Uređaj i princip rada hidroelektrane

Od davnina su ljudi koristili pokretačku snagu vode. Mljeli su brašno u mlinovima pokretanim vodenim strujama, splavljali teška debla nizvodno i općenito koristili hidroenergiju za razne zadatke, uključujući industrijske.

Prve hidroelektrane

Krajem 19. stoljeća, s početkom elektrifikacije gradova, hidroelektrane su vrlo brzo počele stjecati popularnost u svijetu. Godine 1878. u Engleskoj se pojavila prva svjetska hidroelektrana, koja je tada napajala samo jednu lučnu svjetiljku u umjetničkoj galeriji izumitelja Williama Armstronga ... A do 1889. samo u Sjedinjenim Državama bilo je već 200 hidroelektrana.

Jedan od najvažnijih koraka u razvoju hidroenergije bila je izgradnja Hooverove brane u SAD-u tridesetih godina prošlog stoljeća. Što se tiče Rusije, već 1892. godine ovdje u Rudnia Altai na rijeci Berezovki izgrađena je prva hidroelektrana s četiri turbine snage 200 kW, dizajnirana za opskrbu električnom energijom za drenažu rudnika Ziryanovski.Dakle, razvojem električne energije od strane čovječanstva, hidroelektrane su obilježile ubrzani tempo industrijskog napretka.

Princip rada hidroelektrane

Danas su moderne hidroelektrane goleme građevine s gigavatom instaliranog kapaciteta. Međutim, načelo rada svake hidroelektrane općenito ostaje prilično jednostavno i gotovo potpuno isto posvuda. Tlak vode koji se primjenjuje na lopatice hidrauličke turbine uzrokuje njezino okretanje, a hidraulička turbina, zauzvrat, povezana s generatorom, okreće generator. Generator proizvodi električnu energiju koja i dovodi do transformatorske stanice, a zatim do dalekovoda.

Rotor hidrogeneratora:

U turbinskoj dvorani hidroelektrane ugrađeni su hidraulički agregati koji pretvaraju energiju vodenog toka u električnu energiju, a smješteni su i svi potrebni razvodni uređaji, te uređaji za upravljanje i nadzor rada hidroelektrane. neposredno u zgradi hidroelektrane.

Učinak hidroelektrane ovisi o količini i pritisku vode koja prolazi kroz turbine. Izravni tlak se dobiva zbog usmjerenog kretanja toka vode. To može biti voda nakupljena na brani kada se brana gradi na određenom mjestu na rijeci ili pritisak nastaje zbog preusmjeravanja toka—to jest, kada se voda preusmjerava iz kanala kroz poseban tunel ili kanal. Dakle, hidroelektrane su brane, izvedenice i brane.

Najčešće branske hidroelektrane temelje se na brani koja pregrađuje korito rijeke.Iza brane voda se diže, akumulira, stvarajući svojevrsni vodeni stup koji osigurava pritisak i pritisak. Što je brana viša, to je pritisak jači. Najviša brana na svijetu, visoka 305 metara, je brana Jinping od 3,6 GW na rijeci Yalongjiang u zapadnom Sichuanu na jugozapadu Kine.

Postoje dvije vrste hidroelektrana. Ako rijeka ima blagi pad, ali je relativno obilna, tada se uz pomoć brane koja blokira rijeku stvara dovoljna razlika u vodostajima.

Iznad brane formira se akumulacija koja osigurava ravnomjeran rad stanice tijekom cijele godine. Uz obalu ispod brane, u neposrednoj blizini nje, postavlja se vodna turbina, spojena na električni generator (kod brane).Ako je rijeka plovna, onda se na suprotnoj obali napravi prevodnica za prolaz brodovi.

Ako rijeka nije jako bogata vodom, ali ima veliku uronjenost i brzu struju (na primjer, planinske rijeke), tada se dio vode preusmjerava posebnim kanalom, koji ima mnogo manji nagib od rijeke. Taj je kanal ponekad dug i nekoliko kilometara. Ponekad terenski uvjeti prisiljavaju da se kanal zamijeni tunelom (za elektrane). To stvara značajnu razliku u razini između izlaza kanala i nizvodno rijeke.

Na kraju kanala voda ulazi u cijev strmog nagiba na čijem se donjem kraju nalazi hidraulička turbina s generatorom. Zbog velike razlike u razini voda dobiva veliku kinetičku energiju dovoljnu za napajanje stanice (derivacijske stanice).

Takve stanice mogu biti velikog kapaciteta i spadati u kategoriju regionalnih elektrana (usp. Male hidroelektrane).U najmanjim postrojenjima, turbina se ponekad zamjenjuje manje učinkovitim, jeftinijim vodenim kotačem.

Zgrada hidroelektrane Zhigulev iz izvora

Shematski dijagram električnih veza Zhigulev HE

Presjek kroz zgradu hidroelektrane Zhigulev. 1 — izlazi za otvaranje RU 400 kV; 2 — kat kabela 220 i 110 kV; 3 — kat električne opreme, 4 — oprema za hlađenje transformatora; 5 — sabirnički kanali koji povezuju naponske namotaje generatora transformatora u "trokute"; 6 — dizalica nosivosti 2X125 tona; 7 — dizalica nosivosti 30 tona; 8 — dizalica nosivosti 2X125 t; 9 — konstrukcija za zadržavanje smeća; 10 — dizalica nosivosti 2X125 tona; 11 — metalni jezik; 12 — dizalica nosivosti 2X125 tona.

HE Zhigulev je druga najveća hidroelektrana u Europi, 1957.-1960. bila je najveća hidroelektrana na svijetu.

Prva jedinica stanice s kapacitetom od 105 tisuća KW puštena je u rad krajem 1955. godine, 1956. godine pušteno je u rad još 11 jedinica na 10 mjeseci. 1957. — preostalih osam jedinica.

U hidroelektranama je instaliran i radi veliki broj novih, u nekim slučajevima jedinstvenih energetskih objekata.

Vrste hidroelektrana i njihovi uređaji

Osim brane, hidroelektrana uključuje zgradu i rasklopno postrojenje. U zgradi je smještena glavna oprema hidroelektrane, ovdje su ugrađene turbine i generatori. Osim brane i zgrade, hidroelektrana može imati prevodnice, preljeve, riblje prolaze i dizala za čamce.

Svaka hidroelektrana je jedinstvena građevina, stoga je glavno obilježje hidroelektrana koje se razlikuju od ostalih vrsta industrijskih elektrana njihova individualnost. Inače, najveća akumulacija na svijetu nalazi se u Gani, to je akumulacija Akosombo na rijeci Volta. Prostire se na 8500 četvornih kilometara, što je 3,6% površine cijele države.

Ako postoji značajan nagib duž riječnog korita, tada se podiže derivacijska hidroelektrana. Za brane nije potrebno graditi veliku akumulaciju, već se voda usmjerava samo kroz posebno izgrađene vodene kanale ili tunele izravno u zgradu elektrane.

U izvedenim hidroelektranama ponekad se uređuju mali dnevni regulacijski bazeni, koji omogućuju kontrolu tlaka, a time i količine proizvedene električne energije, ovisno o preopterećenju elektroenergetske mreže.

Crpno-akumulacijski objekti (CHE) posebna su vrsta hidroelektrana. Ovdje je sama stanica dizajnirana da izgladi dnevne fluktuacije i vršna opterećenja energetski sustav, a time i poboljšati pouzdanost elektroenergetske mreže.

Takva stanica može raditi iu generatorskom načinu rada iu načinu skladištenja, kada crpke pumpaju vodu u gornji bazen iz donjeg bazena. Bazen u ovom kontekstu je bazenski objekt koji je dio akumulacije i uz hidroelektranu. Uzvodno je uzvodno, nizvodno je nizvodno.

Primjer crpne akumulacije je rezervoar Taum Sauk u Missouriju, izgrađen 80 kilometara od Mississippija, s kapacitetom od 5,55 milijardi litara, što elektroenergetskom sustavu omogućuje vršni kapacitet od 440 MW.