Zariadenie a princíp činnosti vodnej elektrárne

Od pradávna ľudia využívali hnaciu silu vody. Mleli múku v mlynoch poháňaných vodnými prúdmi, splavovali ťažké kmene stromov po prúde a vo všeobecnosti využívali vodnú energiu na širokú škálu úloh, vrátane priemyselných.

Prvé vodné elektrárne

Koncom 19. storočia, so začiatkom elektrifikácie miest, si vodné elektrárne začali veľmi rýchlo získavať obľubu vo svete. V roku 1878 sa v Anglicku objavila prvá vodná elektráreň na svete, ktorá vtedy poháňala iba jednu oblúkovú lampu v umeleckej galérii vynálezcu Williama Armstronga ... A v roku 1889 už bolo len v Spojených štátoch 200 vodných elektrární.

Jedným z najdôležitejších krokov v rozvoji vodnej energie bola výstavba priehrady Hoover Dam v USA v 30. rokoch 20. storočia. Čo sa týka Ruska, už v roku 1892 tu v Rudnom Altaji na rieke Berezovka postavili prvú štvorturbínovú vodnú elektráreň s výkonom 200 kW, ktorá bola určená na zabezpečenie elektriny pre odvodňovanie baní Žirjanovskij.S rozvojom elektriny ľudstvom teda vodné elektrárne zaznamenali rýchle tempo priemyselného pokroku.

Princíp činnosti vodnej elektrárne

Moderné vodné elektrárne sú dnes obrovské stavby s gigawattovým inštalovaným výkonom. Princíp fungovania akejkoľvek vodnej elektrárne však vo všeobecnosti zostáva pomerne jednoduchý a všade takmer úplne rovnaký. Tlak vody aplikovaný na lopatky hydraulickej turbíny spôsobuje jej otáčanie a hydraulická turbína, pripojená ku generátoru, otáča generátor. Generátor vyrába elektrickú energiu, ktorá a napájané do trafostanice a následne do elektrického vedenia.

Rotor hydrogenerátora:

V turbínovej hale vodnej elektrárne sú inštalované hydraulické agregáty, ktoré premieňajú energiu prúdu vody na elektrickú energiu a sú umiestnené všetky potrebné rozvody, ako aj riadiace a monitorovacie zariadenia pre prevádzku vodnej elektrárne. priamo v budove vodnej elektrárne.

Výkon vodnej elektrárne závisí od množstva a tlaku vody prechádzajúcej turbínami. Priamy tlak sa dosiahne v dôsledku usmerneného pohybu prúdu vody. Môže to byť voda nahromadená na priehrade, keď je priehrada postavená na konkrétnom mieste na rieke, alebo tlak vzniká v dôsledku odklonu toku - to znamená, keď je voda odvádzaná z kanála cez špeciálny tunel alebo kanál. Vodné elektrárne sú teda priehrada, derivát a priehrada.

Najbežnejšie priehradové vodné elektrárne sú založené na priehrade, ktorá blokuje koryto rieky.Za priehradou voda stúpa, hromadí sa a vytvára akýsi vodný stĺp, ktorý zabezpečuje tlak a tlak. Čím vyššia hrádza, tým silnejší tlak. Najvyššia priehrada na svete s výškou 305 metrov je priehrada Ťin-pching s výkonom 3,6 GW na rieke Yalongjiang v západnej časti Sichuanu v juhozápadnej Číne.

Vodné elektrárne sú dvoch typov. Ak má rieka mierny pokles, ale je pomerne výdatná, tak pomocou hrádze blokujúcej rieku vzniká dostatočný rozdiel hladín.

Nad hrádzou je vytvorená nádrž, ktorá zabezpečuje rovnomernú prevádzku stanice počas celého roka. Neďaleko brehu pod hrádzou, v jej tesnej blízkosti, je inštalovaná vodná turbína, napojená na elektrocentrálu (pri priehradnej stanici), ak je rieka splavná, tak na opačnom brehu je urobená plavebná komora pre prechod hl. lode.

Ak rieka nie je veľmi bohatá na vodu, ale má veľký ponor a rýchly prúd (napríklad horské rieky), časť vody sa odvádza špeciálnym kanálom, ktorý má oveľa nižší sklon ako rieka. Tento kanál je niekedy dlhý niekoľko kilometrov. Niekedy poľné podmienky prinútia kanál nahradiť tunelom (pre elektrárne). To vytvára významný rozdiel v úrovni medzi výstupom z kanála a po prúde rieky.

Na konci kanála voda vstupuje do potrubia so strmým sklonom, na spodnom konci ktorého je hydraulická turbína s generátorom. V dôsledku výrazného rozdielu hladín získava voda veľkú kinetickú energiu, dostatočnú na napájanie stanice (derivačných staníc).

Takéto stanice môžu mať veľkú kapacitu a patria do kategórie regionálnych elektrární (porov. Malé vodné elektrárne).V najmenších prevádzkach je turbína niekedy nahradená menej účinným, lacnejším vodným kolesom.

Budova vodnej elektrárne Žigulev z prameňov

Schematický diagram elektrických pripojení Zhigulev HPP

Úsek cez budovu vodnej elektrárne Žigulev. 1 — výstupy pre otvorenie RU 400 kV; 2 — poschodie káblov 220 a 110 kV; 3 — poschodie elektrického zariadenia, 4 — chladiace zariadenie transformátora; 5 - zbernicové kanály spájajúce napäťové vinutia generátora transformátorov v "trojuholníkoch"; 6 — žeriav s nosnosťou 2X125 ton; 7 — žeriav s nosnosťou 30 ton; 8 — žeriav s nosnosťou 2X125 t; 9 — štruktúra zadržiavania odpadu; 10 — žeriav s nosnosťou 2X125 ton; 11 — kovový jazyk; 12 — žeriav s nosnosťou 2X125 ton.

Vodná elektráreň Žigulev je druhou najväčšou vodnou elektrárňou v Európe, v rokoch 1957-1960 bola najväčšou vodnou elektrárňou na svete.

Prvý blok stanice s výkonom 105 tisíc KW bol uvedený do prevádzky koncom roka 1955, v roku 1956 bolo uvedených do prevádzky ďalších 11 blokov na 10 mesiacov. 1957 — zvyšných osem jednotiek.

Vo vodných elektrárňach bolo inštalovaných a v prevádzke veľké množstvo nových, v niektorých prípadoch unikátnych energetických zariadení.

Typy vodných elektrární a ich zariadenia

Súčasťou vodnej elektrárne je okrem priehrady aj budova a rozvodňa. V objekte sa nachádza hlavné zariadenie vodnej elektrárne, sú tu inštalované turbíny a generátory. Okrem priehrady a budovy môže mať vodná elektráreň plavebné komory, prepady, rybie priechody a lodné výťahy.

Každá vodná elektráreň je jedinečná stavba, preto je hlavným rozlišovacím znakom vodných elektrární od iných typov priemyselných elektrární ich individualita. Mimochodom, najväčšia nádrž na svete sa nachádza v Ghane, je to nádrž Akosombo na rieke Volta. Rozkladá sa na 8 500 kilometroch štvorcových, čo je 3,6 % rozlohy celej krajiny.

Ak je pozdĺž koryta rieky výrazný sklon, potom sa postaví derivačná vodná elektráreň. Pre priehrady nie je potrebné stavať veľkú nádrž, namiesto toho sa voda smeruje len cez špeciálne vybudované vodné kanály alebo tunely priamo do budovy elektrárne.

Malé denné regulačné nádrže sú niekedy usporiadané v odvodených vodných elektrárňach, ktoré umožňujú riadiť tlak a tým aj množstvo vyrobenej elektriny v závislosti od preťaženia elektrickej siete.

Prečerpávacie zariadenia (PSPP) sú špeciálnym typom vodných elektrární. Tu je samotná stanica navrhnutá tak, aby vyrovnávala denné výkyvy a špičkové zaťaženie Systém napájaniaa tým zlepšiť spoľahlivosť elektrickej siete.

Takáto stanica môže pracovať v režime generátora aj v režime zásobníka, kedy čerpadlá čerpajú vodu do hornej nádrže zo spodnej nádrže. Povodie je v tomto kontexte objekt povodia, ktorý je súčasťou nádrže a susedí s vodnou elektrárňou. Horný tok je proti prúdu, po prúde je po prúde.

Príkladom prečerpávacieho zariadenia je nádrž Taum Sauk v Missouri, postavená 80 kilometrov od Mississippi, s kapacitou 5,55 miliardy litrov, čo umožňuje energetickému systému poskytovať špičkovú kapacitu 440 MW.