Типы и основные характеристики электрических станций.

Электрическую энергию (ЭЭ) производят на электрических станциях с помощью электрических генераторов, вращаемых первичными двигателями – паровыми машинами или турбинами, гидравлическими турбинами, двигателями внутреннего сгорания и т. д.

Электрические станции разделяют по особенностям технологического процесса преобразования энергии и виду используемого энергетического ресурса. Более 80 % ЭЭ вырабатывается тепловыми электростанциями на органическом топливе, остальная – гидравлическими и атомными электростанциями. Использование для производства других источников энергии (солнце, ветер, морские приливы, геотермальные воды и др.) пока ограничено только опытными или опытно-промышленными установками.

В России и большинстве других стран для производства и распределения ЭЭ принят трехфазный переменный ток частотой 50 Гц, что объясняется большей экономичностью и эффективностью ее передачи на значительные расстояния, а также использованием в качестве электропровода простых и надежных асинхронных электродвигателей.

Выгодно сооружать крупные электростанции (сотни тысяч кВт), так как себестоимость ЭЭ на них значительно ниже, чем на мелких. Наибольший эффект дает сооружение электрических станций вблизи потребителей. Однако источники энергии (месторождения нефти, газа, угля, гидроэнергия) находятся в отдалении от городов, населенных пунктов. Перевозка топлива на железнодорожном, водном и других видах транспорта чрезвычайно дорога, поэтому строительство электростанций ведется, как правило, вблизи источников энергоресурсов, а передача ЭЭ осуществляется по линиям электропередачи (ЛЭП) высокого напряжения.

По типу первичного двигателя тепловые электростанции подразделяют на паротурбинные, газотурбинные и дизельные. В последнее время все чаще применяют комбинированные схемы с паротурбинными и газотурбинными двигателями, называемые парогазовыми энергоустановками. Дизельные электростанции используют в качестве автономных источников для резервирования электроснабжения особо ответственных потребителей, а также для производства электроэнергии в зонах, где отсутствует централизованное электроснабжение от энергосистемы.

На тепловых электростанциях в качестве топлива применяют уголь, торф, горючие сланцы, газ, мазут. Энергия сжигаемого топлива преобразуется в паровом котле в энергию водяного пара, приводящего во вращение турбоагрегат (паровую турбину, соединенную с генератором). Паровые турбины имеют ряд преимуществ по сравнению с другими первичными двигателями. Турбину можно изготовить на частоту вращения генератора и соединять с ним непосредственно. Паровые турбины обладают равномерным ходом, что важно для получения постоянной частоты электрического тока.

Атомные электростанции – это тепловые электростанции, которые используют тепловую энергию ядерных реакций. Одним из основных элементов атомных электростанций является реактор, в котором имеются замедлитель нейтронов и теплоноситель. В связи с аварией в 1986 году на Чернобыльской атомной электростанции приняты меры по повышению их надежности, созданию систем аварийной защиты, улучшению технологического процесса, повышению квалификации обслуживающего персонала.

Гидроэлектростанции предназначены для выработки ЭЭ и сооружаются часто в составе гидротехнических комплексов, одновременно решающих задачи улучшения судоходства, ирригации, водоснабжения, защиты от паводков и др. На гидроэлектростанциях вырабатывается около 15 % всей ЭЭ, производство которой осуществляется за счет энергии падающей воды. Высота падения воды называется напором. Создаваемый с помощью плотины напор определяется разностью уровней (бьефов) воды в верхнем (до плотины) и нижнем (после плотины) бьефах. Используя полученный перепад уровней воды, приводится в движение колесо гидротурбины, на одном валу с которой находится электрический синхронный генератор. Коэффициент полезного действия гидроэлектростанций значительно выше, чем тепловых, а себестоимость выработки ЭЭ в несколько раз ниже. Однако из-за высокой стоимости строительства их применяют реже, чем тепловые.