Устройството и принципът на работа на водноелектрическата централа

От древни времена хората са използвали движещата сила на водата. Те смилаха брашно в мелници, задвижвани от водни течения, рафтовиха тежки стволове на дървета надолу по течението и обикновено използваха хидроенергия за голямо разнообразие от задачи, включително промишлени.

Първите водноелектрически централи

В края на 19 век, с началото на електрификацията на градовете, водноелектрическите централи започват да набират много бързо популярност в света. През 1878 г. в Англия се появява първата в света водноелектрическа централа, която тогава захранва само една дъгова лампа в художествената галерия на изобретателя Уилям Армстронг … А до 1889 г. само в САЩ вече има 200 водноелектрически централи.

Една от най -важните стъпки в развитието на хидроенергията е изграждането на язовир Хувър в САЩ през 30 -те години. Що се отнася до Русия, тук вече през 1892 г. в Рудния Алтай на река Березовка е построена първата четиритурбинна водноелектрическа централа с мощност 200 kW, предназначена да осигури електричество за дренажа на мината на рудника Зиряновски. Така че, с развитието на електроенергията от човечеството, водноелектрическите централи отбелязаха бързите темпове на индустриален прогрес.

Принципът на работа на водноелектрическата централа

Днес съвременните водноелектрически централи са огромни структури с гигавата инсталирана мощност. Принципът на действие на всяка водноелектрическа централа обаче като цяло остава доста прост и почти напълно еднакъв навсякъде. Налягането на водата, насочено към лопатките на хидравличната турбина, я кара да се върти, а хидравличната турбина от своя страна, свързана с генератора, завърта генератора. Генераторът генерира електричество, което и подава се към трансформаторната станция, а след това към електропровода.

Ротор на хидрогенератор:

В турбинната зала на водноелектрическата централа са монтирани хидравлични агрегати, които преобразуват енергията на водния поток в електрическа, а всички необходими разпределителни устройства, както и устройства за управление и наблюдение за работата на водноелектрическата централа, са разположени директно в сградата на водноелектрическата централа.

Мощността на водноелектрическа централа зависи от количеството и налягането на водата, преминаваща през турбините. Директно напорът се получава поради насоченото движение на водния поток. Това може да бъде натрупана вода при язовира, когато се изгражда язовир на определено място по реката, или налягането се получава поради отклоняване на потока — това е когато водата се отклонява от канала през специален тунел или канал. И така, водноелектрическите централи са язовирни, деривативни и язовирни.

Най -често срещаните язовирни водноелектрически централи се основават на язовир, който блокира коритото на реката. Зад язовира водата се издига, натрупва се, създавайки един вид воден стълб, който осигурява налягане и напор. Колкото по -висок е язовирът, толкова по -силно е налягането. Най -високият язовир в света, висок 305 метра, е язовирът Jinping с мощност 3,6 GW на река Yalongjiang в западен Съчуан в Югозападен Китай.

Водноелектрическите централи са два вида. Ако реката има леко потапяне, но е относително изобилна, тогава с помощта на язовир, блокиращ реката, се създава достатъчна разлика в нивата на водата.

Над язовира се образува резервоар, който осигурява равномерна работа на станцията през цялата година. Близо до брега под язовира, в непосредствена близост до него, е инсталирана водна турбина, свързана с електрически генератор (близо до язовирната станция).Ако реката е плавателна, тогава се прави заключване на отсрещния бряг за преминаване на кораби.

Ако реката не е много богата на вода, но има голямо потапяне и бързо течение (например планински реки), тогава част от водата се отклонява по специален канал, който има много по -нисък наклон от реката. Този канал понякога има дължина от няколко километра. Понякога условията на терена принуждават канала да бъде заменен с тунел (за мощни станции). Това създава значителна разлика в нивото между изхода на канала и надолу по течението на реката.

В края на канала водата навлиза в тръба със стръмен наклон, в долния край на която има хидравлична турбина с генератор. Поради значителната разлика в нивото, водата придобива голяма кинетична енергия, достатъчна за захранване на станцията (деривационни станции).

Такива станции могат да имат голям капацитет и да принадлежат към категорията на регионалните електроцентрали (вж. Малки водноелектрически централи). В най -малките заводи турбината понякога се заменя с по -малко ефективно, по -евтино водно колело.

Сградата на Жигулевската водноелектрическа централа от изворите

Схематична диаграма на електрическите връзки на Жигулевската ВЕЦ

Участък през сградата на Жигулевската водноелектрическа централа. 1 — изходи за отваряне на РУ 400 kV; 2 — под от 220 и 110 kV кабели; 3 — под на електрическо оборудване, 4 — охлаждащо оборудване на трансформатор; 5 — шинни канали, свързващи намотките на напрежението на генератора на трансформаторите в «триъгълници»; 6 — кран с товароподемност 2Х125 тона; 7 — кран с товароподемност 30 тона; 8 — кран с товароподемност 2X125 t; 9 — структура за задържане на боклука; 10 — кран с товароподемност 2Х125 тона; 11 — метален език; 12 — кран с товароподемност 2Х125 тона.

Жигулевската ВЕЦ е втората по големина водноелектрическа централа в Европа, през 1957-1960 г. тя е най-голямата водноелектрическа централа в света.

Първият блок на станцията с мощност 105 хил. КВт е въведен в експлоатация в края на 1955 г., през 1956 г. са пуснати в експлоатация още 11 блока и за 10 месеца. 1957 г. — останалите осем единици.

Голям брой нови, в някои случаи уникални, енергийни съоръжения са инсталирани и работят на ВЕЦ.

Видове водноелектрически централи и техните устройства

В допълнение към язовира, водноелектрическата централа включва сграда и разпределителна уредба. Основното оборудване на водноелектрическата централа се намира в сградата, тук са инсталирани турбини и генератори. В допълнение към язовира и сградата, водноелектрическата централа може да има шлюзове, преливници, рибни пасажи и корабни лифтове.

Всяка ВЕЦ е уникална структура, поради което основната отличителна черта на ВЕЦ от другите видове промишлени електроцентрали е тяхната индивидуалност. Между другото, най -големият резервоар в света се намира в Гана, това е резервоарът Акосомбо на река Волта. Той обхваща 8 500 квадратни километра, което е 3,6% от площта на цялата страна.

Ако по коритото на реката има значителен наклон, тогава се издига деривационна водноелектрическа централа. Не е необходимо да се изгражда голям резервоар за язовири, вместо това водата се насочва само през специално издигнати водни канали или тунели директно към сградата на електроцентралата.

Понякога в деривативни водноелектрически централи са подредени малки басейни за ежедневно регулиране, които дават възможност да се контролира налягането и по този начин да се повлияе на количеството генерирана електроенергия, в зависимост от претоварването на електропреносната мрежа.

Помпаните съоръжения за съхранение (PSPP) са специален тип водноелектрически централи. Тук самата станция е проектирана да изглажда ежедневните колебания и пиковите натоварвания захранваща система, и по този начин да се подобри надеждността на електропреносната мрежа.

Такава станция може да работи както в режим на генератор, така и в режим на съхранение, когато помпи изпомпва вода в горния басейн от долния басейн. Басейнът в този контекст е обект от басейн, който е част от резервоар и в непосредствена близост до водноелектрическа централа.Нагоре по течението се намира нагоре по веригата, надолу по течението надолу по течението.

Пример за помпено съоръжение за съхранение е резервоарът Taum Sauk в Мисури, построен на 80 километра от Мисисипи, с капацитет от 5,55 милиарда литра, което позволява на електроенергийната система да осигури пиков капацитет от 440 MW.