Dispozitivul și principiul de funcționare al hidrocentralei

Din cele mai vechi timpuri, oamenii au folosit forța motrice a apei. Ei măcinau făină în mori alimentate de curenții de apă, au ridicat trunchiuri grele de copaci în aval și, în general, au folosit hidroenergie pentru o mare varietate de sarcini, inclusiv cele industriale.

Primele hidrocentrale

La sfârșitul secolului al XIX-lea, odată cu începutul electrificării orașelor, hidrocentralele au început să câștige foarte repede popularitate în lume. În 1878, în Anglia a apărut prima centrală hidroelectrică din lume, care a alimentat apoi o singură lampă cu arc în galeria de artă a inventatorului William Armstrong... Și până în 1889, erau deja 200 de hidrocentrale numai în Statele Unite.

Unul dintre cei mai importanți pași în dezvoltarea hidroenergiei a fost construcția barajului Hoover în SUA în anii 1930. În ceea ce privește Rusia, deja în 1892, aici, în Rudnia Altai, pe râul Berezovka, a fost construită prima centrală hidroelectrică cu patru turbine, cu o capacitate de 200 kW, concepută pentru a furniza energie electrică pentru drenajul minei minei Ziryanovsky.Deci, odată cu dezvoltarea energiei electrice de către omenire, centralele hidroelectrice au marcat ritmul rapid al progresului industrial.

Principiul de funcționare al hidrocentralei

Astăzi, centralele hidroelectrice moderne sunt structuri uriașe cu un gigawat de capacitate instalată. Cu toate acestea, principiul de funcționare al oricărei centrale hidroelectrice rămâne în general destul de simplu și aproape exact același peste tot. Presiunea apei aplicată paletelor turbinei hidraulice o face să se rotească, iar turbina hidraulică, la rândul ei, conectată la generator, întoarce generatorul. Generatorul generează energie electrică care și alimentat la stația de transformare și apoi la linia electrică.

Rotor hidrogenerator:

În sala de turbine a hidrocentralei sunt instalate unități hidraulice care transformă energia debitului de apă în energie electrică și sunt amplasate toate dispozitivele de distribuție necesare, precum și dispozitivele de control și monitorizare pentru funcționarea hidrocentralei. direct în clădirea hidrocentralei.

Puterea unei centrale hidroelectrice depinde de cantitatea și presiunea apei care trece prin turbine. Presiunea directă se obține datorită mișcării direcționate a fluxului de apă. Aceasta poate fi apa acumulată la baraj atunci când un baraj este construit într-o anumită locație de pe râu sau presiunea apare din cauza devierii debitului - adică atunci când apa este deviată din canal printr-un tunel sau canal special. Deci, centralele hidroelectrice sunt baraj, derivate și baraj.

Cele mai comune hidrocentrale de baraj au la bază un baraj care blochează albia râului.În spatele barajului, apa urcă, se acumulează, creând un fel de coloană de apă care asigură presiune și presiune. Cu cât barajul este mai mare, cu atât presiunea este mai puternică. Cel mai înalt baraj din lume, cu o înălțime de 305 metri, este barajul Jinping de 3,6 GW de pe râul Yalongjiang, în vestul Sichuan, în sud-vestul Chinei.

Centralele hidroelectrice sunt de două tipuri. Dacă râul are o ușoară scufundare, dar este relativ abundent, atunci cu ajutorul unui baraj care blochează râul se creează o diferență suficientă a nivelului apei.

Deasupra barajului se formează un rezervor, care asigură funcționarea uniformă a stației pe tot parcursul anului. În apropierea malului de sub baraj, în imediata apropiere a acestuia, se instalează o turbină de apă, conectată la un generator electric (în apropierea stației de baraj).Dacă râul este navigabil, atunci se face o ecluză pe malul opus pentru trecerea navelor.

Dacă râul nu este foarte bogat în apă, dar are o scufundare mare și un curent rapid (de exemplu, râuri de munte), atunci o parte din apă este deviată de-a lungul unui canal special, care are o pantă mult mai mică decât râul. Acest canal are uneori câțiva kilometri lungime. Uneori, condițiile de câmp obligă canalul să fie înlocuit cu un tunel (pentru centrale electrice). Acest lucru creează o diferență semnificativă de nivel între ieșirea canalului și în aval de râu.

La capatul canalului, apa intra intr-o conducta cu panta abrupta, la capatul inferior al careia se afla o turbina hidraulica cu un generator. Datorită diferenței semnificative de nivel, apa capătă o energie cinetică mare, suficientă pentru alimentarea stației (stații de derivație).

Astfel de stații pot avea o capacitate mare și aparțin categoriei centralelor regionale (cf. Hidrocentrale mici).În cele mai mici centrale, turbina este uneori înlocuită cu o roată de apă mai puțin eficientă, mai ieftină.

Construirea hidrocentralei Zhigulev din izvoare

Schema schematică a conexiunilor electrice ale CHE Zhigulev

O secțiune prin clădirea hidrocentralei Zhigulev. 1 — ieșiri pentru deschidere RU 400 kV; 2 — etaj din cabluri de 220 și 110 kV; 3 — podea echipament electric, 4 — echipament de răcire transformator; 5 — canale de magistrală care conectează înfășurările de tensiune ale generatorului transformatoarelor în „triunghiuri”; 6 — o macara cu o capacitate de încărcare de 2X125 tone; 7 — o macara cu o capacitate de încărcare de 30 de tone; 8 — o macara cu o capacitate de încărcare de 2X125 t; 9 — structura de reținere a gunoiului; 10 — o macara cu o capacitate de încărcare de 2X125 tone; 11 — limbă metalică; 12 — o macara cu o capacitate de încărcare de 2X125 tone.

CHE Zhigulev este a doua cea mai mare centrală hidroelectrică din Europa, în 1957-1960 a fost cea mai mare hidrocentrală din lume.

Prima unitate a stației cu o capacitate de 105 mii KW a fost pusă în funcțiune la sfârșitul anului 1955, în 1956 alte 11 unități au fost date în funcțiune timp de 10 luni. 1957 — restul de opt unități.

Un număr mare de instalații energetice noi, în unele cazuri unice, au fost instalate și funcționează la centralele hidroelectrice.

Tipuri de centrale hidroelectrice și dispozitivele acestora

Pe lângă baraj, hidrocentrala include o clădire și o instalație de comutare. Echipamentele principale ale hidrocentralei se află în clădire, aici sunt instalate turbine și generatoare. Pe lângă baraj și clădire, centrala hidroelectrică poate avea ecluze, deversor, pasaje pentru pești și ascensoare pentru bărci.

Fiecare centrală hidroelectrică este o structură unică, prin urmare principala trăsătură distinctivă a centralelor hidroelectrice de alte tipuri de centrale industriale este individualitatea lor. Apropo, cel mai mare rezervor din lume este situat în Ghana, este lacul de acumulare Akosombo de pe râul Volta. Se întinde pe 8.500 de kilometri pătrați, ceea ce reprezintă 3,6% din suprafața întregii țări.

Dacă există o pantă semnificativă de-a lungul albiei râului, atunci se ridică o centrală hidroelectrică de derivație. Nu este necesar să se construiască un rezervor mare pentru baraje, în schimb apa este direcționată numai prin canale sau tuneluri de apă special ridicate direct către clădirea centralei electrice.

Bazinele mici de reglare zilnică sunt uneori dispuse în centrale hidroelectrice derivate, care permit controlarea presiunii și, prin urmare, a cantității de energie electrică generată, în funcție de suprasarcina rețelei electrice.

Instalațiile de stocare prin pompare (PSPP) sunt un tip special de centrală hidroelectrică. Aici, stația în sine este proiectată pentru a netezi fluctuațiile zilnice și sarcinile de vârf sistem de energie, și astfel să îmbunătățească fiabilitatea rețelei electrice.

O astfel de stație poate funcționa atât în ​​modul generator, cât și în modul de stocare, atunci când pompele pompează apă în bazinul superior din bazinul inferior. Un bazin în acest context este un obiect bazin care face parte dintr-un rezervor și adiacent unei centrale hidroelectrice.În amonte este în amonte, în aval este în aval.

Un exemplu de instalație de stocare prin pompare este rezervorul Taum Sauk din Missouri, construit la 80 de kilometri de Mississippi, cu o capacitate de 5,55 miliarde de litri, permițând sistemului de alimentare să ofere o capacitate de vârf de 440 MW.