Принцип работы ГЭС (гидроэлектростанции). Гэс схемаТиповые схемы ГЭС.1.4Основные элементы конструкций ГЭС (на примере плотинной ГЭС). 1.Рабочее колесо турбины. Турбина является основным элементом ГЭС. На ней механическая энергия потока преобразуется в механическую энергию вращения вала 4, за счёт воздействия потока на лопасти рабочего колеса. 2.Спиральная камера. Служит для равномерной подачи воды к турбине со всех сторон. Спиральная камера представляет собой постепенно сужающийся водовод, охватывающий по окружности направляющий аппарат 6. За счёт постепенного сужения вдоль потока происходит вытеснение части расхода в направлении рабочего колеса. 3.Генератор. В генераторе механическая энергия вращения вала турбины преобразуется в электрическую энергию. Генератор, смонтированный на одном валу с гидравлической турбиной, представляет собой единую конструкцию, называемую гидроагрегат. В конструкциях ГЭС применяют синхронные генераторы переменного тока. 4.Вал турбины. Вал передаёт механическую энергию вращения от рабочего колеса турбины к генератору. Вал может быть как цельным, так и составным. В последнем случае вал турбины и вал генератора жёстко соединены фланцем, это соединение обеспечивает возможность раздельного демонтажа генератора и турбины, что снижает требования к грузоподъёмности кранового оборудования в машинном зале. 5.Отсасывающая труба. Предназначена для отвода потока воды от гидроагрегата, а также для увеличения коэффициента полезного действия (к.п.д.) турбины. Поперечное сечение сечение отсасывающей трубы постепенно увеличивается вдоль пути следования потока. Это позволяет создать на выходе из рабочего колеса турбины дополнительное разрежение (понижение давления), что в целом увеличивает напор, срабатываемый гидроагрегатом1. 6.Направляющий аппарат. Состоит из направляющих лопаток, каждая из которых может вращаться вокруг вертикальной оси. Направляющий аппарат создаёт необходимое направление потока перед рабочим колесом, а также позволяет регулировать расход воды, поступающий на турбину. Лопатки направляющего аппарата установлены таким образом, что могут полностью перекрыть поток воды, поступающий на турбину из спиральной камеры. 7.Статор турбины (Статорные колонны). Представляет собой ряд колонн обтекаемой формы. Основное назначение статора – воспринимать нагрузки, возникающие между верхним и нижним железобетонными конусами, вызываемые весом конструкций и оборудования и давлением воды. 8.Паз ремонтного затвора. Служит для размещения затвора, устанавливаемого для ремонта спиральной камеры и гидроагрегата. 9.Паз размещения сороудерживающих решёток. Служит для размещения сороудерживающих решёток, препятствующих попадания мусора в гидроагрегат. 10.Паз рабочего затвора ГЭС. Служит для размещения рабочего затвора, который изолирует гидроагрегат, когда выработка электроэнергии на нём не производится. 11.Паз ремонтного затвора отсасывающей трубы. Служит для размещения затвора, устанавливаемого для ремонта отсасывающей трубы. 12.Шпунт. Предназначен для увеличения длины пути фильтрационного потока и снижения величины фильтрационного противодавления, то есть для повышения устойчивости здания ГЭС на опрокидывание. 13.Мост. Устраивается для обеспечения проезда транспорта. 1Это увеличение напора приводит к повышению к.п.д. турбины, поскольку в формуле для определения мощности напор входит как разность отметок верхнего и нижнего бьефов. studfiles.net Основные типы гидроэлектростанцийПодробности Опубликовано 02.03.2015 14:02Электростанция, которая преобразовывает энергию воды в электроэнергию, называется гидроэлектростанцией. Гидроэлектростанции разделяют на следующие типы: плотинные, деривационные, аккумулирующие, волновые, приливные Чаще всего в мире встречаются плотинные электростанции. Основными элементами плотинной электростанции являются: 1. Дамба2. Водохранилище3. Задвижка4. Напорный трубопровод5. Генератор6. Турбина7. Линии электропередач Принцип работы такой электростанции в следующем: дамба на реке приводит к возникновению небольшого водоема, выше уровня машинного зала. После открытия задвижки, вода под большим напором поступает на турбину, приводя её в движение. Турбина связана с электрогенератором, который вырабатывает электроэнергию. Электроэнергия передается потребителям по линии электропередач. На фото изображена Саяно-Шушенская ГЭС, расположенная на реке Енисей в России С самыми большими плотинными ГЭС можно ознакомится здесь. Деривационные электростанции используются в случаях, когда имеется большой перепад реки. Основными элементами деривационной электростанции являются: 1. Водозаборное сооружение2. Водонапорный трубопровод3. Турбина4. Генератор5. Приемная плотина6. Линии электропередач На фото показана схема Эзминской ГЭС Принцип работы электростанции в следующем: часть водного потока реки с помощью водозаборных сооружений попадает в водонапорный трубопровод. Поток воды приводит в движение турбину и электрогенератор. На фото изображена ГЭС на реке Баксан в Кабардино-Балкарии Встречаются ГЭС смешанного типа. В этом случае в месте водозабора строится небольшая плотина, для создания напора воды в трубопроводе. Аккумулирующие электростанции используются для запаса электроэнергии, путем конвертации её в энергию воды. Такие электростанции помогают энергосистеме выдержать пиковые нагрузки. Кроме того, они обеспечивают бесперебойность энергоснабжения потребителей при использовании ветряков и солнечных панелей. Основными элементами аккумулирующей электростанции являются:1. Первое водохранилище2. Второе водохранилище3. Водонапорный трубопровод4. Турбина5. Генератор6. Линии электропередач Особенность таких электростанций в том, что их гидроагрегаты рассчитаны на работу в генераторном и насосном режиме. Принцип работы ГАЭС в следующем: Во время пиковых нагрузок, вода через напорный трубопровод сбрасывается из верхнего водохранилища в нижнее. Приводя в движение турбину и генератор. При отсутствии пиковых нагрузок, вода таким же образом закачивается из нижнего водохранилища в верхнее. На фото показано водохранилище электростанции Таум Сок в США Волновые гидроэлектростанции используются для получения электроэнергии из морских волн. Существует множество конструкций таких электростанций, с основными из которых можно ознакомиться здесь. На фото изображена электростанция типа "Дракон" Принцип работы данной электростанции в следующем: в результате волн, вода попадает в резервуар, находящийся выше уровня моря. Под действием силы тяжести вода стремится попасть обратно в океан, вращая при этом турбину генератора.
Приливные электростанции используют энергию приливов океана Принцип работы электростанции в следующем: во время приливов, специально построенный бассейн наполняется водой. Вода, проходя через трубопровод, вращает турбину. Во время отливов вода возвращается обратно в океан, снова вращая турбину и вырабатывая электроэнергию. На фото показана приливная электростанция на реке Ранс во Франции
myelectro.com.ua Принцип работы ГЭС (гидроэлектростанции) - EnergoRus.com
Принципы работы ГЭСПринцип работы ГЭС сегодня не намного сложнее того, по которому работал первая станция. Благодаря цепи гидротехнических сооружений обеспечивается напор воды необходимой силы, который поступая на лопасти турбин, приводит в действие генераторы. Только сегодня для ГЭС вовсе нет необходимости использовать Ниагарский водопад. Гидроэлектростанция своими руками так же может вырабатывать нужное количество энергии. Необходимую силу напора добиваются с помощью возведения ряда плотин. Отметим, что в гидроэлектростанциях применяют различные типы турбин. Основной фактор, который влияет на выбор – сила напора. Все энергетическое оборудование находится в самом здании ГЭС. Помимо машинного отделения, в котором расположены все гидроагрегаты, имеются отделы, которые содержат дополнительное оборудование, трансформаторную станцию, устройства контроля и управления работой ГЭС и пр. Благодаря интернету, Вы можете не только прочитать принцип работы ГЭС описание, но и просмотреть принцип работы ГЭС видео. Стоит отметить, что основная ценность ГЭС заключается в том, что для получения электроэнергии используется возобновляемый ресурс – вода. Таким образом, получаемая электроэнергия имеет более низкую стоимость, по сравнению с другими типами электростанций. Дата публикации: 24 октября 2012 Оставить комментарий Вы должны быть Войти, чтобы оставлять комментарии. energorus.com Состав сооружений и компоновка ГЭССостав сооружений и компоновка ГЭСскачать (291 kb.)Доступные файлы (1):содержание1.docРеклама MarketGid: Министерство образования и науки РФГосударственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Камская государственная инженерно-экономическая академия Кафедра «Электротехники и электроники»Контрольная работа по дисциплине «Общая энергетика» на тему: «Состав сооружений и компоновка ГЭС»Выполнил: студент группы 4356 Бикмурзина А.Р.Проверил: Санакулов А.Х. Набережные Челны – 2011 Содержание.
^ Гидроэлектростанция (ГЭС) — комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию. Напор ГЭС создается концентрацией падения реки на используемом участке плотиной (рис. 1), либо деривацией (рис. 2), либо плотиной и дерив
Основное энергетическое оборудование ГЭС размещается в здании ГЭС: в машинном зале электростанции — гидроагрегаты, вспомогательное оборудование, устройства автоматического управления и контроля; в центральном посту управления — пульт оператора-диспетчера или автооператор гидроэлектростанции. Повышающая трансформаторная подстанция размещается как внутри здания ГЭС, так и в отдельных зданиях или на открытых площадках. Распределительные устройства зачастую располагаются на открытой площадке. Здание ГЭС может быть разделено на секции с одним или несколькими агрегатами и вспомогательным оборудованием, отделённые от смежных частей здания. При здании ГЭС или внутри него создаётся монтажная площадка для сборки и ремонта различного оборудования и для вспомогательных операций по обслуживанию ГЭС. В состав сооружений русловой ГЭС, кроме плотины, входят здание Г В соответствии с назначением гидроузла в его состав могут входить судоходные шлюзы или судоподъёмник, рыбопропускные сооружения, водозаборные сооружения для ирригации и водоснабжения. В русловых ГЭС иногда единственным сооружением, пропускающим воду, является здание ГЭС. В этих случаях полезно используемая вода последовательно проходит входное сечение с мусорозадерживающими решётками, спиральную камеру, гидротурбину, отсасывающую трубу, а по специальным водоводам между соседними турбинными камерами производится сброс паводковых расходов реки. Для русловых ГЭС характерны напоры до 30—40 м к простейшим русловым ГЭС относятся также ранее строившиеся сельские ГЭС небольшой мощности. На крупных равнинных реках основное русло перекрывается земляной плотиной, к которой примыкает бетонная водосливная плотина и сооружается здание ГЭС. При более высоких напорах оказывается нецелесообразным передавать на здание ГЭС гидростатичное давление воды. В этом случае применяется тип плотиной ГЭС, у которой напорный фронт на всём протяжении перекрывается плотиной, а здание ГЭС располагается за п Другой вид компоновки приплотинных ГЭС, соответствующий горным условиям, при сравнительно малых расходах реки, характерен для Нурекской ГЭС на реке Вахш (Средняя Азия), проектной мощностью 2700 МВт. Здание ГЭС открытого типа располагается ниже плотины, вода подводится к турбинам по одному или нескольким напорным туннелям. Иногда здание ГЭС размещают ближе к верхнему бьефу в подземной (подземная ГЭС) выемке. Такая компоновка целесообразна при наличии скальных оснований, особенно при земляных или набросных плотинах, имеющих значительную ширину. Сброс паводковых расходов производится через водосбросные туннели или через открытые береговые водосбросы. В деривационных ГЭС концентрация падения реки создаётся посредством деривации; вода в начале используемого участка реки отводится из речного русла водоводом, с уклоном, значительно меньшим, чем средний уклон реки на этом участке и со спрямлением изгибов и поворотов русла. Конец деривации подводят к месту расположения здания ГЭС. Отработанная вода либо возвращается в реку, либо подводится к следующей деривационной ГЭС. Деривация выгодна тогда, когда уклон реки велик. Деривационная схема концентрации напора в чистом виде (бесплотинный водозабор или с низкой водозаборной плотиной) на практике приводит к тому, что из реки забирается лишь небольшая часть её стока. В других случаях в начале деривации на реке сооружается более высокая плотина и создаётся водохранилище; такая схема концентрации падения называется смешанной, т. к. используются оба принципа создания напора. Иногда, в зависимости от местных условий, здание ГЭС выгоднее располагать на некотором расстоянии от конца используемого участка реки вверх по течению; деривация разделяется по отношению к зданию ГЭС на подводящую и отводящую. В ряде случаев с помощью деривации производится переброска стока реки в соседнюю реку, имеющую более низкие отметки русла. На ГЭС с напорной деривацией водовод (туннель, металлическая, деревянная или железобетонная труба) прокладывается с несколько большим продольным уклоном, чем при безнапорной деривации. Применение напорной подводящей деривации обусловливается изменяемостью горизонта воды в верхнем бьефе, из-за чего в процессе эксплуатации изменяется и внутренний напор деривации. В состав сооружений ГЭС этого типа входят: плотина, водозаборный узел, деривация с напорным водоводом, станционный узел ГЭС с уравнительным резервуаром и турбинными водоводами, отводящая деривация в виде канала или туннеля (при подземной ГЭС). ГЭС с напорной отводящей деривацией применяется в условиях значительных изменений уровня воды в реке в месте выхода отводящей деривации или по экономическим соображениям. В этом случае необходимо сооружение уравнительного резервуара (в начале отводящей деривации) для выравнивания неустановившегося потока воды в реке. Особое место среди ГЭС занимают гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) и приливные электростанции (ПЭС). Сооружение ГАЭС обусловлено ростом потребности в пиковой мощности в крупных энергетических системах, что и определяет генераторную мощность, требующуюся для покрытия пиковых нагрузок. Способность ГАЭС аккумулировать энергию основана на том, что свободная в энергосистеме в некоторый период времени (провала графика потребности) электрическая энергия используется агрегатами ГАЭС, которые, работая в режиме насоса, нагнетают воду из водохранилища в верхний аккумулирующий бассейн. В период пиков нагрузки аккумулированная таким образом энергия возвращается в энергосистему (вода из верхнего бассейна поступает в напорный трубопровод и вращает гидроагрегаты, работающие в режиме генератора тока). Мощность отдельных ГАЭС с такими обратимыми гидроагрегатами достигает 1620 МВт (Корнуолл, США). ПЭС преобразуют энергию морских приливов в электрическую. Электроэнергия приливных ГЭС в силу некоторых особенностей, связанных с периодичным характером приливов и отливов, может быть использована в энергосистемах лишь совместно с энергией регулирующих электростанций, которые восполняют провалы мощности приливных электростанций в течение суток или месяцев. В 1967 во Франции было завершено строительство крупной ПЭС на реке Ране (24 агрегата общей мощностью 240 МВт). В СССР в 1968 в Кислой Губе (Кольский п-ов) вступила в строй первая опытная ПЭС мощностью 0,4 МВт, на которой ныне проводятся экспериментальные работы для будущего строительства ПЭС. По характеру использования воды и условиям работы различают ГЭС на бытовом стоке без регулирования, с суточным, недельным, сезонным (годовым) и многолетним регулированием. Отдельные ГЭС или каскады ГЭС, как правило, работают в системе совместно с конденсационными электростанциями (КЭС), теплоэлектроцентралями (ТЭЦ), атомными электростанциями (АЭС), газотурбинными установками (ГТУ), причём в зависимости от характера участия в покрытии графика нагрузки энергосистемы ГЭС могут быть базисными, полупиковыми и пиковыми. Важнейшая особенность гидроэнергетических ресурсов по сравнению с топливно-энергетическими ресурсами — их непрерывная возобновляемость. Отсутствие потребности в топливе для ГЭС определяет низкую себестоимость вырабатываемой на ГЭС электроэнергии. Поэтому сооружению ГЭС, несмотря на значительные, удельные капиталовложения на 1 кВт установленной мощности и продолжительные сроки строительства, придавалось и придаётся большое значение, особенно когда это связано с размещением электроёмких производств.
Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:
Гидроэлектростанции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующейся концентрации воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:
Оборудование гидроэлектростаций по функциональному назначению делится на несколько групп. Гидросиловое оборудование – это гидротурбины и гидрогенераторы (на ГАЭС – обратимые гидромашины и двигатель-генераторы). Вспомогательное оборудование необходимо для обеспечения работы гидросилового оборудования. К нему относятся системы технического водоснабжения, пневматического хозяйства, масляного хозяйства, осушения и т.п. Механическое оборудование включает в себя затворы, сороудерживающие решетки, грузоподъемные механизмы, краны для обслуживания гидротурбин и гидрогенераторов. Электротехническое оборудование – электрическая часть генераторов, повышающие трансформаторы, коммутационная аппаратура: шинные, воздушные и кабельные токопроводы, система релейной защиты, автоматики, телеуправления, связи. Кроме этих главных видов оборудования для нормального функционирования ГЭС необходимо санитарно-техническое оборудование, обеспечивающее отопление, вентиляцию, пожаротушение, водоснабжение и канализацию. Гидравлическая турбина (гидротурбина) – это двигатель, преобразующий энергию движущейся воды в механическую энергию вращения. Турбина служит приводом для электрического генератора (гидрогенератора). Роторы гидротурбины и гидрогенератора, как правило, посажены на единый вал, имеющий общую систему опор вращающихся частей. Такое объединение образует сложную машину, называемую гидроагрегатом. В гидроэнергетике используется энергия воды, сконцентрированная при напорах от нескольких метров до 1500 – 2000 м. для работы в таком широком диапазоне напоров применяются различные системы турбин, отличающиеся формой рабочих органов. Эти системы входят в два класса, различающихся по использованию тех или иных компонентов гидравлической энергии: реактивные турбины используют энергию давления и скоростную энергию; активные – только скоростную энергию. Названия системам реактивных турбин даны в соответствии с направлением потока по отношению к оси вращения рабочего колеса. Каждая турбина – это гидравлическое устройство с проточной частью, которая у реактивных турбин включает в себя подводящие органы (турбинную камеру, колонны статора, лопатки направляющего аппарата), рабочие органы (лопастную систему рабочего колеса) и отводящие органы (отсасывающую трубу). Турбина имеет невращающиеся и вращающиеся части. К невращающимся относятся закладные части (статор, облицовка камер) и часть рабочих механизмов (направляющий аппарат, крышка турбины, подшипник). Вращающиеся части – это рабочее колесо с валом (основной орган турбины). Гидрогенератор – это электрическая машина, преобразующая механическую энергию вращения в электрическую. На ГЭС применяются в качестве генераторов синхронные машины трехфазного переменного тока. Вращающаяся часть простейшего генератора – ротор – представляет собой двухполюсный электромагнит, магнитное поле которого создается при протекании по обмотке возбуждения постоянного тока от независимого источника. Этот ток подается на ротор через неподвижные щетки, прижатые к вращающимся вместе с ротором контактным кольцам. На статоре размещена силовая обмотка, которая в простейшем случае состоит из одного витка. Ротор, жестко связанный с валом турбины, вращается с постоянной частотой. За счет магнитного потока ротора в витке обмотки наводится переменная электродвижущая сила. Если к выводам обмотки статора подключить нагрузки, то по обмотке потечет ток, на выводах появится напряжение, которое также будет переменным, изменяющимся по синусоиде. Основные конструктивные части гидрогенератора – ротор и статор. Обод ротора выполняется в виде металлического кольца с прикрепленными к нему полюсами. В гидрогенераторах полюсы расположены вплотную друг к другу и образуют сплошную наружную цилиндрическую поверхность. Статор гидрогенератора состоит из сердечника и корпуса. Сердечник является магнитопроводом и представляет собой массивное стальное кольцо, собранное из тонких (до 0,5 мм) листов электротехнической стали. На внутренней поверхности кольца устроены пазы, в которых размещаются стержни силовой обмотки. Сердечник заключен в сварной металлический корпус, крепящийся к строительным конструкциям здания ГЭС. Для возможности перевозки статор крупных гидрогенераторов разделен на несколько (обычно шесть) сегментов, которые соединяются при монтаже. Ротор – это самый крупный и тяжелый узел генератора, его диаметр может достигать 15 м, масса 1000 т и более. Ротор состоит из обода, полюсов, спиц и втулки. Обод представляет собой массивное кольцо, собранное из большого количества стальных сегментов толщиной 3 – 5 мм. На внешней поверхности обода устраиваются пазы, в которые вставляются и расклиниваются хвостовики металлических сердечников полюсов с надетыми на них катушками обмотки возбуждения. Внутренняя сторона обода соединяется сварными спицами с втулкой, представляющей собой крупную деталь, соединяющую ротор с валом. Подпятник – наиболее сложный и ответственный узел механической части генератора. Он воспринимает и передает на конструкции здания ГЭС огромные усилия (достигающие нескольких тысяч тонн) от веса вращающихся частей гидроагрегата и давления воды на рабочее колесо турбины; при этом подпятник должен обеспечивать беспрепятственное вращение. Подпятник состоит из вращающегося стального диска (пяты), закрепленного на втулке ротора или вала и опирающегося на неподвижные сегменты. Между диском и сегментами происходит трение в условиях удельных нагрузок, достигающих 5 МПа. Сегменты шарнирно опираются на установочные винты, расположенные на дне масляной ванны, заполненной турбинным маслом. В процессе работы масло охлаждается холодной водой, протекающей через трубки маслоохладителей. Подшипники передают на фундамент радиальные нагрузки от вала. Подшипник состоит из полированной стальной втулки и прижатых к ней сегментов, которые так же, как в подпятнике, залиты баббитом и помещены в охлаждаемую масляную ванну. Тормоза необходимы для быстрой остановки гидроагрегата, вращающегося по инерции после отключения генератора и закрытия направляющего аппарата турбины. Система тормозов состоит из диска, укрепленного на роторе, и неподвижных тормозных цилиндров, работающих от сжатого до давления 0,8 МПа воздуха. При подаче воздуха в систему цилиндры прижимают к диску тормозные колодки. При работе генератора происходит его нагревание, ограничивающее развитие мощности, поэтому для генератора предусматривается искусственное охлаждение. Существует два вида охлаждения: воздушное (вентиляция) и непосредственное водяное. При воздушном охлаждении на роторе устанавливаются лопатки вентилятора, которые при вращении создают воздушный поток, циркулирующий вокруг активных частей генератора. На особо мощных генераторах применяется непосредственное водяное охлаждение, при котором стержни обмоток статора, а иногда и ротора делаются полыми и через них пропускается охлаждаемая в теплообменниках дистиллированная вода. В зданиях ГЭС и водоприемниках затворы применяются для перекрытия водопропускных отверстий и регулирования пропускания расхода воды. По функциональному назначению можно выделить несколько видов затворов. Основные (рабочие) затворы предназначены для регулирования расходов. Они должны открываться и закрываться под напором, в потоке воды. Такие затворы устанавливаются на водосбросах зданий ГЭС совмещенного типа и водоприемниках головных узлов некоторых деривационных ГЭС. Аварийные затворы применяются в случае аварии с основным затвором, при потере регулирования или повреждении турбины, разрыве водовода. Такие затворы закрываются в потоке под напором, открываются без напора, с предварительным выравниванием уровней перед затвором и за ним после устранения последствий аварии. Ремонтные затворы устанавливают при выравненных уровнях воды перед затвором и за ним для перекрытия отверстий с последующим осушением водоводов при плановых ремонтах. Для перекрытия высоких отверстий используют секционные затворы, состоящие из отдельных секций, соединяемых сцепами при опускании затвора. Различают стационарные затворы, постоянно находящиеся на отверстии, и инвентарные, хранящиеся в затворохранилище. Каждый инвентарный затвор обслуживает несколько отверстий и устанавливается при необходимости в любое из них передвижным краном. ^ На состав и размещение электрического оборудования большое влияние оказывает главная схема электрических соединений, которая выбирается в зависимости от числа и мощности гидроагрегатов и должна обеспечивать надежность энергоснабжения, а также возможность вывода в ремонт части оборудования ГЭС. На крупных многоагрегатных ГЭС применяют блочные схемы, при которых генератор работает на отдельный повышающий трансформатор. На ГЭС с гидроагрегатами небольшой мощности применяют групповые схемы, при которых два или несколько генераторов выдают мощность на один трансформатор, образуя вместе с ним укрупненный электрический блок. От трансформатора ток повышенного напряжения подается на открытое распределительное устройство (ОРУ), от которого отходят линии электропередачи. К системе генераторного напряжения подключаются понижающие трансформаторы собственных нужд, от которого питаются потребители вспомогательных систем самой ГЭС. Таким образом, электрооборудование можно условно разделить на три группы по рабочему напряжению: оборудование генераторного напряжения (6,3 – 15,7 кВ), повышенного напряжения (35 – 750 кВ) и пониженного напряжения (0,38 – 6,3 кВ). Для выполнения переключений, а также отключения части схемы в случае аварии применяется коммутационная аппаратура – выключатели и разъединители. Выключатели способны разрывать цепи при протекании по ним не только рабочего тока, но и во много раз превосходящего его тока короткого замыкания, возникающего при аварии. При разрыве мощной электрической цепи образуется сильная дуга, которую необходимо гасить принудительно. Это делается или в среде трансформаторного масла (масляные выключатели), или мощной струей сжатого воздуха (воздушные выключатели). Разъединители отключают цепи под напряжением, но лишь после снятия с них токовой нагрузки. Выключатели и разъединители генераторного напряжения объединяются в комплектные распределительные устройства (КРУ), размещаемые в помещениях ГЭС. Генераторы, трансформаторы и коммутационные аппараты соединяются токопроводами. На генераторном напряжении применяют алюминиевые или медные шины, прокладываемые на изоляторах в шинных коридорах. Такой способ прокладки в последнее время почти полностью вытеснен в связи с появлением экранированных шинопроводов, в которых шины размещаются на изоляторах внутри защитного корпуса из дюралюминиевых труб диаметром 700 – 800 мм (для каждой фазы отдельная труба). Трубы заземляются, и поэтому шинопроводы не представляют опасности для людей, что позволяет располагать их без ограждений в помещениях ГЭС. ^ от повышающих трансформаторов на ОРУ могут быть воздушными. Они выполняются из сталеалюминиевых проводов, натянутых между металлическими опорами, расположенными на ГЭС и на берегу. Провода подвешиваются к опорам с помощью гирлянд изоляторов. На напряжение 500 кВ и выше каждая фаза во избежание больших потерь на коронный разряд выполняется из трех проводов. Пролеты воздушных переходов достигают 1000 м, натяжения в проводах измеряются десятками тонн. Безопасные расстояния от токоведущих частей выводов до заземленных конструкций зданий составляет 0,9 м при напряжении 110 кВ, 1,8 м при напряжении 220 кВ и 3,75 м при напряжении 500 кВ; до габаритов кранов – соответственно 1,65; 2,5; 4,5; до крыш и до земли 3,6; 4,5; 6,45 м. В тех случаях, когда по условиям компоновки затруднено устройство воздушных выводов, применяют кабельные высоковольтные выводы. Высоковольтный кабель 500 кВ состоит из стальной трубы диаметром 273 мм, заполненной специальным кабельным маслом под давлением до 1,4 МПа. В трубе проложены в специальной изоляции токоведущие жилы трех фаз. Кабельные выводы дороже воздушных и сложнее в эксплуатации. Применяются также газонаполненные (элегазовые) высоковольтные линии, в которых в качестве изоляционного материала, заполняющего трубу каждой фазы, применен специальный газ – шестифтористая сера. Открытое распределительное устройство представляет собой площадку, разделенную на ячейки по числу присоединений (выводы от трансформаторов, высоковольтные линии, измерительная аппаратура). Для крепления шин и проводов присоединений устанавливаются металлические или железобетонные порталы, между которыми размещается оборудование. Ориентировочные размеры ячеек в зависимости от напряжения представлены в таблице 1. Таблица 1. Габаритные размеры ячеек ОРУ.
В условиях сурового климата или малых площадей применяются закрытые распределительные устройства (ЗРУ) с применением элегазовой защиты, что обеспечивает их компактность. Трансформаторы, повышающие генераторное напряжение для передачи мощности на ОРУ и далее по высоковольтным линиям потребителям, являются самыми крупными электрическими аппаратами, существенно влияющими на компоновочные решения. Номинальной мощностью трансформатора является полная или кажущаяся мощность Sтр, кВ·А, которая определяется по формуле:
где Nг – мощность одного генератора; n – число генераторов, подключенных к трансформатору; cos φ – коэффициент мощности, равный 0,8 – 0,85; ηтр – КПД трансформатора, равный 0,95 – 0,98. Основными частями трансформатора являются сердечник-магнитопровод, набранный из тонких листов электротехнической стали, и обмотки, размещенные на магнитопроводе в виде катушек. Первичная обмотка подключается на генераторное напряжение, протекающий в ней переменный ток создает в магнитопроводе магнитный поток. Он возбуждает ЭДС во вторичной обмотке. Получаемое напряжение на выводах вторичной обмотки больше генераторного во столько раз, во сколько число ее витков больше, чем в первичной обмотке. В трехфазном трансформаторе имеются три пары обмоток, причем первичные соединяют по схеме «треугольник», а вторичные – по схеме «звезда» Магнитопровод с обмотками размещается в баке, наполненном изоляционным трансформаторным маслом. К баку присоединяется расширительный бачок, в котором свободный уровень масла колеблется при изменениях температуры. К баку крепятся также выводы низкого и высокого напряжения. При работе трансформатора за счет потерь в обмотках и магнитопроводе выделяется теплота, в связи с чем необходимо обеспечить его охлаждение. При воздушном охлаждении трансформатора к баку прикрепляется группа масляных радиаторов, обдуваемых воздушными вентиляторами. Наиболее мощные трансформаторы имеют масловодяное охлаждение, при котором нагретое масло прогоняется через теплообменники, охлаждаемые водой. ^ На ГЭС имеется большое количество трансформаторного масла, заливаемого в трансформаторы и выключатели, а также турбинного масла, используемого в системе регулирования в качестве энергоносителя, в подпятниках и подшипниках – для смазки и охлаждения. В чистоте масла (отсутствию механических загрязнений и влаги) предъявляются высокие требования. Для приемки, хранения и очистки масла на ГЭС создается масляное хозяйство. Для каждого из видов масел в хозяйстве имеется не менее трех баков (для свежего, чистого, эксплуатационного масла) и аппаратная с системой коллекторов. К коллекторам подключается маслоочистительная аппаратура, позволяющая очищать масло, перекачивая его из бака в бак или за счет циркуляции в одном баке. Для очистки используются центрифуги, фильтр-прессы, цеолитовые установки, комбинированные агрегаты. Масляное хозяйство обычно размещается в здании ГЭС (под монтажной площадкой) или отдельно (с открытым расположением баков). От маслохозяйства к гидроагрегатам вдоль здания ГЭС прокладываются маслопроводы. Суммарный расход воды охлаждения генераторов, трансформаторов для смазки подшипников турбин и других нужд на крупных ГЭС может достигать нескольких кубических метров в секунду. Давление воды должно быть в пределах 0,3 – 0,5 МПа, поэтому не всегда возможна наиболее простая самотечная схема технического водоснабжения, особенно если используется вода под напором, имеющимся на ГЭС. При низких напорах применяют насосную схему, увеличивая насосами давление воды. При высоких напорах (выше 200 – 250 м) также применяется насосная схема, но с забором воды из нижнего бьефа. При напорах 50 – 250 м применяется эжекторная схема с использованием водоструйных насосов-эжекторов. Через эжектор пропускается рабочий расход воды Qраб под напором ГЭС, и за счет разрежения, образуемого диффузором эжектора, из нижнего бьефа дополнительно подсасывается вода Qвс, на выходе из эжектора давление снижается. Оборудование технического водоснабжения состоит из водоприемников, устраиваемых в бычках, устоях, стенках спиральных камер; фильтров, насосов или эжекторов, трубопроводов, подводящих воду к кольцевым коллекторам гидроагрегатов и другим потребителям. Отработанная подогретая вода сбрасывается в нижний бьеф. Применяются централизованные схемы (от одной насосной установки вода магистральными трубопроводами разводится по зданию ГЭС), а также индивидуальные или групповые схемы (один или группа гидроагрегатов имеют обособленную систему со своими водоприемниками и насосами). При ремонтах проточная часть гидроагрегата, отделенная от бьефов ремонтными затворами, должна быть осушена. Для этого на ГЭС предусматриваются насосные установки, позволяющие осушить проточную часть гидроагрегата не более чем за 4 ч. На многоагрегатных ГЭС (особенно возведенных на нескальном основании), имеющих развитый массив фундаментальной плиты, часто применяют схему осушения с использованием сборной потерны, проходящей через все здание ГЭС, к которой подведены трубопроводы от всех отсасывающих труб. Вода из спиральных камер сливается либо в отсасывающие трубы, либо в потерну. Трубопроводы перекрываются клапанами с гидроприводом или задвижками, устанавливаемыми в сухой потерне. При необходимости осушения какого-либо гидроагрегата открывают клапаны, и вода устремляется в потерну, что обеспечивает быстрое снижение уровня воды в проточной части гидроагрегата и прижатие уплотнений затворов. После заполнения потерны включаются насосы, расположенные в устое здания ГЭС, и вода откачивается в нижний бьеф. При осушении проточной части гидроагрегата вместо воды поступает воздух по аэрационным трубам. Такими же трубами оборудуется потерна. Аэрационные трубы выводятся выше уровней бьефов и рассчитываются исходя из максимальной скорости воздуха в них 40 – 50 м/с. Для работы оборудования ГЭС требуется сжатый воздух различного давления. Источником высокого давления (7 МПа) служат компрессоры, создающие запас воздуха в воздухосборниках (ресиверах). Рабочее давление для МНУ (4 МПа) и для воздушных выключателей (2 МПа), а также низкое давление для торможения гидроагрегата и технических нужд (0,8 МПа) создается редуцированием воздуха через электромагнитные перепускные клапаны, включающиеся от электроконтактных манометров при снижении давления в воздухосборниках (до 4 и 0,8 МПа) и в сети (до 2 МПа). Редуцирование в результате термодинамического процесса воздуха сопровождается его осушением, что необходимо для нормальной работы аппаратуры. Системы высокого и низкого давления могут разделяться и обслуживаться также разными компрессорами. Отдельную воздушную систему устраивают для отжима воды из камеры рабочего колеса при переводе гидроагрегата в режим синхронного компенсатора. Принцип работы системы состоит в том, что воздух, сжатый до некоторого давления в воздухосборнике, быстро выпускается в камеру рабочего колеса, вращающегося на холостом ходу при закрытом направляющем аппарате. Образующаяся воздушная подушка понижает уровень воды в камере и обеспечивает вращение рабочего колеса гидроагрегата, переведенного в двигательный режим, без потерь на трение об воду. В качестве воздухосборников кроме обычных конструкций могут использоваться полости в бетоне, облицованные металлом, или длинные трубы диаметром 1,5 – 3 м.Список использованной литературы.
gendocs.ru РАБОТА ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИПродолжаем ряд наших статьей, посвященных энергетическим ресурсам будущего. В прошлой статье мы рассмотрели вредное влияние атомных электростанций на экологию. Сегодня обсудим гидроэлектростанции, как источник электрической энергии. Гидроэлектростанция - превращает энергию текущей воды в электрическую энергию. Но все не так просто. Давайте посмотрим на схему простейшей гидростанции, которая состоит из гидротурбины и электрического генератора.
Вода вращает лопаты турбины, вал турбины в свою очередь непосредственным образом прикреплен к валу электрического генератора. Механическая энергия при помощи генератора электрического тока превращается в электрическую энергию. Как правило гидроэлектростанции строят на крупных реках и озерах, с использованием дамб.
Дамба предназначена для регулировки водяного потока, также для получения напора воды под большим давлением. Как правило, на больших реках и озерах строят каскады гидростанций. Каскады состоят из нескольких пар гидроэлектростанций, в каждой станции может находится несколько гидроагрегатов. Гидроагрегат - это комплекс, который состоит из одной турбины и из одного генератора.
С первого взгляда кажется, что гидроэлектростанции не влияют на окружающею среду, но это не так. Гидротурбина - своего рода мясорубка, а в реках и озерах полно живой рыбы и других организмов, которые попадая в водоворот турбины вряд ли смогут выжить.
Для устранения данной проблемы вблизи гидростанции по всему руслу реки ставят специальные сети, через которые большие рыбы не могут пройти, но проблема все же остается не решенной, поскольку более мелкие организмы, в том числе и икра проходит через сети и плывет к гидротурбине... Это основная проблемы гидроэлектростанций, которая до сих пор остается не полностью решенной. Существуют и другие разновидности использования водяных ресурсов для получения электрической энергии.
Одним из этих способов считается волновая электрическая станция, которая предназначена для выработки электрической энергии используя силу морских волн. В некоторых странах вся надежда на водные ресурсы. Но по прежнему всемирная энергетика основана на тепловых и атомных электростанциях, а уран и органическое топливо долго не потянут, все же ученым эта проблема начала волновать еще в далекие 50-е годы прошлого века, основы есть, только остается использовать теорию получения колоссальной тепловой энергии, а имя этой основы - термоядерный синтез водорода, но об этом поговорим в следующей статье, до новых встреч - А. Касьян. Форум по источникам энергии Обсудить статью РАБОТА ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ radioskot.ru Гидроэлектростанция — Википедия РУПринцип действияСхема плотины гидроэлектростанцииПринцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию. Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и как следствие концентрации реки в определённом месте, или деривацией — естественным потоком воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию. Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается всё энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет своё определённое деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию потока воды в электрическую энергию. Есть ещё всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля над работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое. Особенности
КлассификацияГидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности: Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также ещё по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции. Типичная для горных районов Китая малая ГЭС (ГЭС Хоуцзыбао, уезд Синшань округа Ичан, пров. Хубэй). Вода поступает с горы по чёрному трубопроводуГидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:
В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных — ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах. Принцип работы всех видов турбин схож — поток воды поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передаётся на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды. Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующейся концентрации воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:
В состав гидроэлектрических станций, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъёмники, способствующие навигации по водоёму, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации, и многое другое. Ценность гидроэлектрической станции состоит в том, что для производства электрической энергии они используют возобновляемые природные ресурсы. Ввиду того, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций[2]. Преимущества и недостаткиПреимущества
ИсторияГидроэнергия использовалась с древних времён, для молки муки и других нужд. При этом приводом служил колёсный механизм, вращаемый потоком воды. В середине 1770-х годов французский инженер Бернар Форест де Bélidor в опубликованной им работе Architecture Hydraulique, привёл описание гидромашин с вертикальной и горизонтальной осью вращения. К концу 19-го века появились электрические генераторы, которые могли работать в сочетании с гидроприводом. Растущий спрос на электроэнергию вследствие Промышленной революции дал толчок в их развитии. В 1878 году заработала «первая в мире ГЭС», разработанная английским изобретателем Уильямом Джорджем Армстронгом в Нортумберленде, Англия. Она представляла собой агрегат, предназначенный для питания одной единственной дуговой лампы в его картинной галерее. Старая электростанция № 1 Schoelkopf возле Ниагарского водопада в США начала производить электричество в 1881 году. Первая гидроэлектростанция Эдисона, Vulcan Street начала работать 30 сентября 1882 года, в г. Аплтон, штат Висконсин, США, и выдавала мощность около 12,5 киловатт. К 1886 году в США и Канаде было уже 45 гидроэлектростанций. К 1889 году только в США их было 200. В начале 20-го века коммерческими компаниями строится много небольших ГЭС в горах недалеко от городских районов. К 1920 году до 40 % электроэнергии, производимой в Соединённых Штатах вырабатывалось на ГЭС. В 1925 году в Гренобле (Франция) состоялась Международная выставка гидроэнергетики и туризма, которую посетили более одного миллиона человек. Одной из вех в освоении гидроэнергетики как США, так и в мире в целом стало строительство в 1930-х Плотины Гувера. В РоссииНаиболее достоверным считается, что первой гидроэлектростанцией в России была Берёзовская (Зыряновская) ГЭС, построенная в Рудном Алтае на реке Берёзовка (приток р. Бухтармы) в 1892 году. Она была четырёхтурбинная, общей мощностью 200 кВт и предназначалась для обеспечения электричеством шахтного водоотлива из Зыряновского рудника.[3] На роль первой также претендует Ныгринская ГЭС, которая появилась в Иркутской губернии на реке Ныгри (приток р. Вачи) в 1896 году. Энергетическое оборудование станции состояло из двух турбин с общим горизонтальным валом, вращавшим три динамо-машины мощностью по 100 кВт. Первичное напряжение преобразовывалось четырьмя трансформаторами трёхфазного тока до 10 кВ и передавалось по двум высоковольтным линиям на соседние прииски. Это были первые в России высоковольтные ЛЭП. Одну линию (длиной 9 км) проложили через гольцы к прииску Негаданному, другую (14 км) — вверх по долине Ныгри до устья ключа Сухой Лог, где в те годы действовал прииск Ивановский. На приисках напряжение трансформировалось до 220 В. Благодаря электроэнергии Ныгринской ГЭС в шахтах установили электрические подъёмники. Кроме того, электрифицировали приисковую железную дорогу, служившую для вывоза отработанной породы, которая стала первой в России электрифицированной железной дорогой.[4] Россия имела достаточно богатый опыт промышленного гидростроительства, в основном, частными компаниями и концессиями. Информация об этих ГЭС, построенных в России за последнее десятилетие XIX века и первые 20 лет XX столетия достаточно разрознена, противоречива и требует специальных исторических исследований. Первая очередь строительства ГЭС:[5]
В советский период развития энергетики упор делался на особую роль единого народнохозяйственного плана электрификации страны — ГОЭЛРО, который был утверждён 22 декабря 1920 года. Этот день был объявлен в СССР профессиональным праздником — Днём энергетика. Глава плана, посвящённая гидроэнергетике, называлась «Электрификация и водная энергия». В ней указывалось, что гидроэлектростанции могут быть экономически выгодными, главным образом, в случае комплексного использования: для выработки электроэнергии, улучшения условий судоходства или мелиорации. Предполагалось, что в течение 10-15 лет в стране можно соорудить ГЭС общей мощностью 21 254 тыс. лошадиных сил (около 15 млн кВт), в том числе в европейской части России — мощностью 7394, в Туркестане — 3020, в Сибири — 10 840 тыс. л.с. На ближайшие 10 лет намечалось сооружение ГЭС мощностью 950 тыс. кВт, однако в последующем было запланировано сооружение десяти ГЭС общей рабочей мощностью первых очередей 535 тыс. кВт. Хотя уже за год до этого, в 1919 году, Совет Рабочей и Крестьянской Обороны признал строительства Волховской и Свирской гидростанций объектами, имеющими оборонное значение. В том же году началась подготовка к возведению Волховской ГЭС, первой из гидроэлектростанций, возведённых по плану ГОЭЛРО.[6] Гидроэлектростанции в миреКрупнейшие ГЭС
Крупнейшие гидроэлектростанции РоссииПо состоянию на 2017 год в России имеется 15 действующих гидроэлектростанций свыше 1000 МВт, и более сотни гидроэлектростанций меньшей мощности.
Примечания:
Крупнейшие аварии и происшествияСм. такжеСсылкиПримечанияhttp-wikipediya.ru Как работает гидроэлектростанция?
Вода веками обеспечивала энергетические потребности людей, и в наши дни на гидроэлектростанции приходится около 20 процентов мирового производства электроэнергии. Собранная плотиц ной вода обтекает гигантские лопасти турбинного колеса, вращая его со скоростью от 125 до 750 оборотов в минуту. Вращающееся лопастное колесо поставляет механическую энергию, необходимую для вращения огромного магнита внутри генератора переменного тока. Количество выработанной энергии зависит от «напора» воды, т. е. от разности ее уровней перед и за турбиной. Инженеры разработали различные типы гидротурбин, способные использовать энергию воды в очень широком диапазоне напоров: от 6 до 1700 м. Выработка энергии на гидроэлектростанции
Гидроэлектростанция должна иметь плотину, собирающую речную воду в водохранилище, и водовод, доставляющий воду к гидротурбине. Два типа гидротурбинПропеллерная турбина
Низконапорная вода вращает лопастное колесо пропеллерной турбины. Активная турбина
В активной турбине вода под высоким давлением впрыскивается на ковши вращающегося колеса. Гидроэлектрический генераторВода, запасенная плотиной, попадает через водоприемник и водовод на лопасти рабочего колеса реактивной турбины, которое вращает электромагнит относительно обмотки генератора. Повышающий трансформатор
Повышающий трансформатор увеличивает напряжение электрического тока, выработанного генератором, до 69000 вольт, после чего электроэнергия поступает в местную линию электропередачи. information-technology.ru |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
Принцип работы ГЭС заключается в преобразовании энергии падающей воды за счет вращения турбин в электроэнергию. В качестве преобразователя энергии выступает генератор. В первых гидроэлектростанциях речная вода просто пропускалась через турбину. Но, данный тип не является выгодным и удобным, т.к. для нормальной его работы требуется большой поток воды, силой, равной, например, Ниагарскому водопаду. Кстати, именно там и была возведена первая в мире ГЭС.
ацией совместно (рис. 3). 
ЭС и водосбросные сооружения (рис. 4). Состав гидротехнических сооружений зависит от высоты напора и установленной мощности. У русловой ГЭС здание с размещенными в нём гидроагрегатами служит продолжением плотины и вместе с ней создаёт напорный фронт. При этом с одной стороны к зданию ГЭС примыкает верхний бьеф, а с другой — нижний бьеф. Подводящие спиральные камеры гидротурбин своими входными сечениями закладываются под уровнем верхнего бьефа, выходные же сечения отсасывающих труб погружены под уровнем нижнего бьефа. 
лотиной, примыкает к нижнему бьефу (рис. 5). В состав гидравлической трассы между верхним и нижним бьефом ГЭС такого типа входят глубинный водоприёмник с мусорозадерживающей решёткой, турбинный водовод, спиральная камера, гидротурбина, отсасывающая труба. В качестве дополнительных сооружений в состав узла могут входить судоходные сооружения и рыбоходы, а также дополнительные водосбросы. 
,
