Zařízení a princip činnosti vodní elektrárny

Od pradávna lidé využívali hnací sílu vody. Mleli mouku v mlýnech poháněných vodními proudy, splavovali těžké kmeny stromů po proudu a obecně využívali vodní energii pro širokou škálu úkolů, včetně těch průmyslových.

První vodní elektrárny

Koncem 19. století se začátkem elektrifikace měst si vodní elektrárny začaly ve světě velmi rychle získávat oblibu. V roce 1878 se v Anglii objevila první vodní elektrárna na světě, která tehdy napájela pouze jednu obloukovou lampu v umělecké galerii vynálezce Williama Armstronga ... A v roce 1889 bylo jen v USA již 200 vodních elektráren.

Jedním z nejdůležitějších kroků v rozvoji hydroenergetiky byla stavba přehrady Hoover Dam v USA ve 30. letech 20. století. Pokud jde o Rusko, již v roce 1892 zde v Rudném Altaji na řece Berezovce byla postavena první čtyřturbinová vodní elektrárna o výkonu 200 kW, určená k zajištění elektřiny pro odvodňování dolu Zirjanovskij.S rozvojem elektřiny lidstvem tedy vodní elektrárny znamenaly rychlé tempo průmyslového pokroku.

Princip činnosti vodní elektrárny

Moderní vodní elektrárny jsou dnes obrovské stavby s gigawattovým instalovaným výkonem. Princip fungování jakékoli vodní elektrárny však obecně zůstává vcelku jednoduchý a téměř všude stejný. Tlak vody aplikovaný na lopatky hydraulické turbíny způsobí její otáčení a hydraulická turbína, připojená ke generátoru, zase roztáčí generátor. Generátor vyrábí elektřinu, která a napájen do trafostanice a poté do elektrického vedení.

Rotor hydrogenerátoru:

V turbínové hale vodní elektrárny jsou instalovány hydraulické jednotky, které přeměňují energii vodního toku na elektrickou energii a jsou zde umístěna veškerá potřebná rozvodná zařízení a také řídicí a monitorovací zařízení pro provoz vodní elektrárny. přímo v budově vodní elektrárny.

Výkon vodní elektrárny závisí na množství a tlaku vody procházející turbínami. Přímý tlak je dosažen díky usměrněnému pohybu proudu vody. Může to být voda nahromaděná na přehradě, když je přehrada postavena na konkrétním místě na řece, nebo tlak nastává v důsledku odklonění toku – to znamená, když je voda odváděna z kanálu speciálním tunelem nebo kanálem. Takže vodní elektrárny jsou přehrada, odvozenina a přehrada.

Nejběžnější přehradní vodní elektrárny jsou založeny na hrázi, která blokuje koryto řeky.Za hrází voda stoupá, hromadí se a vytváří jakýsi vodní sloupec, který zajišťuje tlak a tlak. Čím vyšší hráz, tím silnější tlak. Nejvyšší přehrada světa, vysoká 305 metrů, je 3,6 GW Jinping Dam na řece Yalongjiang v západní části Sichuanu v jihozápadní Číně.

Vodní elektrárny jsou dvojího typu. Pokud má řeka mírný spád, ale je poměrně vydatná, tak pomocí hráze blokující řeku vzniká dostatečný rozdíl hladin.

Nad hrází je vytvořena nádrž, která zajišťuje rovnoměrný provoz stanice po celý rok. Poblíž břehu pod přehradou, v její těsné blízkosti, je instalována vodní turbína, napojená na elektrocentrálu (u přehradní stanice), pokud je řeka splavná, pak je na protějším břehu provedena zdymadlo pro průjezd. lodí.

Pokud řeka není příliš bohatá na vodu, ale má velký ponor a rychlý proud (například horské řeky), pak je část vody odváděna speciálním korytem, ​​které má mnohem nižší sklon než řeka. Tento kanál je někdy dlouhý několik kilometrů. Někdy polní podmínky nutí kanál nahradit tunelem (pro elektrárny). To vytváří významný rozdíl v úrovni mezi výstupem z kanálu a po proudu řeky.

Na konci kanálu voda vstupuje do potrubí s prudkým sklonem, na jehož spodním konci je umístěna hydraulická turbína s generátorem. Díky značnému rozdílu hladiny získává voda velkou kinetickou energii, dostatečnou k napájení stanice (derivační stanice).

Takové stanice mohou mít velkou kapacitu a patří do kategorie regionálních elektráren (srov. Malé vodní elektrárny).V nejmenších závodech je turbína někdy nahrazena méně účinným, levnějším vodním kolem.

Budova vodní elektrárny Žigulev z pramenů

Schematické schéma elektrických připojení Zhigulev HPP

Úsek budovou vodní elektrárny Žigulev. 1 — výstupy pro otevření RU 400 kV; 2 — patro kabelů 220 a 110 kV; 3 — podlaha elektrického zařízení, 4 — zařízení chlazení transformátoru; 5 — sběrnicové kanály spojující napěťová vinutí generátoru transformátorů v „trojúhelnících“; 6 — jeřáb s nosností 2X125 tun; 7 — jeřáb s nosností 30 tun; 8 — jeřáb o nosnosti 2X125 t; 9 — struktura zadržování odpadků; 10 — jeřáb s nosností 2X125 tun; 11 — kovový jazyk; 12 — jeřáb o nosnosti 2X125 tun.

VE Žigulev je druhá největší vodní elektrárna v Evropě, v letech 1957-1960 byla největší vodní elektrárnou na světě.

První blok stanice o výkonu 105 tisíc KW byl uveden do provozu koncem roku 1955, v roce 1956 bylo zprovozněno dalších 11 bloků na 10 měsíců. 1957 — zbývajících osm jednotek.

Ve vodních elektrárnách bylo instalováno a funguje velké množství nových, v některých případech unikátních energetických zařízení.

Typy vodních elektráren a jejich zařízení

Součástí vodní elektrárny je kromě přehrady i budova a rozvodna. V objektu je umístěno hlavní zařízení vodní elektrárny, jsou zde instalovány turbíny a generátory. Kromě přehrady a budovy může mít vodní elektrárna plavební komory, přelivy, rybí přechody a lodní výtahy.

Každá vodní elektrárna je unikátní stavbou, proto hlavním rozlišovacím znakem vodních elektráren od ostatních typů průmyslových elektráren je jejich individualita. Mimochodem, největší nádrž na světě se nachází v Ghaně, je to nádrž Akosombo na řece Voltě. Rozkládá se na 8 500 kilometrech čtverečních, což je 3,6 % rozlohy celé země.

Pokud je podél koryta výrazný sklon, pak se staví derivační vodní elektrárna. Pro přehrady není nutné stavět velkou nádrž, místo toho je voda směřována pouze speciálně vybudovanými vodními kanály nebo tunely přímo do budovy elektrárny.

V odvozených vodních elektrárnách jsou někdy uspořádány malé denní regulační nádrže, které umožňují řídit tlak a tím i množství vyrobené elektřiny v závislosti na přetížení elektrické sítě.

Přečerpávací vodní elektrárny (PSPP) jsou speciálním typem vodních elektráren. Zde je samotná stanice navržena tak, aby vyrovnala denní výkyvy a špičkové zatížení napájecí systéma tím zlepšit spolehlivost elektrické sítě.

Taková stanice může pracovat jak v generátorovém režimu, tak v akumulačním režimu, kdy čerpadla čerpají vodu do horní nádrže z dolní nádrže. Povodí je v tomto kontextu objekt povodí, který je součástí nádrže a sousedí s vodní elektrárnou. Proti proudu je proti proudu, po proudu je po proudu.

Příkladem přečerpávacího zařízení je nádrž Taum Sauk v Missouri, postavená 80 kilometrů od Mississippi, s kapacitou 5,55 miliardy litrů, což energetické soustavě umožňuje poskytovat špičkovou kapacitu 440 MW.