Hidroelektrostacijas iekārta un darbības princips

Kopš seniem laikiem cilvēki ir izmantojuši ūdens dzinējspēku. Viņi mala miltus dzirnavās, ko darbina ūdens straumes, slaucīja smagus koku stumbrus lejup pa straumi un parasti izmantoja hidroenerģiju dažādiem uzdevumiem, tostarp rūpnieciskiem.

Pirmās hidroelektrostacijas

19. gadsimta beigās, sākoties pilsētu elektrifikācijai, hidroelektrostacijas ļoti strauji sāka iegūt popularitāti pasaulē. 1878. gadā Anglijā parādījās pasaulē pirmā hidroelektrostacija, kas toreiz darbināja tikai vienu loka lampu izgudrotāja Viljama Ārmstronga mākslas galerijā... Un 1889. gadā ASV vien bija jau 200 hidroelektrostacijas.

Viens no svarīgākajiem soļiem hidroenerģijas attīstībā bija Hūvera dambja celtniecība ASV pagājušā gadsimta 30. gados. Runājot par Krieviju, jau 1892. gadā šeit Rudņa Altajajā pie Berezovkas upes tika uzcelta pirmā četru turbīnu hidroelektrostacija ar jaudu 200 kW, kas paredzēta, lai nodrošinātu elektrību Zirjanovskas raktuves raktuvju drenāžai.Tātad, cilvēcei attīstot elektroenerģiju, hidroelektrostacijas iezīmēja strauju rūpniecības progresa tempu.

Hidroelektrostacijas darbības princips

Mūsdienās modernās hidroelektrostacijas ir milzīgas struktūras ar gigavatu uzstādīto jaudu. Tomēr jebkuras hidroelektrostacijas darbības princips kopumā paliek diezgan vienkāršs un gandrīz pilnīgi vienāds visur. Ūdens spiediens, kas tiek pielikts uz hidrauliskās turbīnas lāpstiņām, liek tai griezties, savukārt hidrauliskā turbīna, kas savienota ar ģeneratoru, griež ģeneratoru. Ģenerators ražo elektroenerģiju, kas un padots uz transformatoru staciju un pēc tam uz elektrolīniju.

Hidroģeneratora rotors:

Hidroelektrostacijas turbīnu zālē ir uzstādīti hidroagregāti, kas ūdens plūsmas enerģiju pārvērš elektroenerģijā, un izvietotas visas nepieciešamās sadales ierīces, kā arī hidroelektrostacijas darbībai nepieciešamās vadības un uzraudzības ierīces. tieši hidroelektrostacijas ēkā.

Hidroelektrostacijas jauda ir atkarīga no ūdens daudzuma un spiediena, kas iet cauri turbīnām. Tiešais spiediens tiek iegūts ūdens plūsmas virzītas kustības dēļ. Tas var būt ūdens, kas uzkrāts pie dambja, kad dambis tiek uzcelts noteiktā vietā uz upes, vai spiediens rodas plūsmas novirzīšanas dēļ, tas ir, kad ūdens tiek novirzīts no kanāla pa īpašu tuneli vai kanālu. Tātad hidroelektrostacijas ir dambis, atvasinājums un aizsprosts.

Visizplatītākās dambja hidroelektrostacijas ir balstītas uz aizsprostu, kas bloķē upes gultni.Aiz dambja ūdens paceļas, uzkrājas, veidojot tādu kā ūdens stabu, kas nodrošina spiedienu un spiedienu. Jo augstāks aizsprosts, jo spēcīgāks spiediens. Pasaulē augstākais dambis, kura augstums ir 305 metri, ir 3,6 GW Jinping dambis Jalongdzjanas upē Sičuaņas rietumos, Ķīnas dienvidrietumos.

Hidroelektrostacijas ir divu veidu. Ja upei ir neliels kritums, bet tā ir salīdzinoši bagātīga, tad ar upi aizsprostojoša dambja palīdzību tiek radīta pietiekama ūdens līmeņu atšķirība.

Virs dambja veidojas ūdenskrātuve, kas nodrošina vienmērīgu stacijas darbību visa gada garumā. Blakus krastam zem dambja, tā tiešā tuvumā ir uzstādīta ūdens turbīna, kas pieslēgta elektrības ģeneratoram (pie dambja stacijas) Ja upe ir kuģojama, tad pretējā krastā tiek veikta slūžu pāreja. kuģiem.

Ja upe nav īpaši bagāta ar ūdeni, bet tai ir liela iegremdēšana un strauja straume (piemēram, kalnu upes), tad daļa ūdens tiek novirzīta pa īpašu kanālu, kuram ir daudz mazāks slīpums nekā upei. Šis kanāls dažkārt ir vairākus kilometrus garš. Dažkārt lauka apstākļi liek kanālu aizstāt ar tuneli (elektrostacijām). Tas rada ievērojamu līmeņu atšķirību starp kanāla izeju un upes lejtecē.

Kanāla galā ūdens nonāk caurulē ar stāvu slīpumu, kuras apakšējā galā atrodas hidrauliskā turbīna ar ģeneratoru. Sakarā ar ievērojamo līmeņu atšķirību ūdens iegūst lielu kinētisko enerģiju, kas ir pietiekama stacijas (atvasināšanas staciju) darbināšanai.

Šādām stacijām var būt liela jauda un tās pieder pie reģionālo spēkstaciju kategorijas (sal. Mazās hidroelektrostacijas).Mazākajās ražotnēs turbīna dažkārt tiek aizstāta ar mazāk efektīvu, lētāku ūdensriteni.

Žiguļevas hidroelektrostacijas ēka no avotiem

Žiguļevas HES elektrisko savienojumu shematiskā shēma

Posms caur Žiguļevas hidroelektrostacijas ēku. 1 — izejas RU atvēršanai 400 kV; 2 — 220 un 110 kV kabeļu grīda; 3 — elektroiekārtu grīda, 4 — transformatoru dzesēšanas iekārta; 5 — kopņu kanāli, kas savieno transformatoru ģeneratora sprieguma tinumus "trīsstūros"; 6 — celtnis ar celtspēju 2X125 tonnas; 7 — celtnis ar celtspēju 30 tonnas; 8 — celtnis ar celtspēju 2X125 t; 9 — atkritumu aiztures struktūra; 10 — celtnis ar celtspēju 2X125 tonnas; 11 — metāla mēle; 12 — celtnis ar celtspēju 2X125 tonnas.

Žiguļevas HES ir otrā lielākā hidroelektrostacija Eiropā, 1957.-1960.gadā tā bija lielākā hidroelektrostacija pasaulē.

Pirmais stacijas bloks ar jaudu 105 tūkstoši KW tika nodots ekspluatācijā 1955. gada beigās, 1956. gadā vēl 11 bloki tika nodoti ekspluatācijā uz 10 mēnešiem. 1957. gads — atlikušās astoņas vienības.

Hidroelektrostacijās ir uzstādīts un darbojas liels skaits jaunu, atsevišķos gadījumos unikālu energoiekārtu.

Hidroelektrostaciju veidi un to ierīces

Papildus dambim hidroelektrostacijā ietilpst ēka un sadales iekārta. Ēkā atrodas hidroelektrostacijas galvenās iekārtas, šeit uzstādītas turbīnas un ģeneratori. Papildus aizsprostam un ēkai hidroelektrostacijā var būt slūžas, pārplūdes, zivju ejas un laivu pacēlāji.

Katra hidroelektrostacija ir unikāla struktūra, tāpēc galvenā hidroelektrostaciju atšķirīgā iezīme no cita veida industriālajām elektrostacijām ir to individualitāte. Starp citu, lielākais rezervuārs pasaulē atrodas Ganā, tas ir Akosombo rezervuārs Voltas upē. Tas aizņem 8500 kvadrātkilometrus, kas ir 3,6% no visas valsts platības.

Ja gar upes gultni ir ievērojams slīpums, tad tiek uzcelta atvasinājuma hidroelektrostacija. Nav nepieciešams būvēt lielu rezervuāru dambjiem, tā vietā ūdens tiek virzīts tikai pa speciāli izbūvētiem ūdens kanāliem vai tuneļiem tieši uz elektrostacijas ēku.

Atvasinātajās hidroelektrostacijās dažkārt tiek iekārtoti nelieli ikdienas regulēšanas baseini, kas ļauj kontrolēt spiedienu un līdz ar to saražotās elektroenerģijas daudzumu atkarībā no elektrotīkla pārslodzes.

Sūkņu krātuves (PSPP) ir īpašs hidroelektrostaciju veids. Šeit pati stacija ir paredzēta, lai izlīdzinātu ikdienas svārstības un maksimālās slodzes energosistēmaun tādējādi uzlabo elektrotīkla uzticamību.

Šāda stacija var darboties gan ģeneratora režīmā, gan uzglabāšanas režīmā, kad sūkņi sūknē ūdeni augšējā baseinā no apakšējā baseina. Baseins šajā kontekstā ir baseina objekts, kas ir daļa no rezervuāra un blakus hidroelektrostacijai. Augštecē ir augštecē, lejtecē - lejtecē.

Sūknētās krātuves piemērs ir Taum Sauk rezervuārs Misūri štatā, kas uzbūvēts 80 kilometrus no Misisipi štatā un kura ietilpība ir 5,55 miljardi litru, ļaujot energosistēmai nodrošināt maksimālo jaudu 440 MW.