Цахилгаан станцын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд
Цахилгаан станц гэдэг нь дулаан, механик хөдөлгөөн, ус, салхи, нарны гэрэл зэрэг янз бүрийн хэлбэрийн энергийг өрх, үйлдвэр, нийтийн байгууламжид ашиглаж болох цахилгаан эрчим хүч болгон хувиргадаг систем юм. Хэдийгээр янз бүрийн төрлийн цахилгаан станцууд (нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станц, хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станц, усан цахилгаан станц, салхин цахилгаан станц, нарны цахилгаан станц, газрын гүний дулааны цахилгаан станц) байдаг ч бүх цахилгаан станцууд нь эрчим хүч хувиргах үйл явцыг аюулгүй, тогтвортой, үр ашигтай байлгах үүрэгтэй гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй байдаг. Цахилгаан станцын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ойлгох нь цахилгаан эрчим хүчийг хэрхэн үйлдвэрлэж, хянаж, сүлжээнд түгээдэг болохыг ойлгоход тусалдаг. Энэ нийтлэлд янз бүрийн цахилгаан станцуудад түгээмэл байдаг үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг авч үзэхийн зэрэгцээ технологи бүрт тэдгээрийн хэрэглээний ялгааг хөндсөн болно.
1. Анхдагч эрчим хүчний эх үүсвэр (Анхдагч эрчим хүчний эх үүсвэр)
Эхний бөгөөд хамгийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг нь анхдагч эрчим хүчний эх үүсвэр юм. Энэ бол цахилгаан болгон хувиргах "түлш" буюу анхны эрчим хүчний оролт юм. Нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станц (PLTU)-д анхдагч эрчим хүчний эх үүсвэр нь нүүрс; хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станц (PLTG)-д энэ нь байгалийн хий; усан цахилгаан станцад энэ нь усны потенциал ба кинетик энерги; салхиар ажилладаг цахилгаан станцад энэ нь салхины эрчим хүч; нарны эрчим хүчээр ажилладаг цахилгаан станцад энэ нь нарны цацраг; мөн газрын гүний дулааны цахилгаан станцад энэ нь дэлхийн гүнээс ялгарах дулаан юм. Анхдагч эрчим хүчний эх үүсвэрийн чанар , шинж чанар нь станцын зураг төсөл, үр ашиг, ялгаруулалт, түлш хадгалах эсвэл усны хоолой зэрэг дэмжих дэд бүтцийн хэрэгцээнд нөлөөлнө.
Чулуужсан түлшээр ажилладаг цахилгаан станцуудад түлшний хангамжийн менежмент маш чухал байдаг: хүргэлт, хадгалалтаас эхлээд шатаахаас өмнө боловсруулах хүртэл. Үүний зэрэгцээ, сэргээгдэх эрчим хүчний станцуудад байгалийн нөөцийн хүртээмж (усны урсгал, салхины хурд, нарны эрчим хүч) болон систем эдгээр хэлбэлзэлд хэрхэн хариу үйлдэл үзүүлэхэд илүү анхаарал хандуулдаг.
2. Эрчим хүч хувиргах систем (Prime Mover)
Эрчим хүчний эх үүсвэр бэлэн болсны дараа генератор нь анхдагч энергийг эргэлдэгч механик энерги болгон хувиргадаг төхөөрөмж болох үндсэн хөдөлгөгч хүчийг шаарддаг. Энэхүү эргэлдэгч энерги нь генераторыг цахилгаан үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станц (PLTU)-д гол хөдөлгөгч хүч нь ерөнхийдөө уурын турбин байдаг. Нүүрсийг бойлерт шатааж, турбины ирийг хөдөлгөдөг өндөр даралттай уур гаргадаг. Хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станц (PLTG)-д гол хөдөлгөгч хүч нь ихэвчлэн шаталтын хийгээр шууд эргэлддэг хийн турбин байдаг. Хосолсон циклийн цахилгаан станц (PLTGU)-д хаягдал дулааныг ашиглахын тулд хийн турбиныг уурын турбинтай хослуулан үр ашгийг нэмэгдүүлдэг. Усан цахилгаан станц (PLTA)-д гол хөдөлгөгч хүч нь усны турбин (Каплан, Фрэнсис, Пелтон) байдаг бол салхин цахилгаан станц (PLTB)-д гол хөдөлгөгч хүч нь салхин турбины ротор юм. Нарны цахилгаан станц (PLTS)-ийн хувьд гол хөдөлгөгч хүчний концепц нь өөр байдаг, учир нь нарны энергийг турбингүйгээр фотоэлектрик модулиудаар дамжуулан шууд цахилгаан болгон хувиргадаг; гэсэн хэдий ч инвертер, заримдаа нарны хяналтын систем зэрэг хувиргах бүрэлдэхүүн хэсгүүд байсаар байна.
3. Генератор (Генератор)
Генератор бол цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх зүрх юм. Энэ бүрэлдэхүүн хэсэг нь үндсэн хөдөлгүүрийн механик энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргадаг бөгөөд ихэвчлэн хувьсах гүйдэл (AC) юм. Зарчим нь цахилгаан соронзон индукцийг ашигладаг: эргэлдэгч ротор нь статорын ороомгийг огтолж, хүчдэл үүсгэдэг соронзон орон үүсгэдэг.
Том хэмжээний хувьд генераторуудыг өндөр найдвартай байдал, сайн хөргөлт (агаар, устөрөгч эсвэл ус), тогтвортой давтамж болон хүчдэлтэй байхаар зохион бүтээдэг. Генераторууд нь мөн роторын соронзон оронг зохицуулах өдөөх системээр тоноглогдсон бөгөөд энэ нь гаралтын хүчдэлийг эрчим хүчний системийн хэрэгцээнд нийцүүлэн хянах боломжийг олгодог.
4. Хөргөлт ба конденсацийн систем
Олон цахилгаан станцууд, ялангуяа уурын циклтэй холбоотой цахилгаан станцууд хөргөлтийн систем шаарддаг. Нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станцууд (PLTU) болон хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцуудад (PLTGU) уур нь турбиныг эргүүлсний дараа конденсатор дотор ус болгон хөргөх шаардлагатай бөгөөд ингэснээр бойлер руу буцааж шахаж болно. Энэ процесс нь үр ашгийг нэмэгдүүлж, дулааны циклийг хэвийн байлгадаг.
Хөргөлтийн систем нь нэг удаагийн хөргөлт (гол мөрөн эсвэл тэнгисээс их хэмжээний усны урсгалыг ашиглан) эсвэл агаар мандалд дулаан ялгаруулдаг хөргөлтийн цамхагууд байж болно. Геотермийн цахилгаан станц болон зарим хийн станцуудад хөргөлт нь тоног төхөөрөмжийн ажиллагааг хадгалах, хэт халалтаас урьдчилан сэргийлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр системийн зураг төсөлд материалын зэврэлт, өнгөр үүсэхээс хамгаалах чадвар, усны чанар нь чухал хүчин зүйл болдог.
5. Трансформатор (Шаталсан трансформатор)
Генераторын гаралтын хүчдэл нь ихэвчлэн дунд хязгаарт байдаг (жишээлбэл, 6–20 кВ). Алсын зайн дамжуулалтыг үр ашигтай хийхийн тулд хүчдэлийг нэмэгдүүлэгч трансформатороор дамжуулан илүү өндөр хүчдэл рүү (жишээлбэл, системээс хамааран 150 кВ, 275 кВ, 500 кВ эсвэл түүнээс дээш) нэмэгдүүлэх шаардлагатай. Илүү өндөр хүчдэл нь ижил чадлын гүйдлийг бууруулж, улмаар дамжуулах шугам дахь хэт улаан туяаны алдагдлыг бууруулдаг.
Цахилгаан станцуудын трансформаторууд нь их хэмжээний цахилгаан эрчим хүчийг зохицуулдаг тул чухал тоног төхөөрөмж юм. Эдгээр нь эвдрэлээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд хатуу хамгаалалт, хөргөлтийн систем (тос/агаар), нөхцөл байдлыг хянах (температур, ууссан хий, дулаалга) шаарддаг.
6. Шилжүүлэгч ба хамгаалалтын систем
Цахилгаан станцын дэд станцын хэсэг нь хэлхээний таслуур, тусгаарлагч, төмөр зам/шина, хэмжих хэрэгсэл, хамгаалалтын төхөөрөмж агуулсан хэсэг юм. Үүний үндсэн үүрэг нь цахилгаан станцыг дамжуулах сүлжээнд холбож, сүлжээний тохиргоо, засвар үйлчилгээ, эвдрэл гарсан тохиолдолд тусгаарлах боломжийг бүрдүүлэх явдал юм.
Цахилгааны хамгаалалтын системд хэт гүйдэл, богино холболт, газардуулгын гэмтэл, тэнцвэргүй байдал, давтамж/хүчдэлийн эвдрэлийг илрүүлэх хамгаалалтын реле, таслуур, аюулгүй байдлын схемүүд багтдаг. Цаашид эвдрэлээс урьдчилан сэргийлэх, операторын аюулгүй байдлыг хангахын тулд хамгаалалт хурдан ажиллах ёстой.
7. Хяналт ба багаж хэрэгслийн системүүд (Хяналт ба I&C)
Орчин үеийн цахилгаан станцууд тогтвортой ажиллагааг хангахын тулд хяналтын систем болон багаж хэрэгслийг ашигладаг. Мэдрэгч нь даралт, температур, урсгал, чичиргээ, шингэний түвшин, хүчдэл, гүйдэл, давтамж, чадлын коэффициент болон ялгаралтыг хэмждэг. Энэ өгөгдлийг DCS (Тархсан Хяналтын Систем) эсвэл PLC зэрэг хяналтын систем боловсруулж, дараа нь хяналтын өрөөнд операторууд хянадаг.
Хяналтын систем нь асаах болон унтраах автоматжуулалт, ачааллын зохицуулалт, шаталт (нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станц/хийгээр ажилладаг цахилгаан станцуудад), хавхлагын хяналт, сүлжээний диспетчерийн системтэй нэгтгэх ажлыг хариуцдаг. Бага зэргийн алдаа ч гэсэн төхөөрөмж ажиллахаа больж, тасалдах шалтгаан болдог тул I&C-ийн найдвартай байдал маш чухал юм.
8. Түлшний систем ба харьцах үйлчилгээ
Дулааны цахилгаан станцуудын гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд түлшний тээвэрлэлтийн систем багтдаг. Жишээлбэл, нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станцад конвейер, бутлагч, бункер/силос, тэжээгч, нүүрсийг шатаахаас өмнө нунтаглах нунтаглагч (тээрэм) байдаг. Хийн түлшээр ажилладаг цахилгаан станцад даралтыг зохицуулах станц, шүүлтүүр, шаардлагатай бол шахалттай хийн хангамжийн систем байдаг. Тосоор ажилладаг цахилгаан станцад хадгалах сав, насос, халаагч, аюулгүй дамжуулах хоолойн систем байдаг.
Түлшний чанар нь шаталтын гүйцэтгэл, үр ашиг, ялгаралтад нөлөөлдөг. Тиймээс жолоодлогын системд гал түймэр, дэлбэрэлтээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд хэмжих хэрэгсэл, аюулгүй байдлын хяналт багтдаг.
9. Ялгарлын систем ба байгаль орчны аюулгүй байдал
Цахилгаан станцууд байгаль орчны стандартыг хангасан байх ёстой. Нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станцуудад бохирдлыг хянах тоног төхөөрөмжид тоосонцорыг барих электростатик тунадасжуулагч (ESP) эсвэл уут шүүлтүүр, SO₂-г бууруулах утааны хийн хүхэргүйжүүлэх (FGD), NOx-ийг дарах бага NOx шатаагч (SCR) орно. Үнс удирдах систем (нисдэг үнс болон ёроолын үнс) нь хадгалах, ашиглах зэрэг чухал ач холбогдолтой.
Агаар дахь ялгаралтаас гадна цахилгаан станцууд бохир ус, дуу чимээ, усны биед үзүүлэх дулааны нөлөөллийг зохицуулах ёстой. Байгаль орчныг дагаж мөрдөх нь зөвхөн зохицуулалтын үүрэг төдийгүй үйл ажиллагааны урт хугацааны тогтвортой байдлын хүчин зүйл юм.
10. Туслах цахилгаан хангамжийн систем
Цахилгаан станц нь өөрийн тоног төхөөрөмж болох насос, сэнс, компрессор, удирдлагын систем, гэрэлтүүлэг гэх мэтийг ажиллуулахын тулд цахилгаан эрчим хүч шаарддаг. Үүнийг туслах цахилгаан эрчим хүч гэж нэрлэдэг. Төхөөрөмж ажиллахгүй эсвэл асаж байх үед туслах цахилгаан хангамжийг сүлжээнээс (үйлчилгээний станц) эсвэл онцгой байдлын үед туслах генератор/дизель генератороос авч болно.
Цахилгаан системийн найдвартай байдал нь генераторыг асаах, хөргөлтийг хадгалах, үндсэн сүлжээнд тасалдал гарсан үед аюулгүй байдлыг хангах чадварыг тодорхойлоход тусалдаг.
11. Механик дэд бүтцийг дэмжих
Дээр дурдсан үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс гадна цахилгаан станц нь олон тооны тулгуур төхөөрөмжтэй: тэжээлийн усны шахуурга, гол хавхлага, турбины тосолгооны систем, гидравлик систем, чичиргээ хянах төхөөрөмж, динамик ачааллыг тэсвэрлэх барилгын бүтэц, суурь. Усан цахилгаан станцууд (УЦЦ)-д далан, ус зайлуулах хоолой, хашааны овоолго, хогийн сав, асгаралтын хоолой багтдаг. Салхин турбинууд (УЦТ)-д цамхаг, хазайлтын систем, давирхайн удирдлага, хурдны хайрцгууд (тодорхой төрлүүдэд) багтдаг. Нарны цахилгаан станцууд (УЦТ)-д модуль, утсан холболт, инвертер, тогтмол гүйдлийн хамгаалалтын систем багтдаг.
Эдгээр туслах бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь төхөөрөмжийн бэлэн байдлыг ихэвчлэн тодорхойлдог, учир нь жижиг эвдрэл нь үйл ажиллагааг зогсооход хүргэдэг.
Дүгнэлт
Цахилгаан станцын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хэд хэдэн функцээр нэгтгэн дүгнэж болно: анхдагч эрчим хүчний эх үүсвэр → механик энерги болгон хувиргах (гол хөдөлгүүр) → генератор цахилгаан үүсгэдэг → трансформатор хүчдэлийг нэмэгдүүлдэг → унтраалга нь үүнийг сүлжээнд түгээдэг бөгөөд энэ бүхнийг хяналтын систем, хөргөлт, хамгаалалт, туслах цахилгаан, түлш, байгаль орчны менежментээр дэмждэг. Цахилгаан станцын технологийн олон янз байдал нь бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нарийн ширийн зүйлээс хамааран харилцан адилгүй байдаг ч зорилго нь адилхан: цахилгаан эрчим хүчийг аюулгүй, найдвартай, үр ашигтай үйлдвэрлэх. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ойлгосноор бид цахилгаан станц хэрхэн ажилладаг, яагаад засвар үйлчилгээ нь нарийн төвөгтэй байдаг, өдөр тутмын амьдралд цахилгаан хангамжийн чанарт ямар хүчин зүйл нөлөөлдөг болохыг үнэлж чадна.
