Naprava in princip delovanja hidroelektrarne

Že od pradavnine so ljudje uporabljali pogonsko silo vode. Moko so mleli v mlinih, ki so jih poganjali vodni tokovi, nizvodno splavali težka drevesna debla in na splošno uporabljali vodno energijo za najrazličnejše naloge, tudi industrijske.

Prve hidroelektrarne

Konec 19. stoletja, z začetkom elektrifikacije mest, so se hidroelektrarne v svetu zelo hitro začele uveljavljati. Leta 1878 se je v Angliji pojavila prva hidroelektrarna na svetu, ki je takrat napajala le eno obločno svetilko v umetniški galeriji izumitelja Williama Armstronga ... In do leta 1889 je bilo samo v ZDA že 200 hidroelektrarn.

Eden najpomembnejših korakov v razvoju hidroenergije je bila izgradnja Hooverjevega jezu v ZDA v tridesetih letih prejšnjega stoletja. Kar zadeva Rusijo, je bila že leta 1892 tukaj v Rudnia Altai na reki Berezovki zgrajena prva hidroelektrarna s štirimi turbinami z močjo 200 kW, namenjena zagotavljanju električne energije za odvodnjavanje rudnika Ziryanovski.Torej, z razvojem električne energije s strani človeštva so hidroelektrarne zaznamovale hiter tempo industrijskega napredka.

Načelo delovanja hidroelektrarne

Danes so sodobne hidroelektrarne ogromne strukture z gigavati instalirane moči. Vendar načelo delovanja katere koli hidroelektrarne na splošno ostaja precej preprosto in skoraj povsod enako. Tlak vode, ki deluje na lopatice hidravlične turbine, povzroči, da se ta vrti, hidravlična turbina pa, povezana z generatorjem, vrti generator. Generator proizvaja električno energijo, ki in napaja v transformatorsko postajo in nato v daljnovod.

Rotor hidrogeneratorja:

V turbinski dvorani hidroelektrarne so nameščene hidravlične enote, ki pretvarjajo energijo vodnega toka v električno energijo, in vse potrebne razdelilne naprave ter krmilne in nadzorne naprave za delovanje hidroelektrarne. neposredno v objektu hidroelektrarne.

Izhodna moč hidroelektrarne je odvisna od količine in tlaka vode, ki prehaja skozi turbine. Neposredni tlak nastane zaradi usmerjenega gibanja vodnega toka. To je lahko voda, ki se kopiči na jezu, ko je jez zgrajen na določenem mestu na reki, ali pa se pritisk pojavi zaradi preusmeritve toka - to je, ko se voda preusmeri iz kanala skozi poseben predor ali kanal. Hidroelektrarne so torej jez, derivat in jez.

Najpogostejše zajezitvene hidroelektrarne temeljijo na jezu, ki blokira rečno strugo.Za jezom se voda dviga, kopiči, ustvarja nekakšen vodni stolpec, ki zagotavlja pritisk in pritisk. Višji kot je jez, močnejši je pritisk. Najvišji jez na svetu, visok 305 metrov, je jez Jinping z močjo 3,6 GW na reki Yalongjiang v zahodnem Sečuanu na jugozahodu Kitajske.

Hidroelektrarne so dveh vrst. Če ima reka rahel padec, vendar je razmeroma obilna, se s pomočjo jezu, ki blokira reko, ustvari zadostna razlika v vodostaju.

Nad jezom je oblikovan rezervoar, ki zagotavlja enotno delovanje postaje skozi vse leto. V bližini brega pod jezom, v njegovi neposredni bližini, je nameščena vodna turbina, povezana z električnim generatorjem (v bližini jezovne postaje).Če je reka plovna, se na nasprotnem bregu naredi zapora za prehod ladje.

Če reka ni zelo bogata z vodo, vendar ima veliko potopitev in hiter tok (na primer gorske reke), potem se del vode preusmeri po posebnem kanalu, ki ima veliko nižji naklon kot reka. Ta kanal je včasih dolg nekaj kilometrov. Včasih terenske razmere prisilijo kanal zamenjati s predorom (za elektrarne). To ustvarja znatno razliko v nivoju med iztokom kanala in dolvodno od reke.

Na koncu kanala voda vstopa v cev s strmim naklonom, na spodnjem koncu katere je hidravlična turbina z generatorjem. Zaradi znatne višinske razlike pridobi voda veliko kinetično energijo, ki zadošča za napajanje postaje (derivacijske postaje).

Takšne postaje so lahko velike zmogljivosti in spadajo v kategorijo regionalnih elektrarn (prim. Male hidroelektrarne).V najmanjših obratih turbino včasih nadomestijo z manj učinkovitim, cenejšim vodnim kolesom.

Gradnja hidroelektrarne Zhigulev iz izvirov

Shematski diagram električnih povezav HE Zhigulev

Odsek skozi zgradbo hidroelektrarne Zhigulev. 1 — izhodi za odpiranje RU 400 kV; 2 — nadstropje kablov 220 in 110 kV; 3 — tla električne opreme, 4 — oprema za hlajenje transformatorja; 5 - vodilni kanali, ki povezujejo napetostna navitja generatorja transformatorjev v "trikotnike"; 6 - žerjav z nosilnostjo 2X125 ton; 7 - žerjav z nosilnostjo 30 ton; 8 - žerjav z nosilnostjo 2X125 t; 9 — struktura za zadrževanje smeti; 10 - žerjav z nosilnostjo 2X125 ton; 11 — kovinski jezik; 12 - žerjav z nosilnostjo 2X125 ton.

HE Zhigulev je druga največja hidroelektrarna v Evropi, v letih 1957-1960 je bila največja hidroelektrarna na svetu.

Prva enota postaje z zmogljivostjo 105 tisoč KW je bila dana v obratovanje konec leta 1955, leta 1956 je bilo za 10 mesecev v obratovanje še 11 enot. 1957 — preostalih osem enot.

V hidroelektrarnah je postavljenih in obratuje veliko število novih, v nekaterih primerih edinstvenih energetskih objektov.

Vrste hidroelektrarn in njihove naprave

Hidroelektrarna poleg jezu vključuje zgradbo in stikalno napravo. Glavna oprema hidroelektrarne se nahaja v stavbi, tu so nameščene turbine in generatorji. Hidroelektrarna ima lahko poleg jezu in zgradbe tudi zapornice, pretočna polja, prehode za ribe in dvigala za čolne.

Vsaka hidroelektrarna je edinstven objekt, zato je glavna značilnost hidroelektrarn od drugih vrst industrijskih elektrarn njihova individualnost. Mimogrede, največji rezervoar na svetu se nahaja v Gani, to je rezervoar Akosombo na reki Volta. Obsega 8.500 kvadratnih kilometrov, kar je 3,6 % celotne površine države.

Če je vzdolž rečne struge velik naklon, se postavi derivacijska hidroelektrarna. Za jezove ni treba graditi velikega zbiralnika, temveč se voda usmeri le skozi posebej postavljene vodne kanale ali predore neposredno v zgradbo elektrarne.

V izvedenih hidroelektrarnah so včasih urejeni manjši dnevni regulacijski bazeni, ki omogočajo nadzor tlaka in s tem količine proizvedene električne energije glede na preobremenjenost elektroenergetskega omrežja.

Črpalni objekti (ČHE) so posebna vrsta hidroelektrarn. Tukaj je postaja sama zasnovana tako, da izravnava dnevna nihanja in konične obremenitve elektroenergetski sistem, in tako izboljšati zanesljivost električnega omrežja.

Takšna postaja lahko deluje tako v načinu generatorja kot v načinu shranjevanja, ko črpalke črpajo vodo v zgornji bazen iz spodnjega bazena. Bazen je v tem kontekstu bazenski objekt, ki je del rezervoarja in meji na hidroelektrarno. Gorvodno je gorvodno, dolvodno dolvodno.

Primer črpalnega akumulacijskega objekta je rezervoar Taum Sauk v Missouriju, zgrajen 80 kilometrov od Mississippija, s kapaciteto 5,55 milijarde litrov, kar elektroenergetskemu sistemu omogoča največjo zmogljivost 440 MW.