Типы электрических станций. Тепловые электростанции
Электрическая станция – это совокупность электрических установок, оборудования, аппаратуры, которые используются для производства электрической энергии, а также помещений и зданий, необходимых для их размещения и нормального функционирования.
В зависимости от источника энергии различают три основных типа электростанций:
- Атомные электростанции, в которых используется ядерная энергия.
- Тепловые электростанции, в которых используется природное топливо.
- Гидроэлектростанции, в которых используется энергия падающей воды.
Самые мощные тепловые электростанции располагаются в местах добычи топлива. Они вырабатывают электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, вырабатываемой в результате сжигания органического топлива. На большинстве тепловых электростанций применяются паротурбинные установки, в которых тепловая энергия используется в парогенераторе с целью получения водяного пара высокого давления, который приводит в движение ротор турбины (вращение), соединенный ротором электрического генератора. Основными видами топлива на тепловых электростанциях являются мазут, торф, сланцы, лигнит, природный газ и уголь (в большинстве случаев). На конденсационных тепловых электростанциях с паротурбинными установками в качестве привода используются конденсационные трубы.
Теплоэлектростанции также могут быть оснащены газотурбинными и парогазотурбинными установками. В камере сгорания газотурбинной установки сжигается жидкое топливо или газ. Продукты сгорания (температурой от 700 до 900 градусов по Цельсию) отправляются в газовую турбину, которая вращает электрический генератор. Коэффициент полезного действия таких электростанций находится в диапазоне от 28 до 28 %, а мощность может достигать нескольких сотен мегаватт. Коэффициент полезного действия тепловой электрической станции, оснащенной парогазотурбинной установкой составляет более 40 %. Основные преимущества тепловых электростанций относительно других типов заключаются в способности производить электроэнергию без сезонных колебаний, свободном размещении, меньших финансовых затратах на строительство. К недостаткам можно отнести низкий коэффициент полезного действия, использование невозобновляемых природных ресурсов, негативное воздействие на окружающую среду.
Принцип работы гидроэлектростанции
Возведение гидротехнических сооружений способствует обеспечению стабильного напора воды, поступающей на лопасти турбины. Напор воды заставляет двигаться турбину, а она в свою очередь придает вращение генераторам. Ими вырабатывается электроэнергия, которая передается потребителям по высоковольтным линиям передач потребителям. Основная сложность в работе гидроэлектростанции заключается в обеспечении постоянного напора воды. Данная проблема решается возведением плотины, которая способствует концентрации большого объема воды в одном месте. В некоторых случаях плотина используется в совокупности с естественным током воды. В здании гидроэлектростанции находится оборудование, которое преобразует механическую энергию движения воды в электрическую, кроме генератора, для этого применяются трансформаторные станции и распределительные устройства. Принципиальная схема гидроэлектростанции изображена на рисунке ниже.
Рисунок 1. Принципиальная схема гидроэлектростанции. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
1 - водохранилище; 2 - затвор; 3 - электрический генератор; 4 - гидротурбина; 5 - трансформаторная подстанция с распределительным устройством; 6 - линия передачи.
Гидроэлектростанции в зависимости от вырабатываемой мощности делятся на:
- Особо мощные - от 25 мегаватт.
- Средней мощности - от 5 до 25 мегаватт.
- Малой мощности - до 5 мегаватт.
Атомные электростанции
Атомная электростанция – это ядерная установка, используемая для производства электроэнергии в заданных условиях и режимах применения.
Атомные электростанции классифицируются по критериям - виду отпускаемой энергии и типу реактора. По типу реактора электростанции делятся на станции с газоохлаждаемыми, водо-водяными, графито-водными и т.п. реакторами, а по виду отпускаемой энергии на станции, которые вырабатывают только электрическую энергию и станции, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию. Принципиальная схема атомной электростанции изображена на рисунке ниже.
Рисунок 2. Схема атомной электростанции. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Энергия, которая выделяется в активной зоне реактора, передаётся носителю тепла первого контура, после чего он поступает в теплообменник, где нагревается до кипения вода второго контура. Пар, получаемый в результате этого, отправляется в турбины, которые вращают электрические генераторы. На выходе из турбин пар поступает в конденсатор, в котором охлаждается водой из водохранилища.
Компенсатор давления используется для выравнивания колебаний давления в контуре во время работы реактора. Давление в первом контуре может достигать значения 160 атмосфер. Кроме воды, в качестве теплоносителей могут применяться свинец, натрий, эвтектический сплав. Количество контуров зависит от типа ректора.
