Гидроэлектростанция принцип работы: Гидроэлектростанции принцип работы

Принцип работы гидроэлектростанции

Движущая сила воды используется на благо человека уже давно, однако гидроэлектростанции стали идеальным средством для использования движущей силы с максимальной эффективностью. Гидроэнергия позволяет решить самые разнообразные задачи современного человека. Особенно велико значение гидроэлектростанции для промышленности. В чём заключаются основные принципы работы ГЭС?

Особенности работы современных ГЭС

ГЭС представляет собой огромное сооружение, однако принцип работы любой такой станции можно назвать предельно простым. Напор воды, который направлен на лопасти специальной гидротурбины, может привести её во вращение, а сама гидротурбина предназначена для вращения генератора. Именно генератор и используется для выработки электроэнергии, подающейся на специальную трансформаторную станцию. После этого электроэнергию можно подавать на ЛЭП.

Генератор — ключевой элемент ГЭС

Генератор является важнейшим элементом гидроэлектростанции. Обычно он расположен в машинном зале и используется для преобразования энергии от потока воды в электроэнергию. Воспользоваться полученной электроэнергией возможно благодаря наличию в ГЭС специальных распределительных устройств.

Ещё один важнейший элемент любой ГЭС — это устройства контроля и управления. Без них невозможно добиться высокой эффективности работы ГЭС и высокого уровня безопасности.

Плотина и её особенности

Плотина является важнейшей составляющей, которая нужна для бесперебойной работы ГЭС. Однако в ГЭС должно быть установлено и основное техническое оборудование, предназначенное для обеспечения нормального режима работы. Турбины и генераторы, шлюзы, а также водосборные устройства — это лишь пример самой необходимой техники. Иногда гидроэлектростанции оснащают даже судоподъёмниками.

От чего зависит мощность

Мощность станции напрямую зависит от напора воды, которая и проходит сквозь турбины. Получить большой напор возможно только при условии направленного движения потока воды. Чаще всего для этого используется вода, накопленная у огромной плотины. Во многих государствах плотины строят непосредственно на реках. В некоторых случаях напор создаётся из-за процесса деривации потока. Для этого воду необходимо отвести от русла при помощи заранее построенного туннеля либо канала.

Большое количество способов получения электроэнергии с помощью ГЭС обусловило создание трёх видов гидроэлектростанций:

  • Плотинных.

  • Деривационных.

  • Плотинно-деривационных.

Самыми популярными считаются плотинные ГЭС, способные перегородить русло. Это относительно дешёвый и эффективный способ получить большое количество электроэнергии. Однако для того, чтобы возвести такое сооружение, могут потребоваться годы строительства. Кроме этого, выполнять строительные работы смогут только квалифицированные и опытные строители.

Однако в случае, если по ходу русла был обнаружен большой уклон, то не обойтись без возведения деривационной ГЭС. Вам не придётся строить громадное плотинное водохранилище, ведь вся вода будет направлена через водоводный канал. Его нужно возвести заранее. Иногда вместо канала используют тоннели, которые ведут непосредственно к самому зданию станции.

Принцип работы таких плотин позволяет создавать водяной столб. Именно он и обеспечивает определённый уровень напора, а также давления. К примеру, высота многих плотин достигает сотен метров. Это позволят им производить столько электроэнергии, сколько нужно для функционирования большого города.

Каждая современная гидроэлектростанция — это уникальное здание, возвести которое по силам только опытным и квалифицированным строителям. Принцип работы ГЭС не менялся уже много лет, однако некоторые устройства, которые установлены в ГЭС (генераторы и турбины) постоянно совершенствуются.

принцип работы, схема, оборудование, мощность

Практически каждый представляет себе предназначение гидроэлектростанций, однако лишь немногие достоверно понимают принцип работы ГЭС. Основная загадка для людей – каким образом вся эта огромная плотина без какого-либо топлива генерирует электрическую энергию. Об этом и поговорим.

Что такое ГЭС?

Гидроэлектростанция – это сложный комплекс, состоящий из разных сооружений и специального оборудования. Возводятся гидроэлектростанции на реках, где есть постоянный приток воды для наполнения плотины и водохранилища. Подобные сооружения (плотины), создаваемые при постройке гидроэлектростанции, необходимы для концентрации постоянного потока воды, который при помощи специального оборудования для ГЭС преобразовывается в электрическую энергию.

Отметим, что важную роль в плане эффективности работы ГЭС играет выбор места для строительства. Необходимо наличие двух условий: гарантированная неиссякаемая обеспеченность водой и высокий угол уклона реки.

Принцип работы ГЭС

Работа гидроэлектростанции достаточно проста. Возведенные гидротехнические сооружения обеспечивают стабильный напор воды, который поступает на лопасти турбины. Напор приводит турбину в движение, в результате чего она вращает генераторы. Последние и вырабатывают электроэнергию, которую затем по линиям высоковольтных передач доставляют потребителю.

Основная сложность подобного сооружения – обеспечение постоянного напора воды, что достигается путем возведения плотины. Благодаря ей большой объем воды концентрируется в одном месте. В некоторых случаях используют естественный ток воды, а иногда плотину и деривацию (естественное течение) применяют совместно.

В самом здании находится оборудование для ГЭС, основная задача которого заключается в преобразование механической энергии движения воды в электрическую. Эта задача возложена на генератор. Также используется и дополнительное оборудование для контроля работы станции, распределяющие устройства и трансформаторные станции.

Ниже на картинке показана принципиальная схема ГЭС.

Как видите, поток воды вращает турбину генератора, тот вырабатывает энергию, подает ее на трансформатор для преобразования, после чего она транспортируется по ЛЭП к поставщику.

Мощности

Есть разные гидроэлектростанции, которые можно поделить по вырабатываемой мощности:

  1. Очень мощные – с выработкой более 25 МВт.
  2. Средние – с выработкой до 25 МВт.
  3. Малые – с выработкой до 5 МВт.

Мощность ГЭС зависит от в первую очередь от потока воды и КПД самого генератора, который на ней применяется. Но даже самая эффективная установка не сможет производить большие объемы электроэнергии при слабом напоре воды. Также стоит учитывать, что мощность гидроэлектростанции не является постоянной. В силу естественных природных причин уровень воды в дамбе может увеличиваться или уменьшаться. Все это оказывает влияние на объемы производимой электроэнергии.

Роль плотины

Самый сложный, большой и вообще основной элемент любой ГЭС – плотина. Невозможно понять, что такое ГЭС, не разобравшись в сути работы плотины. Они представляют собой огромные перемычки, которые удерживают водный поток. В зависимости от конструкции они могут отличаться: есть гравитационные, арочные и другие сооружения, но их цель всегда одна – удержание большого объема воды. Именно благодаря плотине удается концентрировать стабильный и мощный поток воды, направляя его на лопасти турбины, которая вращает генератор. Он, в свою очередь, и производит электрическую энергию.

Технологии

Как мы уже знаем, принцип работы ГЭС основан на использовании механический энергии падающей воды, которая в дальнейшем с помощью турбины и генератора преобразуется в электрическую. Сами турбины могут быть установлены либо в дамбе, либо возле нее. В некоторых случаях применяют трубопровод, через который вода, находящаяся ниже уровня дамбы, проходит под высоким давлением.

Индикаторов мощности любой ГЭС несколько: расход воды и гидростатический напор. Последний показатель определяется разницей высот между начальной и конечной точкой свободного падения воды. При создании проекта станции на одном из этих показателей основывают всю конструкцию.

Известные сегодня технологии производства электричества позволяют получать высокий КПД при преобразовании механической энергии в электрическую. Иногда он в несколько раз превышает аналогичные показатели тепловых электростанций. Столь высокая эффективность достигается за счет применяемого на гидроэлектростанции оборудования. Оно надежное и относительно простое в использовании. К тому же за счет отсутствия топлива и выделения большого количества тепловой энергии срок службы подобного оборудования достаточно большой. Поломки здесь случаются крайне редко. Считается, что минимальный срок службы генераторных установок и вообще сооружений – около 50 лет. Хотя на самом деле даже сегодня вполне успешно функционируют гидроэлектростанции, которые были построены в тридцатых годах прошлого века.

Гидроэлектростанции России

На сегодняшний день на территории России действует около 100 гидроэлектростанций. Конечно, их мощность разная, и большая часть – это станции с установленной мощностью до 10 МВт. Есть также такие станции, как Пироговская или Акуловская, которые были введены в эксплуатацию еще в 1937 году, а их мощность составляет всего 0. 28 МВт.

Самыми крупными являются Саяно-Шушенская и Красноярская ГЭС с мощностью 6400 и 6000 МВт соответственно. За ними следуют станции:

  1. Братская (4500 МВт).
  2. Усть-Илимская ГЭС (3840).
  3. Бочуганская (2997 МВт).
  4. Волжская (2660 МВт).
  5. Жигулевская (2450 МВт).

Несмотря на огромное количество подобных станций, они вырабатывают всего 47700 МВт, что равно 20% от суммарного объема всей производимой энергии в России.

В заключение

Теперь вы понимаете принцип работы ГЭС, преобразовывающих механическую энергию потока воды в электрическую. Несмотря на достаточно простую идею получения энергии, комплекс оборудования и новые технологии делают подобные сооружения сложными. Впрочем, по сравнению с атомными электростанциями они действительно являются примитивными.

Гидроэлектростанция или Гидроэлектростанция

Гидроэлектроэнергия вырабатывается из Гидроэлектростанция или Гидроэлектростанция . Он развивает гидроэлектроэнергию, чтобы использовать потенциальную энергию воды. В гидроэлектростанции вода хранится в плотине, называемой плотиной гидроэлектростанции, которая расположена на верхнем уровне земли, особенно в холмистой местности. Напор воды создается путем строительства плотины через любую реку или озеро. Этот тип напора воды хранит огромную потенциальную энергию. Вода попадает в гидротурбину и потенциальная энергия воды преобразуется в кинетическую энергию. Эта кинетическая энергия преобразуется в механическую энергию на валу турбины. Гидроэлектрический генератор или генератор переменного тока соединены с валом турбины для преобразования механической энергии в электрическую. Мощность Р развивает-

Здесь

W = Удельный вес воды в кг/м 3

Q = Скорость потока воды в м η = Общая эффективность работы

Гидроэлектростанция становится все более популярной в настоящее время, чтобы в полной мере ощутить быстрорастущий спрос на электроэнергию день ото дня. Каждая страна пытается построить больше гидроэлектростанций, чтобы полностью удовлетворить свои потребности в электроэнергии. С другой стороны, запасы ископаемого топлива (т. е. угля, нефти и газа) в мире ограничены, и эти виды топлива дороги. Таким образом, гидроэлектроэнергия может быть хорошим альтернативным источником электроэнергии. Таким образом, одним словом мы можем сказать, что генерирующая станция, которая использует потенциальную энергию воды высокого уровня для производства электроэнергии, известна как гидроэлектростанция или гидроэлектростанция.

Принцип работы гидроэлектростанции зависит от преобразования гидравлической энергии в электрическую. Чтобы получить эту гидроэлектроэнергию, гидроэлектростанции необходимы некоторые меры для правильной работы и эффективности. Блок-схема гидроэлектростанции показана ниже:

Гидроэлектростанция постоянно нуждается в огромном количестве воды при достаточном напоре. Так через реку или озеро сооружается плотина гидроэлектростанции. За плотиной размещается искусственный водохранилище, в котором хранится вода. Этот резервуар создает достаточный напор воды. Напорный туннель расположен между резервуаром и клапанной коробкой, и вода поступает из резервуара в водовод через этот туннель. В крановой рубке установлен автоматический регулирующий затвор, который регулирует подачу воды на электростанцию ​​и перекрывает подачу воды в случае прорыва водовода. Penstock представляет собой огромную стальную трубу, по которой вода поступает из крановой коробки в турбину. Уравнительный бак также предусмотрен непосредственно перед клапанной коробкой для лучшего регулирования давления воды в системе. Теперь водяная турбина преобразует гидравлическую энергию в механическую, а генератор переменного тока, соединенный с водяной турбиной, преобразует эту механическую энергию в электрическую.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Преимущества

Гидроэлектростанция имеет много преимуществ:

1. Поскольку вода является основным источником энергии, поэтому ископаемое топливо не требуется.

2. Эта установка опрятна и чиста, не требует дыма или утилизации.

3. Это самые дешевые эксплуатационные и эксплуатационные расходы по сравнению с другими электростанциями, потому что вода свободно доступна в мире.

4. Он очень надежен, прочен и имеет более длительный срок службы от 45 до 60 лет.

5. Эта установка может быть запущена мгновенно.

6. Он может запускать гидроэлектростанции при изменяющейся нагрузке.

7. Эффективность не падает с возрастом этого растения.

8. На этой установке нет потерь в режиме ожидания.

9.На начальном этапе строительства требуются высококвалифицированные инженеры, после чего управлять заводом могут лишь немногие опытные люди.

10. Это растение также помогает в ирригации, борьбе с наводнениями и т. д.

11.Поскольку эти заводы расположены в отдаленном районе, земля доступна по конкурентоспособным ценам.

Недостатки

У гидроэлектростанции есть некоторые недостатки:

1.Для такой станции требуется большая площадь

2.Высокая стоимость строительства требуется из-за строительства плотины.

3. Когда для строительства этого завода требуются опытные квалифицированные инженеры

4. В местах, где такой завод расположен как от зоны нагрузки, для передачи этой гидроэлектроэнергии требуется длинная линия электропередачи.

5. Не обеспечивает постоянную гидроэлектроэнергию из-за наличия воды. При переходе больше всего страдает электроснабжение.

ВЫБОР МЕСТА ДЛЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

1. Наличие воды:

Основным топливом для данной станции является вода. Таким образом, такая станция должна располагаться ближе к реке, каналу и т. д., где постоянно имеется достаточное количество воды.

2. Водохранилище:

Хранение воды в подходящем резервуаре или плотине должно быть размещено путем тщательного геологического изучения местности, чтобы получить максимальную пользу от этой воды. Плотина должна быть расположена через реку, чтобы получить непрерывная подача воды в течение всего года, особенно в засушливый сезон. Емкость плотины может быть определена по гидрографу или кривой массы или с использованием аналитического метода. Адекватные средства для возведения плотины и хранения воды являются двумя важными факторами при выборе места для гидроэлектростанции. электростанция.

3. Напор воды:

Это важный момент при выборе площадки для гидроэлектростанции. Напор воды напрямую связан со стоимостью выработки электроэнергии. а также снижаются капитальные затраты завода.

4. Расстояние от центра нагрузки:

Так как он расположен вдали от центра нагрузки, для подачи питания требуется дополнительная линия передачи. больше внимания.

5. Транспортные средства:

Любая гидроэлектростанция должна иметь хорошие транспортные средства, чтобы обеспечить легкий доступ к необходимому оборудованию.

6. Наличие земли:

Гидроэлектростанция нуждается в достаточном пространстве. Следует иметь в виду, что стоимость земли должна быть дешевой.

Следующая страница ⇒

☛ Подробнее Вопросы   Нажмите здесь

Гидроэлектростанция — схема, работа, преимущества

Содержание

Принцип работы

Гидроэлектростанция (Hydel) использует потенциальную энергию воды, хранящейся в плотине, построенной через реку. Потенциальная энергия хранимой воды преобразуется в кинетическую энергию при первом ее прохождении через напорную трубу. Затем кинетическая энергия воды преобразуется в механическую энергию в водяной турбине. Турбина соединена с электрогенератором. Механическая энергия на валу турбины преобразуется в электрическую с помощью генератора.
Поскольку гравитация обеспечивает силу, создающую водопад, энергия, запасенная в воде, называется гравитационной потенциальной энергией.

Схема гидроэлектростанции

На рис. показано схематическое изображение гидроэлектростанции.

Основными компонентами являются
• Резервуар для воды
• Плотина
• Водосброс
• Затвор
• Напорный туннель

4 904090 • Уравнительный резервуар

4 9040

7 • Penstock
• Водяная турбина
• Деребная трубка
• Уровень хвостовой гонки
. площадь водосбора в сезон дождей сохраняется за плотиной. Водосборный бассейн получает воду из дождей и ручьев. Постоянное наличие воды является основной необходимостью для гидроэлектростанции. Уровень поверхности воды в водохранилище называется уровнем истока. Напор воды, доступный для выработки электроэнергии, зависит от высоты резервуара.

Плотина:

Целью плотины является хранение воды и регулирование выходящего потока воды. Плотина помогает хранить всю поступающую воду. Это также помогает увеличить напор воды. Чтобы генерировать требуемое количество энергии, необходимо наличие достаточного напора.

Водосброс:

Избыточное накопление воды ставит под угрозу устойчивость конструкции плотины. Также во избежание перелива воды из-под плотины, особенно в сезон дождей, предусмотрены водосбросы. Это предотвращает подъем уровня воды в плотине. Водосбросы — это проходы, которые позволяют избыточной воде стекать в другое хранилище вдали от плотины.

Ворота:

Ворота используются для регулирования или контроля потока воды из плотины.

Напорный туннель:

Это проход, по которому вода поступает из резервуара в расширительный бак.

Уравнительный резервуар:

Уравнительный резервуар представляет собой небольшой резервуар или бак, в котором уровень воды поднимается или падает из-за резких изменений давления. Возможно резкое повышение давления в напорной трубе из-за внезапного противотока воды, так как нагрузка на турбину снижается. Это внезапное повышение давления в напорной трубе известно как гидравлический удар.

Затвор:

Труба затвора используется для подачи воды от плотины к гидротурбине. Напорные трубы изготавливаются из стали или железобетона. Турбина установлена ​​на более низком уровне от плотины. Затвор снабжен задвижкой на входе для полного перекрытия подачи воды.
Имеет регулирующий клапан для регулирования расхода воды в турбину. Водяная турбина или гидравлическая турбина (Первичный двигатель): Гидравлическая турбина преобразует энергию воды в механическую энергию. Механическая энергия (вращение), доступная на валу турбины, передается на вал электрического генератора, и вырабатывается электричество. Вода после работы на лопатке турбины сбрасывается через отсасывающую трубу.

Наиболее распространенными первичными двигателями являются колесо Пелтона, турбина Каплана, турбина Фрэнсиса.

Read more :

  • Introduction To Hydraulic Turbine and Classification Of hydraulic turbine
  • Introduction to Hydraulic (Water) Turbine -Working Of Impulse and Reaction Turbine

Draft tube:

Draft трубка соединена с выходом турбины. Он преобразует кинетическую энергию, имеющуюся в воде, в энергию давления в расширяющейся части. Таким образом, он поддерживает давление чуть выше атмосферного на конце отсасывающей трубы, чтобы вода перемещалась в отводной канал. Вода из нижнего бьефа сбрасывается на орошение.

Уровень отводящего лотка:

Отводящий лоток – это водный путь, по которому вода, выбрасываемая из турбины, направляется в реку или канал. Вода, удерживаемая в отводящем канале, называется уровнем воды в отводящем канале.

Электростанция:

В электростанции находятся водяная турбина, генератор, трансформатор и диспетчерская. Когда вода проходит через турбину, она вращает вал турбины, соединенный с электрогенератором. Генератор имеет вращающийся электромагнит, называемый ротором, и неподвижную часть, называемую статором. Ротор создает магнитное поле, которое создает электрический заряд в статоре. Заряд передается в виде электричества. Повышающий трансформатор увеличивает напряжение тока, поступающего со статора. Электроэнергия распределяется по линиям электропередач.

Классификация гидроэлектростанций

Гидроэлектростанции обычно классифицируются в соответствии с имеющимся напором воды
• Электростанции с высоким напором
• Электростанции со средним напором
• Электростанции с низким напором

Электростанции с высоким напором: Когда рабочий напор воды превышает 70 метров, станция известна как электростанция с высоким напором. В качестве основного двигателя используется турбина с колесом Пелтона.

Электростанции со средним напором: Когда уровень воды колеблется от 15 до 70 метров, электростанция называется электростанцией со средним напором. Он использует турбину Фрэнсиса.

Электростанции с низким напором: Когда напор меньше 15 метров, электростанция называется электростанцией с низким напором. В качестве первичного двигателя используется турбина Фрэнсиса или Каплана.

 Преимущества ГЭС

1. Постоянно доступный источник воды. Для выработки электроэнергии не требуется сжигать топливо. Его метко называют «белым углем». Вода проходит через турбины для производства работы, а ниже по течению ее полезность остается неизменной для орошения ферм и утоления жажды людей поблизости.
2. Эксплуатационные расходы гидроэнергетических установок очень низкие по сравнению с тепловыми или атомными электростанциями. На тепловых станциях, помимо стоимости топлива, необходимо учитывать и стоимость транспортировки топлива.
3. Нет проблем с утилизацией золы, как на тепловой станции. Проблема выброса загрязняющих газов и твердых частиц в атмосферу также не существует. Гидроэнергетика не производит никакого парникового эффекта, не вызывает пагубных кислотных дождей и не выделяет неприятный NO.
4. Гидравлическая турбина может включаться и выключаться за очень короткое время. На тепловых или атомных электростанциях паровая турбина включается на два дня во время пуска и останова.
5. Гидравлическая силовая установка относительно проста по своей концепции и автономна в эксплуатации. Его системная надежность намного выше, чем у других электростанций.
6. Современное гидроэнергетическое оборудование имеет больший срок службы и легко может прослужить 50 и более лет. Это можно сравнить с эффективным сроком службы около 30 лет тепловой или атомной станции.

7. Благодаря простоте подъема и сброса нагрузки гидроэнергетика может использоваться в качестве идеального вращающегося резерва в системе, состоящей из тепловых, гидро- и атомных электростанций.
8. Современные гидрогенераторы дают высокий КПД в значительном диапазоне нагрузок. Это помогает повысить эффективность системы.
9. Гидростанции обеспечивают дополнительные преимущества, такие как орошение, борьба с наводнениями, облесение, навигация и аквакультура.
10. Благодаря простоте конструкции и эксплуатации гидростанции не требуют высокой квалификации рабочих. Потребность в рабочей силе также невелика.

Недостатки гидроэнергетики

1. Гидроэнергетические проекты являются капиталоемкими с низкой нормой прибыли. Годовой процент от этих капитальных затрат составляет большую часть годовой стоимости гидроэнергетических установок.
2. Срок реализации гидропроектов достаточно велик. Разрыв между основанием и завершением проекта может длиться от десяти до пятнадцати лет.
3. Производство электроэнергии зависит от количества доступной воды, которое может меняться от сезона к сезону и от года к году. Если осадки будут своевременными и достаточными, то можно ожидать только удовлетворительной работы станции.
4. Такие станции часто находятся далеко от центра нагрузки и требуют длинных линий электропередач для подачи электроэнергии. При этом стоимость ЛЭП и потери в них больше.
5. Крупные гидростанции нарушают экологию местности, вырубая леса, уничтожая растительность и выселяя людей. Сильное общественное мнение против. Возведение таких заводов является сдерживающим фактором. Акцент теперь больше делается на небольшие, мини- и микроэлектростанции.

Гидроэлектростанция в Индии

  • Электростанция Srisailam Hydel – AP – 770 МВт
  • Электростанция Upper sileru Hydor – AP – 120
  • Гидроэлектростанция Kodayar – TN – 100 МВт
  • Проект Iddiki Hydel – Керала – 800 МВт Email

    Распечатать

    Твитнуть

    Последние сообщения

    ссылка на Сосуды под давлением — детали, конструкция, применение, типы, материал, схема

    Сосуды под давлением — детали, конструкция, применение, типы, материал, схема

    Введение в сосуды под давлением Сосуды, резервуары и трубопроводы, которые транспортируют, хранят или получают жидкости, называются сосудами под давлением.
    Сосуд под давлением определяется как сосуд с давлением…

    Продолжить чтение
    Шарнирное соединение используется для соединения двух стержней, находящихся под действием растягивающих нагрузок. Однако, если соединение направляется, стержни могут выдерживать сжимающую нагрузку.

    Гидроэлектростанция принцип работы: Гидроэлектростанции принцип работы