Современная электроэнергетика
Главная   >>   Современная электроэнергетика

Современная электроэнергетика

ПРЕДИСЛОВИЕ

Читателю предлагается вторая часть книги по основам современной энергетики, которая посвящена состоянию и перспективам развития сегодняшней электроэнергетики и адресована менеджерам энергетических компаний, не имеющих высшего энергетического образования. (Первая часть, освещающая вопросы современной теплоэнергетики, вышла немного раньше.) В ее основу, как и в основу предыдущей части, положен курс лекций, прочитанных, в основном, профессорами и преподавателями Московского энергетического института (МЭИ) для высших руководителей РАО «ЕЭС России» в 2000—2002 гг.

Эти лекции не были популярным изложением основ и особенностей электроэнергетики. Лекторы ставили перед собой задачу в достаточно короткий срок не просто повысить квалификацию своих слушателей, но подготовить их к практическому пониманию всех вопросов, относящихся к инженерной деятельности в области современной электроэнергетики. Поэтому и книга по существу представляет собой отдельные лекции, в определенной степени связанные между собой тематически. Изложение материала ведется от простого к сложному, в них практически не используется математический аппарат. Вместе с тем авторы стремились избежать чрезмерного упрощения сложных явлений, происходящих в электротехническом оборудовании. Особое внимание они стремились уделять не только «физической» стороне явлений, но и количественным характеристикам оборудования и процессов, поскольку «инженер начинается с цифры», и высшие менеджеры энергетических компаний должны представлять такие количественные характеристики, как коэффициенты полезного действия, мощности и параметры установок, агрегатов и электростанций, габаритные размеры оборудования и т.п.

Авторство лекции 1 принадлежит заведующему кафедрой теоретических основ электротехники МЭИ, члену-корреспонденту РАН, профессору П.А. Бутырину. Она посвящена теоретическим основам электротехники - той научной базе, без знания которой невозможно понимание как принципов действия отдельных элементов электроэнергетических систем (ЭЭС), так и функционирования ЭЭС в целом. Здесь рассмотрены основные положения теории электромагнитного поля и теории электрических цепей, а также трехфазные цепи переменного тока.

В лекции 2, составленной заведующим кафедрой электроэнергетических систем МЭИ, докт. техн. наук, профессором В.А. Строевым, изложена краткая история развития электроэнергетики. Рассмотрены основные факторы, определяющие целесообразность объединения электростанций на параллельную работу, т.е. создания энергосистем, а также соединения энергосистем между собой. Приводятся основные характеристики электрических сетей и их систематизация по различным классификационным признакам.

Следующие шесть лекций посвящены основному электрическому оборудованию электрических станций и подстанций.

Две из них (лекции 3 и 4) принадлежат перу заведующего кафедрой электромеханики МЭИ, докт. техн. наук, профессора В.А. Кузнецова, который рассматривает принципы действия и основы конструктивного исполнения генераторов электростанций и трансформаторов подстанций, электрическую изоляцию и системы охлаждения этого оборудования.

В лекции 5, написанной профессором А.П. Бурманом, изложены основные сведения по коммутационной и защитной аппаратуре высокого напряжения. Приводится классификация аппаратов различного назначения, рассматриваются условия их работы и формулируются общие требования к их функционированию. Подробно описаны: выключатели всех известных типов, разъединители, отделители, короткозамыкатели, разрядники и ограничители перенапряжений, токоограничивающие реакторы.

В лекции 6, составленной заведующим кафедрой электрических и электронных аппаратов МЭИ, докт. техн. наук, профессором Ю.К. Розановым, рассмотрены основные сведения по силовой электронике, описаны силовые электронные ключи, их статические и динамические режимы. Приведены схемы преобразования электрической энергии с помощью выпрямителей, инверторов, преобразователей частоты, преобразователей постоянного тока. Описаны основные области применения силовой электроники в электроэнергетике.

В лекции 7, представленной заведующим кафедрой электрических станций МЭИ, канд. техн. наук, профессором В.А. Старшиновым, содержатся принципы построения и приведены наиболее характерные схемы распределительных устройств электростанций и мощных подстанций. Подробно изложены требования, предъявляемые к схемам распределительных устройств (РУ), приведены классификация и типовая сетка схем РУ. Рассмотрены схемы питания собственных нужд электростанций и подстанций.

Лекция 8 подготовлена канд. техн. наук, старшим научным сотрудником И.И. Карташевым и посвящена источникам реактивной мощности и компенсирующим устройствам в ЭЭС. Рассмотрены традиционные и современные тиристорно управляемые статические устройства, обеспечивающие требуемые уровни напряжений в энергосистеме и выполняющие еще ряд полезных функций.

Лекции 9—11 посвящены основным элементам электрических сетей и линиям электропередачи.

Лекция 9, написанная канд. техн. наук, профессором Э.Н. Зуевым, посвящена воздушным линиям электропередачи (ЛЭП). Рассмотрены общие характеристики этих линий и условия их работы, подробно описаны основные компоненты ЛЭП: провода и грозозащитные тросы, опоры, изоляторы и линейная арматура.

Лекция 10 написана докт. техн. наук, профессором И.Б. Пешковым Ее основное содержание - силовые кабели различных классов напряжения: от 220/380 В до 500 кВ переменного тока, высоковольтные кабели постоянного тока. Подробно рассмотрены современные конструкции кабелей и их изоляция, включая волоконно-оптические кабели для воздушных ЛЭП.

Лекции 11 представлена канд. техн. наук, доцентом Ю.П. Рыжовым и посвящена электропередачам и вставкам постоянного тока, а также современным управляемым (так называемым «гибким») электропередачам переменного тока. Изложены функциональные особенности передач и вставок постоянного тока, освещен мировой опыт их использования и перспективы их применения в России, рассмотрены схемы и основное оборудование этих передач и вставок, а также принципы и законы регулирования их режимов. Отдельно рассмотрена проблема повышения пропускной способности традиционных электропередач переменного тока путем оснащения их статическими управляемыми устройствами, что позволяет также благоприятно влиять на режимы работы энергосистемы в целом, улучшать устойчивость ее работы.

Лекция 12 принадлежит перу докт. техн. наук, профессора А.А. Глазунова, который подробно рассматривает вопросы построения и функционирования систем электроснабжения (СЭС), описаны основные группы потребителей электроэнергии (промышленность, транспорт, коммунально-бытовой сектор, сельское хозяйство) и соответственно основные условия и задачи формирования СЭС. Рассмотрены схемы и параметры сетей СЭС, конструкции их основных элементов, а также основные вопросы проектирования и расчетов СЭС.

В лекциях 13—16 рассмотрены различные аспекты функционирования ЭЭС, управления ими в нормальных условиях и при авариях.

В лекции 13, написанной докт. техн. наук, профессором В.А. Строевым и канд. техн. наук, доцентом С.В. Шульженко, приводится классификация возможных режимов работы ЭЭС, формулируются задачи управления ЭЭС в различных режимах, рассматриваются средства управления этими режимами. Подробно рассматриваются задачи и функции оперативного (с помощью оперативного персонала) управления ЭЭС — диспетчерского управления, а также общая структура системы противоаварийной автоматики, состоящей из следующих подсистем: предупредительной, локализующей и восстановительной.

Лекция 14, подготовленная канд. техн. наук, доцентом А.А. Гремяковым и канд. техн. наук, старшим научным сотрудником МЭИ С.Ю. Сыромятниковым, посвящена рассмотрению вопросов регулирования напряжения и частоты в ЭЭС. Здесь описываются потребители и источники реактивной мощности в ЭЭС, формулируется как оптимизационная задача компенсации реактивной мощности, изложены методы и средства регулирования напряжения в электрических сетях ЭЭС. Кроме того, рассмотрены требования к точности поддержания частоты в энергосистеме и описаны системы первичного, вторичного и третичного регулирования, обеспечивающие заданную точность регулирования частоты и перетоков мощности между частями энергосистемы и регионами.

Лекция 15 составлена канд. техн. наук, доцентом В.В. Кривенковым и посвящена релейной защите ЭЭС, предназначенной для ликвидации аварийных ситуаций путем отключения поврежденных элементов — ЛЭП, генераторов, трансформаторов. Рассмотрены принципы действия и схемы построения защит, применяемых в современных энергосистемах.

В лекции 16 канд. техн. наук, старшим научным сотрудником И.И. Карташевым рассмотрены вопросы качества электроэнергии в системах электроснабжения потребителей. Вводятся и рассматриваются такие общие понятия, как электромагнитная совместимость, электромагнитная помеха, а также показатели качества электроэнергии, допустимые уровни которых нормируются ГОСТ. Рассмотрено влияние качества электроэнергии на функционирование отдельных потребителей электроэнергии и ЭЭС в целом, а также меры по его обеспечению.

Лекция 17 принадлежит заведующему кафедрой нетрадиционных и возобновляемых источников энергии МЭИ, докт. техн. наук, профессору В.И. Виссарионову и докт. техн. наук, профессору О.А. Поварову и посвящена возобновляемым источникам электроэнергии. Рассмотрены основные виды этих источников, на основе которых построены гидроэнергетика, ветроэнергетика, солнечная и геотермальная энергетика (последний раздел написан докт. техн. наук, профессором О.А. Поваровым). По каждому из этих источников приведены данные по энергетическому потенциалу, по схемам их наиболее рационального использования и видам энергетического оборудования. Материал лекции проиллюстрирован конкретными примерами электростанций.

Несколько слов о пользовании книгой. Ее главной особенностью является возможность чтения с любой страницы, а точнее - с той, на которой излагается материал, интересующий в данный момент читателя. Для этого, кроме освещения содержания каждой лекции, она снабжена предметным указателем (словарем основных терминов), позволяющим получить краткое пояснение того или иного термина и быстро найти на него ссылки, необходимые читателю, на соответствующие страницы книги. Каждый из разделов снабжен списком литературы, рекомендованной для более глубокого изучения вопросов.

Учитывая, что настоящая книга является первым опытом в создании книг такого рода, авторы с признательностью воспримут все замечания, касающиеся методики изложения, содержания, а также возможных фактических неточностей.