбек және параллель жалғануы, в,г- КБ үш бұрыш және жұлдызша қосылуы
Үшфазалы торапқа фазалық (жұлдызша) және желілік кернеуге қосылған (үшбұрыш) үш батарея орналастырады.
Конденсаторлық батареялар тұтынушыларға параллель (көлденең компенсация) және желіге тізбектей (ұзартылған компенсация) қосылады.
Осыдан генерациялайтын батареядағы реактивті қуатты кернеу арқылы анықтау оңай:
(13.4)
Тізбектей қосылған реактивті қуат генерациялық батареяны ток арқылы анықтау оңай:
(13.5)
Конденсатор батареясының реттелетін (РБК) және реттелмейтін (НБК) түрлері болады. Беру желілері – бұл реактивті қуатты генерациялайтын жүйе элементі.

Генераторлар, желілер мен қозғалтқыштар жүйенің маңызды элементі болып табылады, компенсаторлар мен конденсаторлар – реактивті қуатты шығару үшін негізгі орнатылатын қосымша көздері болып табылады. Сол себепті компенсаторлар мен конденсаторлардың кемшіліктері мен өзара артықшылықтарын бағалау керек:
Конденсаторлар компенсаторлардан қарағанда арзан; конденсаторлардың активті қуат шығыны компенсаторлардан қарағанда аз; конденсаторларды үлкен қуат үшін де, аз қуат үшін де қолдануға болады. Конденсаторлар көп жағдайда үлкен негізді экономикалық жағынан тиімді, себебі конденсаторларда қозғалатын бөліктер жоқ, сол себепті қызмет етуде сенімді және қарапайым;
Конденсаторлар қисық кернеудің формасын жақсартады, себебі жоғары гормоника токтары үшін аз кедергіге ие Хе = 1/(WC). Сол себепті жоғары гормоника токтары торап арқылы емесе, негізінен конденсатор арқылы тұйықталады;
Көп жағдайда конденсаторлар ревизия және жөндеу үшін ұзақ сөндіруді қажет етпейді.
Сонымен бірге: 1) компенсаторлар реактивті қуатты бірқалыпты реттей алады, конденсаторлар батареялардың жеке топтарын қосып не өшіріп секіріспен реттейді; 2) компенсаторлар тораптан реактивті қуатты шығара алады және ала алады (тұтынады); конденсаторлар ток бере алады. Аз жүктеме уақытында (мысалы, түнде) кернеу кенет өсіп кетуі мүмкін, ол оқшаулағыш үшін қауіпті кернеуді төмендету үшін кернеу шығынын мәннен жоғарылату керек:

Ол үшін компенсатор тораптан реактивті қуатты тұтыну керек, яғни қоздырылмау режимінде жұмыс істеу керек. Ал конденсаторларда төмендету үшін топпен өшіруге тура келеді немесе кернеуді төмендету мақсатында желіде реактивті қуатты үлкейту сәйкес қуат шығынының өсуіне әкелуі мүмкін. Бірақ бұл процесс ұзақ емес және оқушыларды сақтау үшін осындай үлкею керек деп ойлайды.
Конденсаторлардың реактивті қуатын бірқалыпты реттеу мүмкіндігі үшін сыйымдылығы немесе индуктивтілігі тізбектелген тиристорлары ажыратып қосу арнайы құрылғылары шығарылған.
Алдында бірқалыпты реттеудің басқа тәсілдері берілген, бірақ осы қосымша құрылғылар компенсаторлардың құрылғылардан қымбатырақ, олар конденсаторлардың ерекшеліктерін сақтай отырып кемшіліктерін жояды. Компенсациялайтын құрылғылардың реактивті қуаттың өзгеруі. Жүктеме режимі өзгерген- де компенсацияланатын құрылғылардың оптимальды қуат өзгереді.Бұл өзгерістің практикалық дамуы қана арнайы автоматты басқарумен орнатылған жай реттелетін копенсациялық құрылғыларына арналған.
Реактивті қуатты қарымталаушы құрылғыларды қолдану электрлік қондырғылардың пайдаланымын қымбаттатады. Сонымен қатар, оларда активті қуаттың қосымша шығындары ΔРкомп пайда болады, бірақ олар ΔР шығындарынан елеулі аз болады.
Әр уақыт моментіндегі өндірістік кәсіпорынның қуат коэффициентінің мәні
(2.35)
мұндағы Рi, Si және Qi – ti уақыт моментіндегі сәйкесінше активті, толық және реактивті қуатi, кВт, кВ∙А, квар.

Негізгі әдебиеттер 5 [192-288]
Қосымша әдебиеттер 2 [128-282]
Бақылау сұрақтары:
Реактивті қуаттың тұтынушылары мен генераторларын атаңыз.
Реактивті жүктемелерді қарымталаудың мәселесі неде?
Электрэнергия қабылдағыштарының реактивті қуатын тұтынуды азайтудың қандай әдістері бар?
Қарымталаушы құрылғылардың конструкциясын, қосылу схемаларын, техникалық және экономикалық сипаттамаларын түсіндіріңіз.
Синхронды қозғалтқыштардың қарымталаушы қабілеттілігін қалай анықтауға болады?
Қарымталаушы құрылғылардың орнатылу орны қалай анықталады?
10 дәріс конспектісі.
Дәріс тақырыбы: Салалар бойынша электр жабдықтау (тау-кен өндірісі, қара, түсті, текстильді, химиялық өндіріс орындары, металлургия, машина жасау. Электрлендірілген темір жолдарын электрмен жабдықтау, ауылшаруашылық өндірісін электрфикациялау және автоматтандыру).
Қазiргi заманда шахты мен рудниктерде қолданылатын жер асты және жер бетiндегi электрқондырғылардың комплексткерi өте күрделi. Шахтылардағы автоматизация мен механизацияға, өнеркәсiптiң өнiмдiлiгiне, шахтының алған көлемiне және т.б. тау-кен гелогиялық факторға байланысты электрқабылдағыштарының қуаттары ондаған МВА-дейiн жетедi.
Iшкi электрожабдықтау системасына тереңдетiлiп қазылған тарату станциялары қосылады (ПГВ) тарату станциялары мекемелерге қарайды.
Тереңде жүргiзiлген тоқ электрожабдықтау схемасы, жоғары вольтты тоқ көздерiнiң қорегi (35,110,150,220 кВ) мемлекеттердiңмаксималды етiп жобалауы ( мысалы, басты ебелектi желдеткiш, компрессорлық қондырғы) трансформатор және аппараттардыңсаны тереңдетiп iстелген электрожабдықтау схемасы болып табылады.
Бөлек сұраныстар және ЛЭП тарату станциясы, мекеменiңсалынуыныңқұрылыс көлемiнiңтерриториясы, анықтау және трансформаторлы тарату станциялары, электрожабдықтау системалары жер бетi шахта және кенiштер басты жер бетiндегi тарату станцияларына қосылады.
Осы тарату станцияларыныңқондырғылары және де бөлек жоғары вольтты сұраныстар немесе жер бетiндегi басқа да бөлек тарату станциясы және үлкен кедергiлi анықтау пунктi (РП) немесе (ЦПП)-ға дейiн басқа жер бетiндегi тарату станциялары жоғарғы вольтты электрожабдықтау системасына және тау-кен жер астын өндiруге қосылады.
Электрожабдықтаудың автономды системасы және дайындалып тазартылған бөлiмдерге қосылатындар мыналар: трансформаторлы тарату станциялары (көмiрлi шахталардағы тәртiптiң жүргiзiлуi), магистральдi кабельдi линиялар, РП төменгi кедергiсi, камутационды және түсiру аппараттары, және де бөлек сұраныстардағы линиялар.
Шахта мен кенiштердiңiшiндегi көп салалы электрожабдықтау схемасы келесi басты варианттардан тұрады:
СПЭ
Завод №1
Шахта №2.БТҚС Шахта №1.БТҚС
СПЭ
Завод №1
Шахта №2.БТҚС Шахта №1.БТҚС

Шахтыларды қолданылатын схемалардың келесі түрлері бар : магистралды, радиалды, сақина тәрізді.
Пайдалы қазбаны өте үлкен ара қашықтыққа таралу қазымдар бойынша тасымалдау кезiнде электровозды тасмалдау кеңiнен қолданылады, (85-90% дейiн) электровозды тасмалдаудың iшiнде кеңтараған: контактiлi электровоздар.
Подстанциялар үш фазалы айнымалы тоқты 250 немесе 550 тұрақты тоққа түрлендiру үшiн қолданылады. Тұрақты тоқ кабельдердiң көмегiмен контактiлi желiге берiледi (полярлы ңплюсң), керi өткiзу (полярлiгi ңминусң) рельстi жол және сорғыш кабельдер қолданылады. Электровоздар контактiлi тiзбектен тоқ қабылдағыштар арқылы қоректенедi.
Контактiлi электровоздар аккумуляторларға қарағанда арзан және конструкциясы бойынша қарапайым, тұтынуға ынғайлы, өте үкен қозғалыс жылдамдығы мен қуаты бар, яғни өнiмдi болып табылады.
Бiрақ тоқ қабылдағыштар мен контактiлi тiзбектер арасындағы ұшқынының болуы контактiлi электровоздардың пайдалануын төмендетедi.
Қазiргi кезде осы заманға лайық контактiлi электровоздардың түрлерi дайындалуда.
Жеңiл контактiлi электровоздар (ЗКР, 4КР1) көмiр шахталарында сирек қолданылады.
Көмiр шахталарына жаңа электровоздар шығарылды. Бұлар: К10 және К14 электровоздары сақтау құралдарымен жабдықталған және машинесiз қозғалысты болдырмайды.
Жаңа контактiлi электровоздарға реостатты басқару жүйесiнiң орнына әлдеқайда тиiмдi контактiсiз жүйелер өңделген.
Аккумуляторлық электровоздарды электрмен жабдықтау.
Көмiрлi шахталарда акумуляторлық электровоздармен жеткiзу кеңiнен таралған. Осы жеткiзу түрiмен мысалға:65%-тi барлық электровоз санын құрайды.
Акумуляторлық батареяларды ауыстыру зарядтау камерасында жасалады.
Бүгiнгi күнде шахталық акумуляторлық электровоздардың бiрнеше пiшiндегi түрлерi жасалынады.
Олардың жарылыстан қорғану мөлшерi батареялық қораптардың көмегiмен орындалады, қалған тягалық электроқондырғылардың РВ-сы бар. ²азiргi кездегi аккумуляторлы электровоздар екi осьтi локомотивтi және бiр кабинадан басқарылатын болып шағарылған (13 АРП-1 екi кабиналы электровоздан басқасы). Қазiргi шахталық электровоздардың электроқондырғылары реостаты схемалық басқару мен екi тягалық двигательден тұрады және амперсағатты счетчиктi автоматы қосқыш, бақылағыш,қосылыстың кедергiлер, фар және аккумулятор батареясы батареялық қорапқа қосылады. 5АРВ-2М электровоздардың батареялы қорабында РВ бар және одан басқа сутектi ПКВ бақылауышты құрылғы да қолданылады.
Кейiнгi жылдары 8-13 тонналық сцепной массалық электровоздар көмiрлi шахталарда кеңiнен қолданылып және жаңартылуда. Соңғысы қарастырылады: экономикалық реостатсыз схемалық басқаруға аудару, батареялық қораптардың үстiнен изоляциялық iшкi жабылу, ескi акумуляторлы энергия сиымдылығы үлкен акумуляторға ауыстыру, тягалық двигатель ЭДР-дi жетiлдiрiлген және мықты ДПТР двигательiне ауыстыру, электровоздарды бақылау - өлшегiш аппараттармен жабдықтау, оқшауланған электр қондырғыларының кедергiсiн қамтамасыз ететiн өлшемдер.
Электр пештерімен электротермиялық қондырғыларды электр энергияның жылуға айналдыру тәсілі бойынша кедергі пешіне; индукциялық пештер мен қондвырғыларға; доғал электр пештерге және де аралас қыздыратын пештерге бөлуге болады.
Кедергі пештері қыздыру тәсілдері бойынша жанама және тура әрекеттегі пештерге бөлінеді. Жанама әрекеттегі пештерде материалдың қызуы қыздырушы элементтерді бойымен электрлік токтың өтуі кезінде бөлніп шығатын жылудың есебінен жүреді. Жанама қыздыру пештері 100 В-қа дейінгі кернеудегі қондырғылар болып табылады және көп жағдайларда өнеркәсіптік жиілігі 50-ГЦ 380 –қ желіден қоректенеді. Пештер бір және үшфазалық бірден бірнеше мың киловатқа дейінгі қуатпен жасалып шығалрылады 1-ге тең.
Тура әрекеттегі пештердегі қыздырылу қыздырылатын бұйымнан электрлік токтың өту кезінде бөлініп шығатын жылумен жүзеге асырылады.пештер қуаты 3000 кВт-қа дейінгі бір және үшфазамен жасалады; өнеркәсіп жиілігі 50Гц токпен 380/220 желісінен қоректенеді немесме өте жоғары кернеу желісінен төмендетілген трансформатор арқылы қоректенеді. Қуаттылық коэффициенті 0,7-0,9 аралықта жатыр. Көптеген кедергі пештері электрмен жабдықталудық\ң тоқтаусыздығына қатысты 2-ші категориялы электр энергия қабылдағыштарына бөлінеді.
Металды индукциялық пештерде балқыту ондағы индукциялық токтың өтуі кезінде пайда болатын жылудың есебінен жүзеге асырылады.
Балқыту пештері болаттық өзекшеден және онсыз жасаладыв. Өзекшелі пештерде түсті металдарды балқыту мен олардың балқыламалары үшін қолданылады. Пештер кернеуі 380В және одан да жоғары өндірістік жиіліктегі токпен қуатқа байланыты қоректенеді. Өзекшелі пештер бір, екі және үшфазалы 2000кВт-қа дейінгі қуатта жасалады. Қуаттылық коэффициенті 0,2-0,8 аралықта тербеледі (алюминийді балқыту пештерінікі соз ф = 0,2-г 0,4, мысты балқыту пешінікі 0,6 — 0,8). Өзекшесі жоқ пештер жоғары сапалы болатты және сирек – түсті металдарды балқытып алу үшін қолданылады. Өзекшесі жоқ өнеркәсіптік пештер кернеуі 380В және одан да желідегі өнеркәсіптік жиіліктегі токпен және жиілігі 500— 10000 Гц-қа дейінгі жоғарлатылған токпен тиристорлы немесе электромашиналы түрлендіргіштерден қоректенуі мүмкін.
Пештер 4500 кВ А-ге дейінгі қуатты шығарады, олардың қуаттылық коэффициенті төмен (0,05—0,25). Барлық балқыту пештері 2-ші категориялы электр энергиясының қабылдағыштарына жатады.
Тягалық электроқондырғылы тиристорлық-импульстiк схемалық басқарумен жабдықталған жаңа типтегi электровоздар құрамына: тягалық двигатель ЭТ, автоматы ажыратқыш ВАР-4, тристорлық блокты басқару БУТ, электрогидравликалық ревессор РПВ, кедергi СРВ және пульттi басқару.
Одан басқа электровоздарда батарейлердегi тоқтың шығынын реттейтiн қондырғылар және қысқа тұйықталу тоғынан қорғайтын жылдамдықты басқару приборлары, батарейдiң өткен жолы және ток алу , стрелкамен ауыстыратын қашықтықтан басқару қондырғысы, байланыс аппаратурасы , жұмы сорында машинист жоқ кездегi электровоздың жүруiнен немесе қосылуынан сақтандыратын қондырғы орнатылады.
АРП 28 электровозы құрамында бiр жерден басқарылатын тартқыш агрегатпен қосылған АРП 14 электровозы болады.
Электрлік жылжымалы құрам қолданылуы, ток түрі, қоректендіру тәсілі, жол құрылым және т.б. белгілері бойынша бірнеше топтарға бөлінеді.
Электровоздар.
ВЛ23 Электровозы –тұрақты токпен қоректенеді, алты осьті, екі үшосьті арбашаларға бір кузов орнатылған. Әрбір оське тізбектеп қоздырылатын тартым қозғалтқышы орнатылған.Контакторлы –реостаттық басқару жүйесі қозғалтқыштардың үш түрлі топтамалары кезінде (тізбектелген параллель және параллель) іске қосуды қамтамасыз етеді. Бұл әрбір топтаманың әрқайсысында қоздыруды әлсіретудің төрт сатысы қарастырылған, яғни тарту режимінде электровозда 15 жүру позициясы бар.
Электровоз бен құрамда сығылған ауаның көмегімен жұмыс істейтін механикалық тежеу қолданылады. Қозғалтқыштардың бір бөлігі зақымданған жағдайда, олар ажыратылып, электровоз азайтылған тарту күшімен қозғала алады.
Барлық негізгі басқару аппаратурасы электровоз кузовында орналастырылған.
ВЛ8 электровозы- тұрақты токпен қоректенеді, екі біртектес секциядан ққұралған төрт қосақталған арбашалар мен кузовтан тұрады, сегіз ост бар. Кузов әрбір арбашаға жалпақ ортаңғы табан және қосымша тірек арқылы бекітілген.
Әрбір осьте қуаты 525 кВт қозғалтқыш қойылған. Сондықтан қозғалтқыштардың жалпы қуаты 4200 кВт, яғни ВЛ23 электровозына қарағанда 1,33 есе көп. Әрбір секцияның кузовында тартымдық басқару аппаратурасы мен көмекші машиналар орналасқан.
Реостатты іске қосу кезінде қозғалтқыштар былайша біріктірілуі мүмкін: тізбектеле (8, екі параллель топтар (4+4) және төрт параллель топтар (2+2+2+2). Көрсетілген әрбір байланыстарға толық қоздыру кезіндегі бір сипаттама және әлсізденген қоздыру кезіндегі үш сипаттама сәйкес келеді, яғни электровозда 15 жүріс позициясы бар.
Электровозда пневматикалық тежеу және рекуперативтік тежеу қолданылады. Қозғалтқыштардың кейбіреулері істен шыққан кезде, басқа қозғалтқыштар тартымдық режімді сақтап тұрады.
ВЛ 10 электровозы –тұрақты токпен қоректенеді, ВЛ8 электровозы сияқты басқару жүйесімен жабдықталған, ал қозғалтқыштардың жалпы қуаты шамамен 30 %-ға жоғары. Арбалар бір-бірімен қосақталмаған, сондықтан тарту күші электровоздың кузовы арқылы беріледі.
Соңғы жылдары ВЛ 15 электровозын жасау қолға алынған. Ол қуаты жағынан алып қарағанда ең үлкен болып саналады.
Өнеркәсіптік электрлендірілген жолдарда әртүрлі электровоздар мен тартымдық агрегаттар қолданылады.
Ашық тау-кен орындарында алты осьті 150-тонналық электровоздар қолданылады. Олардың қатаң дөңгелектік базасы аз, кузовы үш секциялы болады. Олар қисық сызықтарының радиусы аз учаскелерде жұмыс істей алады. Осындай электровоздардың тарту күші үлкен болғанмен, қозғалыс жылдамдығы аз болады. Соңғы жылдары ашық кен жұмыстарында электровоздық және тепловоздық секциялар мен моторлы думпкарлардан тұратын өнеркәсіптік агрегаттар қолданылып жүр. Бұл агрегаттардың негізгі артықшылығы-олар контактілік торабы бар учаскелерде де, торабы жоқ учаскелерде энергия тепловоздық секциядан алынады. 10 кВ-тық кернеуге арналған тармыдық агрегаттарда тепловоздық секция болады. Олардың тарту күші 550-870 кН, реостаттық кернеу қолданылған.
Электрпоездар, трамвайлар мен троллейбустар
Барлық вагондар мен троллейбустардың тартымдық қозғалтқыштары толығымен рессорландырылған. Оларда тіректік-рамалық ілмек қойылған және айналдырушы моментті жетекші дөңгелектерге карданды муфта (карданды білік) және редуктор арқылы береді.
Көмекші механизмдер, тежегіштік пневматика жабдықтары, күштік, реттеу, қорғаныс және көмекші электр аппаратуралардың барлығы кузов астына орналастырылған. Электрлік аппаратура арнаулы жабық камераларға жинақталып, олар изоляторлар арқылы кузов рамасына ілінеді.
Әсер ету қажет болатын және жүргізуші өзгертетін көрсеткіштері бар электр аппаратуралары жүргізуші кабинасына орналастырылады.
Негізгі әдебиеттер 1 [162-248]
Қосымша әдебиеттер 2 [108-282]
Бақылау сұрақтары:
1. Қандай қондырғылар күшік жалпы өнеркісіптікке жатады?
2. Өнеркәсіпте қандай түрлендіргіштер құрылғылары қолданылады?
3. Өнеркәсіптегі электрэнергияны тұтынушылардың барлық түрін тізіп берінің?
4. Қандай қондырғының қуат коэффициенті 0,7-0,8-ті құрады?
5. Қандай қондырғыларда жоғарғы жиілікті қондырғылар қолданылады?
11 дәріс конспектісі.
Дәріс тақырыбы: Релелік қорғаныстың мақсаты және оның энергожүйедегі алар орны. Элементтік базаның конструктивті дамуының кезеңдері және оның даму тенденциялары. Релелік қорғанысқа қойылатын негізгі талаптар және негізгі қасиеттері. Оперативті ток көздері.
Релелік қорғаныстың басты мақсаты - ҚТ-дың пайда болған жерін және бұзылған құрылғылардың тез арада ажыратқыштарын өшіру немесе электр қондырғының не болмаса желінің бұзылмаған бөлігінен ажыратуда болып табылады.
Электр қондырғылардың бұзылуларынан басқа қалыпты режімдердің келесідей бұзылулар болуы мүмкін: асқын жүктеме, бейтараптамасы оқшауламаланған желідегі бір фазасы жерге тұйықталуы, газдың шығуы салдарынан трансформаторда майдың қалыптасуы немесе кеңейткішіндегі майдың деңгейінің кемуі т.б.
Жоғарыда келтірілген бұзылулар кезінде құрылғыны сөндірудің қажеті жоқ, себебі олар құрылғыға тікелей зақым келтірмейді, сондықтан да тұрақты ұжымы бар қосалқы стансаларда қалыпты режімі бұзылған жағдайда ереже бойынша тек қана қосалқы стансаның ұжымына ескерту сигналын берсе жетеді. Қосалқы стансаларда тұрақты қызмет етуші ұжымсыз және кейбір жағдайда қосалқы стансаларда тұрақты қызмет етуші ұжыммен бірақ белгілі бір уақыт ұстамымен, құрылғыны сөндіреді.
Сонымен, релелік қорғаныстың екінші мақсаты болып – құрылғылардың қалыпты режімінің бұзылу себебін, апатқа әкелуге болатын және қызмет етуші ұжымының ескерту сигналдарын көрсетуі арқылы немесе құрылғыны белгілі бір уақыт ұстамымен сөндіруі болып табылады. ТПЕ-нің талабы бойынша электр стансалардың күштік құрылғылары, қосалқы стансалары және де электр желілері ҚТ-дан және қалыптан тыс жұмыс режімдері бұзылуынан релелік қорғаныстағы құрылғылармен қорғалынуы қажет. Релелік қорғаныс құрылғысы әруақытта қосылу түрінде болуы қажет, әрекет етуші принциптері мен талаптары бойынша жұмыстан шығуы, энергия жүйесінің жұмыс режімі және іріктелгіштік талаптары сияқты құрылғыларынан басқа жағдайда да қосылулы күйінде қалуы керек. Апаттық мен ескерту сигналдарын беретін құрылғылар әрекет етуге әрдайым дайын болулары қажет. Өзінің релелік қорғаныс деген аты «реле» деген негізгі қорғаныс жүйесіндегі элементінен пайда болған. Тарихшылардың айтуы бойынша релені бірінші болып орыс ғалымы П.Л.Шиллинг құрған. Біріншілікке атақты физик Генри таласады, ол 1835ж. релені құрастырады. 1837ж. құрылғы телеграфта қолданылады, сол үшін де «реле» деген атқа ие болады, француз тілінен «ауыспалы аттар» деген мағынаны білдіреді.
Қазіргі уақытта реле термині автоматты аспаптар мен құрылғылардың кең тобын білдіреді; олар релелік қорғаныстарда, автоматикада, телемеханикада, телеграфтарда, телефондарда және т.б техникаларда қолданылады.
Релелік қорғаныс бөлігінде реле термині негізінде автоматты әрекеттеуші құрылғысын білдіреді; содан шапшандық өзгерісі (релелік әрекет деген сияқты) басқару жүйесіне берілген бақылаушы параметрлердің өзгерулері. Сонымен мысалы, реленің максималды тогы бақылаушы тізбектегі токтың үлкеюі (онда ток орамына қосылған) мәннің берілуіне дейін, ол өшіру тогы өзінің түйісуі арқылы басқару тізбегін тұйықтайды.
Релелік қорғаныс құрылғысы реле жиынтығын білдіреді; аспаптармен мен қосалқы элементтердің бұзылуы пайда болғанда және қалыптан тыс жұмыс режімі кезінде құрылғылар оның өшуіне немесе сигнал беру әрекет етулері қажет.
Релелік қорғаныстың негізгі түрлері:
• Максималды токтық қорғаныс (МТҚ);
• Газдық қорғаныс (ГҚ);
• Дифференциалды қорғаныс (ДҚ);
• Қашықтық қорғаныс (ҚҚ);
• Токтық кесер (ТК);
• Дифференциалды-фазалық қорғаныс (ДФҚ).
Әрекет принциптері мен құрылғылардың бөлек қорғанысы туралы кейінірек қарастырылады.
Релелік қорғаныстың негізгі талаптары:
1.Тезәрекеттілігі;
2.Талғаулығы;
3.Сезімталдығы;
4.Сенімділігі.
Тезәрекеттілігі - бұл қасиет қорғаныстың минималды уақыт төзімділігіндегі бұзылуды сөндіру. Жоғарыда айтылғандай, бұзылған құрылғыны тез арада сөндіру немесе электр қондырғының бөлігі тоқтатылады немесе бұзылудың өлшемін кішірейтеді; бұзылмаған қондырғының бір бөлігін тұтынушыларға қажетті қалыпты жұмысын сақтайды; генераторлардың параллель жұмысының бұзылуын тоқтатады. ҚТ тогының көп ағын кету салдарынан құрылғының бұзылмаған бөліктері, желілер, трансформаторлар бұзылуы мүмкін, олар арқалы ҚТ тогы ағып жатқан кезде термиялық қызу пайда болады.
Талғаулығы дегеніміз - релелік қондырғысының бұзылу орнын табу қасиеті және оны тек қана оған жақын орналасқан ажыратқыштар арқылы өшіруді айтамыз.Сол кезде электрлік қондырғының қалған бұзылмаған бөлігі жұмыс істеу қалпында қалады. Осындай қорғаныс әрекеті талғаулық деп аталады.
Сезімталдық - ҚТ-дағы жүйенің минималды жұмыс режімі бойынша қорғалатын учаскенің соңында іске қосылуы. Дұрыс есептелген қорғаныс берілген электрлік қондырғы немесе электр желісі қалыпты жұмыс режімінің әртүрлі бұзылуы мен зақымдануына қажетті сезімталдыққа ие болуы керек, сонда ол бұзылудың бастапқы кезінде іс-әрекетке қосылып, бұзылу аумағын ҚТ-мен бірге кішірейтеді. Қорғаныстың сезімталдығы сонымен бірге аралас учаскілерінің бұзылуы кезінде қамтамасыз етуі қажет.
Қорғаныстың сезімталдығы сезімталдық коэффициентімен бағаланады, ол қадағалайтын учаскенің соңындағы ҚТ-дағы минималды мәнінің қорғаныстың тағайыншама мәніне қатынасымен анықталады . Сезімталдық коэффициенттері ПУЭ-де ортақтасады, олардың нормалық мәні ҚТ үшін қорғалатын аумағында =1,5, резервтік аумағында =1,2, ал тезәрекеттік дифференциалды қорғаныстар үшін =2 болуы қажет. Қорғаныстың қосу тогы ҚТ тогынан төмен болуы керек, ол сезімталдық коэффицентінің мәнімен анықталады. Сондай-ақ , кедергі мен кернеу бойынша тағайыншамалары қосу кедергі мен кернеу параметрлерінен үлкен болуы қажет. Сезімталдық коэффиценті реленің, параметрлердің есептеулерінің қателігін, ҚТ жерінің және электр доғаның өтпелі кедергісін есепке алады.
Сенімділік -бұл қорғаныс қасиеті, барлық пайдалану кезең бойымен өз функциясын міндетті түрде орындауын айтамыз. Қалыпты жұмыс режімінің бұзылған кезінде немесе зақымдалғанда қорғаныстың көмегімен сөндіргіштер әрдайым дұрыс өшірілуі қажет. Қорғаныс құрылғысының талап ету жағдайы релелік қорғанысының жоспарлы тексеруімен қолданылады, олардың пайда болған ақауларын тауып, жою керек. Қазіргі уақыттағы микропроцессорлар мен микроэлектрондық қорғаныс құрылғыларында автоматтық және тесттік тексеру жүйелері бар, олар пайда болған зақымдануды тауып және соның алдын алуын қадағалайды. Мұндай тексерулердің қадағалау тереңдігі биік, бірақ 100٪ аспайды. Сондықтан да тесттік тексеру мен автоматтық бақылау жоспарлы тексеруді талап етпейді, бірақ заттық құрылымға сәйкес жиілікті және олардың жасау көлемін кішірейтеді. Келешекте сенімділікті көтеру үшін алыстағы немесе жақындағы резервтеу принципі қолданылады. Жақындағы резервтеу екінші резервтік қорғанысымен жалғану құрылғысымен жүзеге асырылады, ал сөндіргіштің істен шығуын резервтеу үшін - арнайы резервтеу құрылғысы қарастырылған (УРОВ). Алыстағы резервтеу кезінде қорғаныс пен сөндіргіштің істен шығуы жоғарыдағы алдыңғы элементтегі резервті қорғаныс арқылы резервтенеді. Алыстағы резервтеуді бірнеше жағдайларға қолдану өте қиын, керек болса болуы да мүмкін емес. Сол себептен ПУЭ қорғаныстары бар желілер, олардан қоректенетін аралық шықпалары бар трансформаторлар, сонымен бірге қосалқа стансалардың фидерлердің кірістері, олар шығатын төмен- орта вольтты шиналар, алыстағы резервтеуден бас тартады. Егер мұндай резервтеу болмаған жағдайда, резервтеуі жоқ қорғаныстардың істен шығуы өте ауыр жағдай тудырады: бұл шиналардың және қоректену қосалқы стансалардағы трансформаторлардың, ұзын шығыс желілердің жануына әкеліп соғады. Сондықтан да жақындағы және алыстағы резервтеуге толықтыру әдістерін қолдануға талпыну қажет және одан тек қана егер ол толығымен техникалық мүмкін емес болғанда ғана бас тарту керек.
Релелік қорғаныстың басты органдары. Релелік қорғаныс құрылғылары келесі бөліктерден тұрады:
• іске қосу органдардан;
• өлшеу органдардан;
• логикалық бөлімінен;
• орындау бөлімінен;
• беруші бөлімінен.
Іске қосу органы тікелей және үздіксіз қорғалатын жабдықтың жұмыс режімі мен ҚТ пайда болғанда және қалыптан тыс жұмыс режімі кезінде әсер етеді. Іске қосу органдары ток, кернеу, қуат релелері және т.б. көмегімен орындалады.
Өлшеу органдарының басты талабы, орнын, бұзылу жағдайын және қорғаныстың керекті әрекетін қолдануын анықтау болып табылады. Өлшеу органы да ток, кернеу, қуат релелері және т.б. көмегімен орындалады. Іске қосу және өлшеу органдардың функциялары біріктірілуі мүмкін. Логикалық бөлімі жүйеден тұрады, ол іске қосу органмен жіберіледі, ал өлшеу органының ұзақтық пен жалғасымды әрекеті болған себептен, сөндіргіштердің өшуі лезде немесе белгілі бір уақыт ішінде болады. Логикалық бөлімі негізінен уақыт элементінен (таймерден), логикалық элементтен, үзілістік және көрсеткіштік реледен тұрады. Орындаушы бөлімі сөндіргіштердің өшу әрекетін орындайды немесе басқа сыртқы құрылғылардың тигізетін әсерін қадағалайды. Беруші бөлімі кейбір қорғаныс түрлерінде қолданылады.
Негізгі әдебиеттер 1 [62-98, 140-248]
Қосымша әдебиеттер 2 [188-282]
Бақылау сұрақтары:
Релелік қорғаныстың негізгі түрлері қандай?
Релелік қорғаныстың негізгі мақсаты немен байланысты?
Релелік қорғаныстың негізгі талаптары қандай?
Талғаулық дегеніміз не?
Релелік қорғаныстың басты органдары қандай?
Релелік қорғаныстың орындалу принциптері қандай?
Салыстырмалы талғаулығы бар қорғаныс дегеніміз не?
Талғаулығы жоқ қорғаныстар дегеніміз не? Оның ерекшеліктері.
Абсолюттік талғаулы қорғаныстың әрекеттік принціпі қандай?
12 дәріс конспектісі.
Дәріс тақырыбы: Тарату тораптарының релелік қорғанысының сұлбалары. Жоғары және асажоғары кернеудегі күштік және коммутациялық құралдардың конструкциялық ерекшеліктері. Жоғары жиілікті қорғаныстар туралы жалпы түсінік.
Токтық қорғаныстар. Электрэнергетикасы жүйелерінің элементтерінде – генераторларда, трансформаторларда, электр беріліс желілерінде және электр қозғалтқыштарында – токтық, токтық бағытталған, қашықтық, дифференциалды қорғаныстар, сонымен бірге кернеудің максималь және минималь қорғаныстары қолданылады. Осы элементтерде автоматиканың сәйкестендірілген құрылғылары қарастырылады. Релелік қорғаныс және автоматика тығыз байланыса отырып, бір-бірін толықтырады, схемадағы параметрдің таңдалуына әсер етіп, жалпы тізбек құрайды. Біріншіден, бұл релелік қорғаныс пен АПВ және АВР құрылғыларына тән.
Электр энергетикасы жүйесінің қорғалатын элементінің ерекшелігі сөзсіз, қорғаныс және автоматика схемаларына әсер етеді, олардың параметрлерінің таңдалуында, бірақта бұл құрылғылардың әрекет принциптері өзгеріссіз қалады. Сондықтан ең алдымен релелік қорғанысты және автоматиканың жеке элементімен оқып танысу үшін, осы құрылғылардың әрекет принциптерімен танысу қажет.
Токтық деп, қорғаныс элементі бойынша өтетін токпен шағылысатын, талдаулығы бар қорғаныстарды айтады.
Токтық бағытталған деп, талдаулығы бар, қорғаныстардың қосылған орнындағы ҚТ ток пен қуат бағытымен (белгісімен) шағылысатын, қорғаныстарды айтады. Сол себептен екінші қорғаныстың бірінші қорғаныстан айырмашылығы қосымша атқарушы органы (АО) бар, ол қуаттың бағыттаушы органы деп аталады. Токтық қорғаныстар кез келген электр энергетика жүйесінің элементтерінде қолданылуы мүмкін (желілерде, трансформаторларда, қозғалтқыштарда т.б.), токтың бағытталған - желілерде, трансформаторларда және т.б. жағдайларда. Кейбір кездерде, мысалы, желілерде, қорғаныстардың екі түрі де бір мезгілде қолданылады, бірақ қорғанылатын элементтерінің әр түрлі жақтарында. Берілген жағдайда, олардың жұмысы желілердің қорғаныстарына құпталған болып қарастырылады. Алдын ала орнатылған шамадан ток асқанда қорғаныстар іске қосылады (максималь қорғаныстары). Жалпы жағдайда, олар уақыт ұстамасы i=(l) саттылы, баяулы (тәуелді) немесе құрамалық сипаттамасымен орындалады, мұндағы 1 – қорғаныс қосылған орнынан ҚТ нүктесіне дейінгі ара қашықтық.
Uном≥ 35-110 кВ желілер үшін қорғанысы әдетте сатылы i=(l) сипаттамаға ие, кернеуі төмен желілерде көбінесе басқа сипаттамалар қолданылады, олар ток органын арнайы құру арқылы орындалады. Uном≥ 35 кВ жағдайда токтың АО үшін екі фазадағы толық токтары қолдынылады (мүмкіндігі болғанша бір жердегі зақымданудан қорғау үшін). Uном≥ 35-110 кВ желілер үшін қорғаныстар көбінесе жерге тұйықталуларды жою үшін арналады және де нөлдік реттегі қорғаныстар ретінде орындалады; АО-дағы Iр=ЗIо тогын алу үшін ток трансформаторлары үш фазада болуы тиіс. Кей кезде АО схемалары мен басқа да симметриялық құраушыларға қосылатын боп қолданылады, сонымен қатар кернеу қосымша АО-ы бар. Сатылы i=(l) сипаттамалары бар қорғаныстар типтік болып табылады.
Қорғаныстың немесе оның жеке сатыларының іске қосылуы IЗ тогы деп, әдетте желінің фазаларындағы минималь тогын атайды, егер қорғаныс іске қосылса.
Бірінші кезекте токтық қорғанысының әрекеті мысал ретінде оны бір жақтан қоректенетін радиалдық желіде қарастырылады (12.1, а суретте). Қорғаныс құрылғылары тек қана барлық элементтерінің қоректенетін жағынан қосылады және өздерінің сөндіргіштерін өшіруге әрекеттеуі мүмкін. Уақыт ұстамдылықтары мысалдық 1; 2 және 3 сипаттамалары 12.1, б суретінде көрсетілген.
Қорғаныстың ІІ және ІІІ сатыларының өз аумағы үшін резервтік ретінде үзікпен 12.1,б суретінде көрсетілген. Қуаттың бағыттау органы, төменде қарастырылғандай, тек қана сатылардың бөліктерінде қажет болуы мүмкін.

Сурет 12.1 - Бір жақтан қоректенетін радиалдық желідегі токтық қорғанысты орналастыру және олардың уақыт ұстамаларының сатылы сипаттамаларын мысалдық таңдау
Анықталуды талап ететін қорғаныстардың негізгі параметрлері болып, іске қосылуы токтары мен жеке сатылардың уақыт ұстамалары, табылады. Сонымен қатар қорғаныс зоналары және жеке сатылардың сезімталдық коэффициенттері анықталады. Қарастыруды соңғы (үшінші) сатыдан бастауы қажет, себебі олар дербестік қорғаныстар ретінде қолданылады. Толық ток фазаларына қосылған кезде олар токтық максималь қорғаныс деп, ал оны қуатты бағыттау органымен қосымшаласа – максималь токтық бағытталған қорғаныс деп атайды.
Бірінші кезекте токтық бағытталған қорғаныстың әрекетін екі жақтан қоректенетін бөлек желілердің тізбектерін қорғау үшін қарастырайық (12.2 сурет) 1—6 қорғаныстар, сөндіргіштер сияқты, қорек көздері бар, А және Г қосалқы станцияларды байланыстыратын участкелердің екі жағынан қосылуы қажет. Алғашқы екі сатысы участкенің барлық ұзындығын қорғау үшін қажет, ал үшіншісі – аралық участкелердегі ҚТ ажыратуды және алғашқы екі сатылардың аумақтарындағы әрекеттерін резервтеу үшін.
6858008382000
12.2 сурет - Екі жақтан қоректенетін желілердің тізбегі
Уақыт ұстамасыз токкесер. Токтық қорғаныстың бірінші сатыдағы (келесіде біз оны токкесер деп атаймыз) талғаулылық әсері оның іске қосылудағы ҚТ-дың максималь тогынан жоғары қабылдау арқылы қол жеткізеді. Қысқа тұйықталу кезінде қорғаныстың әрекеті, тораптағы ҚТ-дың, сондай-ақ қорғаныстағы да қысқа тұйықталу тогының қорек көзіне жақындаған сайын өсуімен, қамтамасыз етіледі (12.3 сурет). 12.3,а суретте 1 және 2 қисықтар қысқа тұйықталу тогының максималь және минималь режімдегі өзгеруін көрсетеді. Кейбір кездерде бір трансформаторды қоректенетін радиалдық желілердегі токкесер арқылы бүкіл желіні қорғауға болады, егерде оның іске қосылуын трансформатордағы зақымдануларды ұйғарсақ (12.3,б сурет).

Сурет 12.3 - Іске қосу тогын таңдау және уақыт ұстамасыз токкесер қорғанысының қорғаныс аумағын анықтау
Негізгі әдебиеттер 1 [62-78, 140-248]
Қосымша әдебиеттер 2 [8-32]
Бақылау сұрақтары:
1. Токтық қорғаныс дегеніміз не?
2. Токтық бағытталған қорғаныс дегеніміз не?
3. Максималь токтық қорғанысын түсіндіріңіз.
4. Уақыт ұстамасымен токтық қорғаныс туралы түсінігіңіз.
5.Бейтараптама оқшауламаланған тораптағы бір фазалы жерге тұйықталуды түсіндіріңіз.
6.Жабдықтың асқын жүктемесі деген не?
7. Токтық дифференциалды қорғаныс дегеніміз не?
13 дәріс конспектісі.
Дәріс тақырыбы: Апатқа қарсы автоматика көмегімен апаттық бүлінулердің дамуының алдын алу, апатқа қарсы автоматиканың қызметтік мақсаты. Апатқа қарсы автоматты басқару жүйесінің құрылымы. Апатқа қарсы автоматиканың техникасы.
АСДУ негізгі мақсаттарының бірі апаттардың алдын алу үшін апатқа қарсы басқару және ЭЭЖ немесе оның жеке бөліктерінің жұмыстарының апаттарының салдарын жою болып табылады.
Қазіргі уақытта мұндай басқару үшін апатқа қарсы автоматиканың бірқатар құрылғылары жобаланған. Бұл тапсырманы шешу үшін барлық энергожүйелерде апатқа қарсы автоматика жүйесі енгізілген. Оның схемасы 13.1. суретте көрсетілген. Апатқа қарсы жүйенің әр элементіне қойылатын талаптарға сай оның құрылымын үші ішкі жүйеге бөлуге болады:
ескертуші
локализациялаушы
қалпына келтіруші
Ескертуші ішкі жүйе апаттық жағдайларды анықтау мен олардың таралуына жол бермеу үшін керек. оның құрамына кіреді:
Релелік қорғаныс. Апаттық жағдайларды анықтайды, апатқа қарсы автоматиканың басқа құрылғыларына сигнал береді; жүйенің белгілі бір участогы үшін немесе белгілі бір апат түрі үшін жауап беретін көптеген элементтерден тұрады.
автоматты қайта қосу (АҚҚ); бұл құрылғы бір элементте апаттық жағдай орын алып, ол өшірілген соң сол құрылғыны қайта қосу арқылы энергожүйенің қалыпты жұмысын қалпына келтіруге тырысады.
синхронды генераторлар қозуын автоматты реттеу (ҚАР); бұл құрылғы генератордың қоздыру тоғына әсер ету арқылы энергожүйе параметрлерін мүмкін болатын шектерде ұстап тұрады.
энергожүйенің параллель жұмысының тұрақтылығының бұзылуын болдырмау автоматикасы (ТББА); құрылғы жүйеаралық байланыс режимі жұмысы мен энергожүйедегі жиілікті үздіксіз бақылап отырады. Бұл оған апаттық жағдай туындағанда турбина жылдамдығын реттегіштерге әсер ету арқылы электр станциялары аралығындағы жүктемені қайта таратады, энергожүйенің немесе оның жекелеген бөліктерінің жиіліктерін реттейді.
Өз кезегінде АНПУ құрамына келесі түрдегі автоматика кіреді. Олар мына жағдайларда жұмыс істейді:
бір немесе бірнеше ЛЭП сөнгенде, яғни белгілі себептерге байланысты жүйеаралық байланыс құрамына кіретін параллель істеп тұрған бір немесе екі ЛЭП сөнгенде; ЭЭЖ бір бөлігінде жиілік төмендеп, екінші бөлігінде жоғарылап, қалыпты режим бұзылғанда АПНУ жиілікті номиналды мәнге қайта келтіру үшін электр станцияларының жүктемелерен қайта таратады.
ЛЭП–ке статикалық артық салмақ түскенде (статикалық артық салмақ түскен кезде жүктемені азайту автоматикасы), бұл жағдайда АПНУ ЭЭЖ жұмысының статикалық тұрақтылығын сақтауға тырысады;
ЛЭП–ке динамикалық артық салмақ түскенде (статикалық артық салмақ түскен кезде жүктемені азайту автоматикасы), бұл жағдайда АПНУ ЭЭЖ жұмысының динамикалық тұрақтылығын сақтауға тырысады;
Генераторлар сөнгенде (генераторлар сөнгенде салмақты азайту автоматикасы), яғни белгілі себептерге байланысты генераторлар сөніп, ЭЭЖ жиілік төмендегенде АПНУ осы генераторлар жүктемені басқа электр станцияларына таратады;
Жақын немесе ұзақ қысқа тұйықталулар кезінде (қысқа тұйықталулар кезіндегі жүктемені азайту автоматикасы), бұл жағдайда АПНУ электр станцияларының генераторларына түсетін жүктемені азайту арқылы динамикалық тұрақтылықты сақтауға тырысады.
Өз мақсаттарын орындау барысында АПНУ әсер етуі мүмкін:
генераторларды сөндіруге;
қысқа (импульсті) немесе ұзақ уақытқа турбиналарға түсетін жүктемені азайтуға;
тұтынушыларға баратын жүктеменің бір бөлігін сөндіруге;
гидрогенераторлардың жиіліктік қосылуына және олардың синхронды компенсатор режимінен белсенді қуат генерациясы режиміне өтуіне;
гидро– және турбогенераторларды өндіруге;
агрегаттардың электрлі тежелуіне;
шунттаушы реакторлардың сөнуіне;
бойлық және ендік компенсация құрылғыларын жылдамдатуға;
генераторлар қозуын жылдамдатуға (форсировкалау);
генераторлар кернеуі бойынша АРВ құрылғысының өзгеруіне.
Егер ескертуші ішкі жүйенің автоматикасы апатты жоя алмаса ішкі жүйенің локализациялаушы және қалпына келтіруші автоматикасы пайдаланылады.
Локализациялаушы ішкі жүйе құрамына кіреді:
энергожүйенің немесе оның бір бөлігінің асинхронды режимін жою автоматикасы (АРЖА); бұл құрылғы тоқ немесе белсенді қуат бойынша ӘБЖ–дегі артық жүктемені қадағалайды, жүйеаралық ӘБЖ–ді шектейтін түйіндер арасындағы фазалар айырмашылығын бақылайды, генераторлар роторларының жылдамдығында, сәйкесінше ЭЭЖ жиіліктерінде үлкен ауытқулар болғанда АЛАР электр станцияларының генераторларына түсетін жүктемені азайтады;
кернеу төмендеуін шектеу автоматикасы; кернеу қалыпты шектен төмендеп кеткен жағдайда бұл құрылғы генераторлар қозуын автоматты реттегіштерге (АРВ), синхронды компенсаторларға, қуат ағымы аз болатын СВН, УВН ЛЭП–гі кернеуді төмендету үшін қосылатын шунттаушы реакторлардың сөнуіне де әсерін тигізеді;
кернеу жоғарылауын шектеу автоматикасы; кернеу қалыпты шектен жоғарылап кеткенде құрылғы генераторлар қозуын автоматты реттегіштерге (АРВ), синхронды компенсаторларға және шунттаушы реакторлардың қосылуына (АОСН–ға қарсы әрекет) әсер етеді;
1- кезектік автоматты жиілік салмағын азайту; бұл құрылғы жиілік қалыпты жағдайдан төмен түсіп кеткенде энергожүйе жүктеменің бір бөлігін сөндіреді (әдетте бұл электр энергиясымен жабдықтау сенімділігінің ІІІ санатына жататын тұтынушылар), яғни жиілікті реттеудің басқа мүмкіндіктері болмағанда.
Асинхронды режимді жою автоматикасына келесі функциялар жүктеледі:
ЭЭЖ бөлу;
Синхронды жұмыстан шығып қалған энергожүйе бөліктерін ресинхронизациялау;
Жеке жұмыс істейтін ЭЭЖ бөліктерін кейін ресинхронизациялау үшін ЭЭЖ–ні алдын ала бөлу.
Қалпына келтіруші ішкі жүйе құрамына кіреді:
2 - кезектік автоматты жиілік салмағын азайту, яғни 1- кезектік автоматты жиілік салмағын азайтудың энергожүйедегі жиіліктің төмендеуінің алдын алу мүмкіндігі болмаған кезде;
кернеу бойынша автоматты қайта қосылу; бұл құрылғы энергожүйенің АОСН өшірген элементтерінің жұмысын қалпына келтіреді;
жиілік бойынша автоматты қайта қосылу; бұл құрылғы АЧР сөндірген тұтынушыларды электр энергиясымен жабдықтауды қалпына келтіреді.
Сонымен қатар біріккен ЭЭЖ құрамында бар:
1. жиілік төмендеуін шектеуші автоматика, ол келесі функцияларды атқарады:
– автоматты жиілік салмағын азайту;
кернеу мен жиіліктің шектен тыс көп мөлшерін болдырмау үшін жергілікті жердегі үлкен дефициттер кезінде қосымша жүктемені азайту;
белсенді қуат резервтерін мобилизациялау;
балансталған жүктемені генераторлар немесе электр станцияларын бөлу, электр станциясының өз қажеттіліктерін қоректендіру үшін генераторлар бөлу;
жиілік қалпына келгенде электр энергиясынан ажыратылған тұтынушыларға қайта энергия беруді қалпына келтіру.
жиілік жоғарылауын шектеуші автоматика жиілік қалыпты деңгейден көтеріліп кеткенде электр станциясының генераторларын сөндіреді.
құрылымды салмақтан арылту автоматикасы бақылаудағы құрылымда салмақ артық болып кеткен жағдайда тоқ күшін төмендетеді; артық салмақ күшіне байланысты АРО:
турбинаға түсетін жүктемені азайтады, электр станциясының генераторларын сөндіреді;
жүктемені өндіреді;
желіні бөледі;
артық жүктемені түскен құрылымды сөндіреді.
Негізгі әдебиеттер 5 [402-489]
Қосымша әдебиеттер 2 [228-382]
Бақылау сұрақтары:
Апатқа қарсы автоматиканың техникасы?
Кернеу төмендеуін шектеу автоматикасы?
Асинхронды режимін жою автоматикасы?
Апатқа қарсы автоматиканың қандай түрлері болады?
Генераторлар қозуын жылдамдатуға не қолданады?
Жиілік жоғарылау мен төмендеуінен шектеуші автоматика?
14 дәріс конспектісі.
Дәріс тақырыбы: Өндірілмейтін энергоресурстарды пайдалану - жел, күн сәулесі, мұхиттар энергиясы, термальдік сулар.
Жер шарының жел энергоресурсы, Қазақстанның жел кадастрі, желэлектрстанция конструкциясы және принципиалды сұлбасы.
1. Желдік энергиясы.
Жел энергиясының қорлары планетамыздың барлық өзендерінің гидроэнергиялар қорынан жүз есе асып түседі. Жерде жел әрдайым және барлық жерде соғып тұрады – жазғы күнде тамаша салқындық тудыратын жеңіл (жай) желден, санаусыз борандар мен күйзелістер алып келктін күшті дауылға шейін. Біздің еліміздің кеңістігінде соғатын жел оның электрэнергия барлық қажеттілігін оңай қанағаттандыра алар еді. Климаттық жағдайлар жел энергетикасын үлкен орасан територрияда дамуына мүмкіндік береді. Біздің батыс шекарадан Енисей жағалауларына дейін. Солтүстік Мұзды мұхит жағалауының жанындағы солтүстік аудандары жел энергиясына бай, ол әсіресе осы бай аймақтарда тұратын батыл адамдарға өте қажет. Біздің \ кезде желді қолданушы қозғалтқыштар энергияға әлемдік мұқтаждықтың мыңнан бірін ғана жабады.
2. Геотермалық энергия.
Жердің энергиясы – геотермиалық энергетика жердің табиғи жылуын пайдалану кезінде неізделеді. Жер қабатының жоғары бөлігінің 1 км тереңдікке есептегенде 20–30 °С-ға тең темиялық градиенті және 10 км тереңдікте дейінгі жер қойнауында құралған жылудың мөлшері (бетінің температурасын есептегенде), шамамен 12,6.1026 Дж –ге тең. Бұл қорлар 4,6·1016 т көмірдің жылу құрамына эквивалентті (көмірдің 27,6.109 Дж/т-ға тең орташа жану жулуының қабылдай отырып), ол барлық техникалық және экономикалық түрде алынатын әлемдік көмір ресурстарының жылу құрамынан кем дегенде 10 мың есе асып түседі. Алайда жердің жоғары бөлігіндегі геотермиялық жылу оның негізгі әлемдік энергетика проблеммаларын шешу үшін өте шашратылған. Өнеркәсіп пайдалануға жарамды ресурстары электрлік энергияның немесе жылуды өңдіру мақсатында пайдалануға жеткілікті нақты көлеммен температурадағы өңдеу үшін мүмкін тереңдікте топталған геотермиялық энергиялардың жеке кенорындарын беру.
3. Құйма мен ағыстар энергиясы.
Адамдар ғасырлар бойы теңіз ағыстары мен тасқын себептерін ойлап келді. Қазір біз дәлелді түрде білеміз, ірі табиғат құбылысы – теңіз суларының ритмдік қозғалысын Күн мен Айдың тартылыс күштері тудырады екен. Күн Жерден 400есе ары орналасқандықтан, Айдың өте аза массасы жер суына екі есе күштірек, Күн массасына қарағанда әсер етеді. Сондықтан жауапты рольде тасқын ойнайды, ол Айдан (айдың тасқыны) пайда болады. Теңіз кеңістіктеріндегі тасқындар судың ағуымен теориялы түрде 6 сағ 30с сайын кезектесіп тұрады. Егер Ай, Күн және Жер бір түзуде орналасса, Күн өзінің тартылуын Айдың әсерін күшейтеді, және сонда күшті тасқын басталады. Күн Жер-ай кесіндісіне тік бұрышпен тұрған кезде, әлсіз тасқын басталады.(квадратуралы немесе аз сулы) Кұшті мен жай тасқындар жеті күн сайын кездесіп тұрады.
Алайда тасқын мен ағыстың шын жүруі өте күрделі. Оған аспан денелерінің қозғалу еркшеліктері, жағалау сығының сипаты, су тереңдігі, теңіз ағыстары мен жел әсер етеді.
Ең биік және күшті тасқын толқындары майда немесе тар шығанақтарда немесе теңізбен мұхиттарға құйылатын өзен сағаларында пайда болады. Мұхиттың тасқын толқыны Ганга ағысының қарама-қарсы оның сағасының 250 км қашықтыққа жүреді. Атлант мхитының тасқынды толқыны Амазонка бойымен жоғары 900 км-ға таралады. Жабық теңіздерде, мысалы Қара немесе Жерортаның, биіктігі 50-70 см кіші тасқын толқындары пайда болады.
4.Теңіз ағысының энергиясы.
Мұхиттармен теңіздерде жинақталған теңіз ағыстарының кинетикалық энергиясының таусылмайтын қорларн суға жүктелген құбырдың (атмосфераға «жүутелген» жел диірменіне ұқсас) көмегімен механикалық және электрлі энергияға айналдыруға болады.
Маңызды және өте танымал теңіз ағысы – Гольфстрим. Оның негізгі бөлігі Флорида мен Бигама аралдары арасындағы Флорида бұғазы арқылы өтеді. Ағыстың ені 60 км, тереңдігі 800 м-ге дейін, ал көлденең қимасы 28 км2. Жылдамдығы 0,9 м/с осындай су ағынын алып жүретін Р энергиясын мына формуламен беруге болады [pic] (ватпен), мұнда т–су массасы (кг), р–су тығыздығы (кг/м3), А–сечение (м2), v– жылдамдығы (м/с). Сандарды орнына қойып аламыз [pic].
Егерде біз осы энергияны толығымен пайдалана алғанымызды, ад 1000 МВт-ң 50 ірі электр станция энергияларының соммалы энергиясына эквивалентті. Бірақ бұл сан атза теориялық түрде, ал іс жүзінде пайдалануға тек осы энергия ағыстың 10% -ін ғана есептеуге болады.
Қазіргі уақытта бірқатар елдерде, және бірінші кезекте Англияда, теңіз толқындарының энергиясын пайдалану бойынша жұмыстар жүргізлуде. Британ аралдарында өте ұзын жағалау сызықтары бар, теңіздің көп жерлерінде ұзақ уақыт бойы толқынды болып тұрады. Ғалымдардың бағасы бойынша, теңіз толқындарының энергиясы есебінен ағылшын територриясындағы суларды 120ГВт-қа дейінгі қуатты алуға болар еді, ол Блитандық орталық электроэнергетикалық басқармаға жататын барлық электростанция қуатынан екі есе көп.
Теңіз толқынын пайдалану жобаларының бірі тербелісті су бағаны принципіне негізделген. Түбі жоқ, жоғарыда тесіктері бар алып «қораптардаа » толқын әсерінен су деңгейі бір көтеріліп, бір түседі. Қораптағы су бағанасы поршень түрінде әсер етеді: ауаны сорып алып, оны құбыр қалақтарына жинайды. Мұндағы басты қиыншылық қораптағы ауа мөлшері бар құбырдың жұмыс дөңгелектерінің инерциясын инерция есебінен турбиналы біліктердің тұрақты айналу жылдамдығы теңіз бетіндегі жағдайдың кең диапазонында сақталып қалатындай келісу болып табылады.
5. Күннің энергиясы.
Барлық келтірілген мысалдарда күн энергиясы жанама түрде, көптеген аралық айналымдар арқылы қолданылады. Осы айналымдарды жою мен жерге құлайтын жылу мен жарық сәулелерін тікелей механикалық немесе электрлі энергияға түрлендіру тәсілдерін табу қызықты болар еді. Не бары үш күнде Күн Жерге сонша энергия жібереді, қазба отындарының барлық қорларында қанша энергия болса, ал 1с-1700млрд.Дж. осы энергияның көп бөлігін шашыратады немесе атмосфера жұтып алады. Әсіресе аспандар және оның үштен бір бөлігі ғана жер бетіне жетіп келеді. Күн жіберетін барлық энергия Жер алатын оны бөлігінен 5 млр.есе көп. Бірақ тіпті осындай болмашы шама лаынғанмен бірге барлық қалған қореккөзі беретін энергиядан 1600 есе көп. Бір көлдің бетіне түсетін күн энергиясы ірі электростанция қуатына эквивалентті.
Бүгінде күн сәулесін электр энергиясына түрлендіру үшін біз екі мүмкіншіліктермен қарастырамыз: күн сәулесін электр энергияны дәстүрлі тәсілдермен (мысалы, турбогенератор көмегімен) өңдеп шығарудың отын көзі ретніде пайдалану немесе күн энергиясын күн элементтерінде электр тогына тікелей түрлендіру. Екі мүмкіндікті де іске асыру масштабтарында күн энергиясын айна көмегімен оны концентрацияланған кейін қолданады – заттарды балқыту, суды дистиляциялау, жылыту, қыздыру және т.б. үшін.
Күн сәулесінің энергиясы үлкен аудан да тармақталғандықтан, (басқаша айтсақ,тығыздығы төмен),күн энергиясын пайдаланудың кез-келген қондырғысында жеткілікті бетті жинаушы құрылғысы(коллектор)болуы тиіс.
Мұндай түрдегі қарапайым құрылғы-жалпақ(жазық)коллектор; іс жүзінде бұл төменнен жақсы изолирленген қара плита.Ол шынымен немесе жарықты өткізетін,бірақ инфроқызыл жылу сәулесін өткізбейтін пластмассамен жамылған.
Әйнек арасындағы кеңістікте көбінесе қара құбырларды орналастырады,ол арқылы су,май,сынап,ауа, күкірт ингидриді және т.б.өтеді.Күн сәулесі,айна немесе пластмасса арқылы коллекторға өте отырып, қара құбырмен плитамен жұтылады және құбырлардағы жұмыс затын қыздырады.Жылу сәулесі коллектордан шыға алмайды, сондықтан ондағы температура қоршаған орта температурасына қарағанда едәуір жоғары (200-500°С).Бұл кезде бу эффектісі деген пайда болады. Қарапайым бау парниктері,іс жүзінде, өзінше күн сәулесінің жай коллекторларын береді. Бірақ тропиктен алыс болған сайын, көлденең коллектор соншалықты аз тиімді, ал оны Күннің ізімен бұру өте күрделі және қымбат. Сондықтан мұндай колекторлар, ереже бойынша, нақты тиімді бұрышпен оңтүстік ке қарай орнатылады.
Өте күрделі және қымбат тұратын коллектор ойыс айналар болып табылады, ол түскен сәулелерді шамамен нақты геометриялық нүктесі – фокусқа аз көлемде шоғырлайды. Айнаның шағылысу беті металданған пластмассадан жасалған не үлкен парабалалық негізгі бекітілген көптеген кішкентай жазық айналардан құралған.
Арнайы механизмдердің арқасында мұндай типтегі коллекторлар әрдайым Күнге бұрылып қойылған – бұл мүмкіндігінше үлкен мөлшердегі күн сәулесін жинауға мүмкіндік береді. Айналы коллекторлардың жұмыс кеңістігінде температурасы 3000°С және одан жоғары.
Күн энергетикасы энергия өндірісінің ең көп материал сиымды түріне жатады. Күн энергиясын үлкен масштабты пайдалану өзінен кейін материалдарға тапшылығы зор болады, ал сәйкесінше, шикізатты өндіру оны байыту үшін, гелиостарды, коллекторларды, басқа аппараттарды даярлау, оларды тасымалдау үшін материалдарға тапшылыққа душар болады. Күн энергетикасының көмегімен жылына 1 МВт электр энергиясын өндіру үшін сағатына 10 000-нан 40 000-ға дейін адамдар қажет болады. Дәстүрлі энергетикадағы органикалық отынды бұл көрсеткіш сағатына 200-500 адамды құрайды.
Күн сәулесімен туған электр энергиясы әлі де дәстүрлі тәсілдермен алынғанға қарағанда сонша қымбатқа түседі. Ғалымдар тәжірибелі қондырғылармен станцияларда жүргізетін эксперименттер тек қана техникалық емес, және экономикалық проблемаларды шешіп беретініне сенеді. Бірақ, сонда да, күн энергиясын түрлендіргіш – станциларды құруда және жұмыс істеп жатыр.
7. Сутекті энергетикасы.
Сутегі ең қарапайым және ең жеңіл химиялық элемент, оны тамаша отын түрі деп санауға болады. Ол суы бар жердің барлық жерде бар. Сутегіні жандырған кезде су бөлінеді, оны қайтадан сутегі мен оттегіге айырсаң болады,және де буы процесс қоршаған ортаға еш зиян тигізбейді. Сутегі жалыны атмосфераға кез-келген басқа отын түрлерін жандыратын өнімдерді түзбейді, көмірқышқыл газды, көміртегі тотығы, көмірсутектерді, күл, органикалық перекистер және т. б. Сутегінің жылулық қабілеті жоғары: 1кг сутегіні жандырған кезде-тек 47ДЖ жылу бөлінеді.
Сутегіні табиғи газ сияқты құбырдың бойымен тасымалдауға және үлестіруге болады. Отынды құбырмен тасымалдау-энергияны ұзаққа берудің ең арзан түрі.
Желілеріне қарағанда аз жер алаңын алады. Сонымен қатар құбырлар жердің астынан төселеді, ол ландшафты зақымдамайды. Энергияны газ тәріздес сутегі түрінде диаметрі 750 мм құбыр арқылы 80 км жоғары қашықтыққа беру сол мөлшердегі энергияны жерасты кабелі бойынша айнымалы тоқ түрінде беруге қарағанда арзанға түседі450км-ден үлкен қашықтыққа сутегінің құбырлы тасымалдануы тұрақты ток электр берілісінің әуе желісін пайдалануға қарағанда арзан.
Сутегі-синтетикалық отын. Оны көмірден, мұнайдан, табиғи газдан не суда жаю жолымен алуға болады. Бағамаларға сәйкес, қазір әлемде шамамен жылына 20 млн сутегі өндіріліп, пайдалануда. Бұл мөлшердің жартысы аммиак пен тыңайтқышты өндіруге жұмсалады, ал қалғаны-металлургиядағы азтәрізді отыннан көмірмен басқа отындарды гидрогенизациялау үшін күкіртті жою үшін жұмсалады. Қазіргі экономикада сутегі энергетикалық шикізат емес, химиялық болып қалады.
Қазір сутегіні негізінде (шамамен 80%) мұнайдан өндіреді. Бірақ бұл энергетика үшін үнемсіз процесс, өйткені осындай сутегіден алынған энергия бензинді жаққан кездегі энергияға қарағанда 3,5 есе қымбатқа түседі. Одан бөлек мұндай сутегінің өзіндік құны әрдайым, мұнайдың бағасы өскен сайын өсіп тұрады.
Сутегі көптеген өнеркәсіп саласында химиялық шикізатта бола алады, мысалы тыңайтқыштар мен азық-түлік өндірісінде, металлургия мен мұнай химиясында. Оны жергілікті жылу электрстанцияларныдағы электр энергиясын өндіріп шығару үшін пайдалануға болады.
Негізгі әдебиеттер 5 [379-480]
Қосымша әдебиеттер 2 [232-356]
Бақылау сұрақтары:
Қандай жаңартылатын энергия көздері бар?
2. Дәстүрлі емес энергия көздері дегеніміз не?
3. Жанартылатын энергия көздері қалай аталады?
4. Неліктен сутек жаңартылатын энергия көздеріне жатады?
5. Қандай энергия түрі негізгі жаңартылатын энергия көзі болып табылады?
6. Жер шарының жел энергоресурсы?
15 дәріс конспектісі.
Дәріс тақырыбы: Виндрароторлы электркүштік қондырғылар, ауылшаруашылығындағы автономды тұтынушыларды электрмен жабдықтау, алыс қашықтықтағы объектілерге, жолдарға қызмет көрсету. Қорытынды. Электрэнергетикадағы экономикалық қатынас және энергетикалық ресурстарды рационалді пайдалану
Жел энергиясының қорлары планетамыздың барлық өзендерінің гидроэнергиялар қорынан жүз есе асып түседі. Жерде жел әрдайым және барлық жерде соғып тұрады – жазғы күнде тамаша салқындық тудыратын жеңіл (жай) желден, санаусыз борандар мен күйзелістер алып келктін күшті дауылға шейін. Біз түбінде өмір сүретін әуе окенды әрқашан да тынышсыз.
Біздің еліміздің кеңістігінде соғатын жел оның электрэнергия барлық қажеттілігін оңай қанағаттандыра алар еді. Климаттық жағдайлар жел энергетикасын үлкен орасан територрияда дамуына мүмкіндік береді. Біздің батыс шекарадан Енисей жағалауларына дейін. Солтүстік Мұзды мұхит жағалауының жанындағы солтүстік аудандары жел энергиясына бай, ол әсіресе осы бай аймақтарда тұратын батыл адамдарға өте қажет. Біздің кезде желді қолданушы қозғалтқыштар энергияға әлемдік мұқтаждықтың мыңнан бірін ғана жабады.
Әртүрлі автордың бағалары бойынша, жалпы жел энергетикалық потенциялы 1200 ГВт-қа тең , алайда энергияның бұл түрін жердегі әртүрлі аудандарға пайдалану мүмкіншілігі бірдей емес. Жер бетінен 20-30 м биіктіктегі орташа жылдық жылдамдығы тиісті түрде үлкен болуы қажет. Әуе ағынының орташа жылдық меншікті қуаты шамамен 500 Вт/м2 (бұл кездегі ауа ағынының жылдамдығы 7 м/с) болатын алаңшада орнадасқан жел энергетикалық қондырғы электр энергиясына осы 500 Вт/м2 –ң 175-ін түрлендіре алады.
Қозғалатын ауа ағынының құрамындағы энергия желдің жылдамдығына кубына пропорционалды. Алайда ауа ағынының барлық энергиясы тіпті тамаша құрылғының көмегімен пайдаланыла алмайды. Ауа ағымының энергиясының пайдалы пайдалану коэффициенті териолық түрде 59,3 %-ке тең болуы мүмкін. Практикада, жарияланған мәліметтер бойынша, жел энергиясының максималды ПӘК-і нақты жел агрегатында шамамен 50 %-ке тең, дегенмен бұл көрсеткіш барлық жылдамдықтарда емес, ал тек жобамен қарастырылған тиімді жылдамдық кезінде ғана жетеді. Одан бөлек, әуе ағынының энергия бөлігі мханикалық энергияны электрге түрлендіру кезінде жоғалады, ал әдетте 75–95 % ПӘК-мен жүзеге асырылады. Осы факторларды ескере отырып, нақты жел энергиялық агрегатпен берілетін меншікті электрлік қуат жобамен қарастырылған жылдамдық диапозонында орнықты түрде жұмыс істейтін агрегат болған жағдай кезінде әуе ағынының қуатының 30–40 %-ін құрайды. Алайда кейде желдің жылдамдығы есептеу жылдамдығының шегінен шығып кетеді. Желдің жылдамдығы соншалықты төмен болады, жел агрегатта жұмыс істей алмайды немесе соншалықты жоғары, тіпті жел агрегатының тоқтау қажет және оның бұзылуынан қорғану шараларын қабылдау керек болады. Егер желдің жылдамдығы номиналды жұмыс жылдамдығынан асып кетсе, желдің алынатын механикалық энергиясының бөлігі қолданылмайды, ол генератордың номиналды электрлік қуатынан асып кетпеуі үшін. Осы факторлады ескере отырып электр энергиясының меншікті өңделуі жыл бойы, шамасы, жел энергиясының 15–30% -ін құрадй, немесе жел агрегатының орналасу орны мен параметрлеріне байланысы тіпті аз болады.
Жаңа зерттеулер жел энергиясынан электрлі энергиясын алуға көбінесе бағытталған. Жел энергиялық машиналар өндірісін меңгеруге талпыныстар жарыққа көптеген осындай агрегаттардың пайда болуына алып келеді. Олардың кйбіреулері биікке ондаған метрге жетеді және ойлағандай, уақыт өткен сайын нағыз электрлі желіні тудыруы мүмкін.
Кішкентай жел электрлік агрегаттар жеке үйлерді электр энергиясымен жабдықтауға арналған.
Жел электрлік станциялар көбінесе тұрақты токпен соғылады. Жел дөңгелегі динамо-машина ток генераторын қозғалысқа алып келеді, ол бір мезгілде параллель қосылған аккумуляторларды зарядтайды. Аккумуляторлық батарея оның шығыс клеммаларындағы кернеуі батарея клеммасындағыға қарағанда үлкен болған сәтте автоматты түрде генераторға қосылады; және де қарама-қарсы қатынас кезінде автоматты түрде өшіріледі.
Материк (Қазақстан Республикасы) негізінде күн мен жел энергиясын пайдалануға бөлады. Сондықтан қоршаған ортаның экологиясын зақымдамай максималды ПӘК-ті және минималды шығынды күн мен жел энергиясын пайдалану бойынша жұмыстар актуалды болып табылады, қоршаған орта энергиясын пайдалану гидро және агродинамика заңдылықтарының теоретикалық талдау нәтижесінде.
Жоғарыда аталғандай, жер бетіндегі температуралар айырымына жел алынады. Бір жердегі қызған ауа, жоғары көтеріле отырып және бетінде разрядталу (қысымның азаюы) түзеді, онда кеңістіктегі қысымның тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін суық ауаның ағыны лап береді. Жел стануцяилары екі негізгі түрге бөлінеді: роторлы және пропеллері. Роторлы түрлендіргіштер жел қозғалтқышының бұрыштық айналу жылдамдығын векторлы ортогональдылығымен және ауа ағынының жылдамдық векторының аксиалды құраушысымен сипатталады [3]. Ауа массасының осы қозғалысын қолдану үшін әртүрлі жел станциялары өңделіп шығарылады.
Алайда, өңделген жел станциялары қоршаған ортаға жел күшінің өзгеруінен жеткіліксіз тиімді. Одан бөлек, ПӘК-і 0,6-дан аспайды, жел күшінің механикалық түрлендіргіштердің құрылымдық ерекшеліктеріне байланысты
Осылай, жел станция тиімділігі жоғары міндеттері туады. Бұл міндеттердің шешімін тек қана агродинаика заңдылықтарын пайдалану есебінен алуға болады. Жұмыста [4] әуе ағымымен орындалатын жұмыс шамасын есептеудің формуласы келтірілген, өкінішке орай біздің мақсатымыз үшін ол қолайсыз. Төменде ауа ағымының қуатпен энергиясын есептеудің басқа формуласы келтірілген.
148590091440Сурет - 15.1. Ауа ағынындағы кинетикалық энергияны есептеу схемасы
00Сурет - 15.1. Ауа ағынындағы кинетикалық энергияны есептеу схемасы

Қуатты дененің кинетикалық энергиясын классикалық механикада мынаған тең екені барлығымызға белгілі:
,
немесе Дж] (1) мұндағы m – дененің массасы (кг), V – дененің жылдамдығы (м/с).
Өзімізге қимасының ауданы S (м2) құбырды елестетейік, оның тығыздығы (кг/м3)-ға тең V жылдамдықпен бағытталған әуе асыны қозғалады.
құбырдағы ауа ағынының кесіндісін қарастырайық. Бұл кесіндіге ауа массасы:
, (15.1)
(15.1) теңдеудің оң жағы мен сол жағын уақыт өсімшесіне алдын-ала бөліп, және, кездегі фукцияналды шегін ала отырып, мынаны аламыз:
, (15.2)
(15.3)
тең болғанда, келесіні аламыз:
, (15.4)
Бұдан
, (15.5)
(15.5) получим диффенциялды теңдеудің интервалын алып құбыр арқылы t уақыт аралығындағы өтетін ауа массасын аламыз:
[кг], (15.6)
(15.6) теңдеуді (15.1) формулаға қойып шығып, әуе асынының кинетикалық энергиясын аламыз:
, (15.7)
Әуе ағыны W қуатын (7) теңдеудің оң және сол жағына t-ға бөле отырып анықтауға болады.
Сонда:
, [Вт] (15.8)

Негізгі әдебиеттер 1 [379-490]
Қосымша әдебиеттер 2 [352-416]
Бақылау сұрақтары:
1. Жел энергиясының қуаты неге тең?
2. Аэродинамика заңдылықтарын пайдалана отырып желдің күшін күшейтуге болама?
3. Жел жылдамдығы қандай параметрлерге тәуелді?
4. Неге сутегі энергияны қайта жандандыру көздеріне жатады?
5. Энергияны қайта жандандыру көздерінің ең негізгісі қайсы?

Приложенные файлы

  • docx 19264340
    Размер файла: 490 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий