Разновидности ГЭС и принципы работы станций. Принцип работы гэсГЭС. Основы. Принцип работы - Всё об энергетике
ГЭС. Основы. Принцип работыОсновная задача гидроэлектростанции - преобразовать энергию текущей воды в электрическую энергию. В зависимости от типа станции конкретная техническая реализация будет разной, но принцип работы гидроэлектростанции остаётся неизменным. Немного терминологииДля того чтобы не возникло путаницы определим некоторые термины. Водохранилищем называется искусственный водоём, образованный перед плотиной. От других искусственных водоёмов его отличает возможность регулирования речного стока [2, стр.57]. Водохранилище ещё часто называют верхним бьефом. Верхний бьеф (ВБ) это часть водоёма, расположенная выше плотины по течению [2, стр.23]. Водоприёмник (водозабор) - гидротехническое сооружение для приёма воды из водохранилища или водотока [2, стр.99]. Водоподводящими сооружениями называются сооружения, подводящие воду к турбинам гидроэлектростанций и другим объектам водного хозяйства. Такими сооружениями могут быть каналы, туннели, трубопроводы, турбинные водоводы и т.д. [2, стр.89]. Спиральная камера - сооружение подводящее воду к турбине и формирующее поток на входе в направляющий аппарат [1, стр.263]. Спиральная камера по форме напоминает улитку закрученную вокруг гидротурбины, поэтому иногда её называют улиткой. Также к ней относится название "турбинная камера". Направляющий аппарат (НА) - специальный механизм для регулирования расхода через турбину. Основным элементом НА являются лопатки, равномерно расположенные по периметру перед входом в гидротурбину [1, стр.290]. Гидротурбина - гидравлический двигатель, преобразующий энергию подводимого потока в механическую энергию вращения вала [1, стр.16]. Отсасывающая труба - гидротехническое сооружение для отвода воды от гидротурбины в нижний бьеф с минимальными потерями [1, стр.308]. Нижний бьеф (НБ) - часть водоёма, по течению расположенная ниже плотины [2, стр.24].  Рисунок 1 - Разрез Жигулёвской ГЭС 1 - верхний бьеф; 2 - водозабор; 3 - спиральная камера; 4 - направляющий аппарат; 5 - гидротурбина; 6 - отсасывающая труба; 7 - нижний бьеф; 8 - вал; 9 - гидрогенератор; 10 - трансформатор; 11 - линия электропередачи. Как это работает на практикеРазберём технологию выработки электроэнергии используя разрез Жигулёвской ГЭС (рисунок 1). Технология производства ЭЭИтак, вода из верхнего бьефа (1) через водозабор (2) попадает в спиральную камеру (3). В спиральной камере поток дополнительно "закручивается" и проходя через направляющий аппарат (4) равномерно подводится к гидротурбине (5). Раскручивая гидротурбину поток теряет большую часть своей энергии, после чего отводится через отсасывающую трубу (6) в нижний бьеф (7). В то же время гидротурбина полученную механическую энергию вращения передаёт через вал (8) гидрогенератору (9). В свою очередь гидрогенератор вращаясь вырабатывает электрическую энергию, которая передается трансформатору (10), а затем выдаётся в сеть через линии электропередачи (11) [2, стр.130]. Рабочий цикл гидроэлектростанцииРабочий цикл большинства гидроэлектростанций состоит из двух этапов:
Продолжительность цикла зависит от вида ГЭС, объема водохранилища, степени зарегулированности стока реки, потребностей энергосистемы в электроэнергии и т.д. Список использованных источников
allofenergy.ru Как работает мощная гидроэлектростанция » Детская энциклопедия (первое издание) Древняя водяная мельница. На Руси водяные силовые установки строились на реках с незапамятных времен. Из сохранившихся древних летописей известно, что русские люди уже в XIII в. искусно сооружали вододействующие установки для вращения мельничных жерновов. В XIV-XV вв. водяные мельницы были уже широко распространены. О них упоминается в рукописных документах того времени. Еще шире стали использовать природную энергию рек в XVI и XVII вв. Под Москвой на р. Неглинной в 1519 г. работали уже три водяные мельницы и одна толчея, очищавшая зерно в ступах. Но все эти установки с водяными колесами были небольшой мощности. В 1524 г., как говорит Псковская летопись, новгородцы под руководством «некоего хитреца» мастера Нережи Псковитина дерзнули создать плотину и мощную гидросиловую установку на полноводном и глубоком Волхове. Эта гидроустановка, построенная впервые в мире на большой реке, некоторое время успешно работала.  Мельничное водяное колесо. Вода на него льется сверху. А через 400 лет на том же многоводном Волхове советские люди воздвигли из бетона и стали мощную гидроэлектростанцию. С декабря 1926 г. она безотказно посылает энергию заводам, городам, селам. Так было положено начало сооружению мощных гидроэлектрических установок на реках нашей страны. Реки по своей природе очень разнообразны. Например, бурливый, гремящий Терек берет начало в подоблачных ледниках Казбека. Он совсем не похож на широкую Волгу, плавно, неторопливо несущую свои воды в невысоких берегах. Понятно, что получать энергию от горного Терека и от равнинной Волги надо не одинаковым способом. Гидростанции на этих двух реках должны быть совершенно различными по устройству. Так, на круто падающих и стремительных горных потоках отводят воду деривационным каналом (см. ст. «Покорение воды»). От конца канала вниз по склону проложены трубы. По ним вода под напором течет к зданию электростанции. Оно стоит в глубине долины на берегу реки. Если скалы на склонах ущелья крутые и недоступные, воду отводят подземным деривационным туннелем. На полноводных реках, спокойно протекающих по пологим равнинам, напор создают плотиной. Гидроэлектрические установки такого типа на горных реках называют деривационными, а обычные, на равнинных реках, — плотинными.  Гидроэлектростанция при высокой бетонной плотине (в разрезе). Как же устроена мощная плотинная гидроэлектрическая станция, похожая, например, на крупнейшую Волжскую гидростанцию? Основные сооружения гидроэлектростанции на равнинной реке — плотина и здание ГЭС. Уровень воды перед плотиной выше, чем вниз по течению реки. Эту разницу в высотах уровней называют напором гидростанции. Вода, непрерывно переливающаяся с более высокого уровня на низкий, может выполнять большую полезную работу.  Разрез гидроэлектрической станции (ГЭС): 1 — сороудерживающая решетка; 2 — кран для подъема и спуска затвора; 3 — водослив; 4 — здание ГЭС; 5 — судоподъемник; 6 —электрогенератор; 7 — гидротурбина; 8 — всасывающая труба; 9 — трансформатор; 10 — подвод воды; 11 — тело плотины; 12 — смотровые галереи. Перед плотиной гидростанции обычно образуется водохранилище. Весной оно пополняется талыми водами и сохраняет их до наступления зимы. А зимой или в летнюю засуху водохранилище изо дня в день добавляет воду к скудному в эти времена года природному стоку реки. Так поддерживается мощность электростанции, которая весь год должна быть достаточно равномерной. В состав гидроустановки 4 на равнинной реке обычно входят бетонная и земляная плотины. Бетонная плотина необходима для сброса через нее лишних весенних паводковых вод. Остальную часть плотины обычно строят из земли и песка. В здании гидростанции размещается основное машинное оборудование — турбины и генераторы, вырабатывающие электрическую энергию. Водяную турбину и соединенный с ней электрический генератор называют машинным агрегатом гидроэлектрической станции. Водяная турбина, или гидротурбина, — главный двигатель гидростанции. На гидростанциях с низким напором воды, не выше 50—70 м, применяют поворотнолопастные гидротурбины. Их колесо по внешнему виду напоминает пароходный гребной винт. Такие турбины выгоднее других потому, что они быстроходнее. А это уменьшает вес и стоимость и самой водяной турбины, и вращаемого ею электрического генератора (подробнее см. ст. «Генераторы энергии и двигатели»). Перед подводом воды к турбине устроена частая металлическая решетка. Она задерживает ветки деревьев, куски торфа, щепки и другие предметы, попавшие в реку. Далее вода поступает в трубу, которая имеет спиральную форму и похожа на раковину огромной улитки. В центре ее вращается колесо турбины. Эта труба называется спиральной камерой и служит для подвода воды непосредственно к турбине.  Рабочие колеса различного вида: 1 — радиально-осевой гидротурбины; 2 и 3 — поворотно-лопастной гидротурбины; 4 — пропеллерной гидротурбины. Первая часть поворотно-лопастной турбины (считая по пути движения потока воды) — это направляющий аппарат. Он представляет собой поворачивающиеся вокруг своих осей и легко обтекаемые водой лопатки. Располагаются они по окружности с внешней стороны турбины. Поворачивая лопатки направляющего аппарата, можно уменьшить или увеличить впуск воды в турбину, изменить ее мощность. Так поддерживается постоянное число оборотов турбины при любой ее нагрузке. Из направляющего аппарата вода поступает на рабочее колесо. Оно, собственно, и использует энергию водяного потока. Рабочее колесо состоит из насаженной на вал втулки, к которой прикреплены плавно изогнутые металлические лопасти. Они могут поворачиваться вокруг своих осей в полном согласии с изменениями положения лопаток направляющего аппарата. У турбин такой конструкции бывает от 4 до 8 лопастей в зависимости от высоты напора воды, при котором они работают. Диаметр рабочего колеса гидротурбины зависит от ее мощности и напора воды и может достигать 9 ж и более. Из рабочего колеса вода идет во всасывающую трубу. Это третья важная часть гидроустановки. Через нее отработанная вода из турбины выходит в реку ниже плотины. Всасывающая труба создает под рабочим колесом пониженное давление воды, что значительно увеличивает мощность турбины. С такой трубой турбину можно помещать выше нижнего уровня воды. Гидротурбина преобразует в полезную работу большую часть — около 0,9 — всей энергии водяного потока. Принято поэтому говорить, что к. п. д. водяной турбины очень высок — приблизительно 90%. Полезная отдача гидротурбины с поворотными лопастями рабочего колеса велика не только при полной, но и при частичной ее нагрузке. Гидротурбины оборудованы автоматическими регуляторами. Они работают с помощью жидкого минерального масла, находящегося под большим давлением. Регулятор сам, без участия человека, открывает и закрывает направляющий аппарат, а также поворачивает лопасти рабочего колеса, т. е. увеличивает или уменьшает мощность турбины. Турбина электростанции приводит во вращение электрическую машину — гидрогенератор. Электрический генератор, вращаемый водяной турбиной, по устройству и большим размерам значительно отличается от генераторов, устанавливаемых на паровых электростанциях. Вал его обычно располагается вертикально. Одна из частей гидрогенератора — неподвижная станина — статор. Это полый внутри цилиндр, изготовленный из спрессованных пачек тонких стальных листов. С внутренней стороны статора в особых канавках, или пазах, укреплена электрическая обмотка из хорошо изолированных медных проводников.  Внутри статора вращается насаженный на вал барабан — ротор. На нем укреплены полюса сильных электромагнитов. Вы знаете, что если обмотать железный стержень изолированной проволокой и пропустить через нее постоянный электрический ток, то стержень становится электромагнитом. Так намагничиваются полюса ротора. От вала гидрогенератора приводится в движение небольшой вспомогательный генератор — возбудитель. Он вырабатывает постоянный электрический ток для возбуждения магнетизма в полюсах ротора. Полюса электромагнита быстро движутся около витков обмотки статора. В обмотке возникает переменный электрический ток. При прохождении через обмотки электрического тока выделяется тепло, и они нагреваются. Поэтому через генератор беспрестанно пропускают охлаждающий его воздух. Работой агрегатов гидроэлектрической установки управляют со специального пульта управления. На щитах — панелях пульта установлены аппараты управления и многочисленные приборы. Они измеряют силу электрического тока, его напряжение и другие важные величины. На пульте, как в зеркале, отражается вся жизнь гидроэлектрической станции. Отсюда ведется надзор за всеми ее машинами и аппаратами, а также управление ими. Пульт управления — это как бы мозг гидростанции, центр ее «нервной системы», получающий сигналы и посылающий точные приказания всем агрегатам. Гидроэлектрические установки все шире автоматизируются. Некоторые станции работают без людей, при запертых на замок дверях машинного зала. Напряжение электрического тока, выработанного гидрогенератором, по сравнению с напряжением линии электропередачи, низкое — от 6 до 16 тыс. в. Передавать ток с таким напряжением на далекие расстояния нельзя. Для этого нужно повысить напряжение, например, до 200 тыс. в, а при особенно дальних расстояниях электропередачи — до 500 и даже до 800 тыс. в. Напряжение тока повышают с помощью трансформатора. Обычно его помещают на открытой площадке недалеко от генератора. В трансформаторе все части неподвижны. Он состоит из тяжелого сердечника, изготовленного из плотно спрессованных и прочно скрепленных болтами тонких стальных листов. На сердечнике — две обмотки из медных проводников, покрытых изоляцией. Через одну обмотку, с небольшим числом витков толстых проводов, проходит вырабатываемый генератором переменный ток генераторного, низкого напряжения. Под действием этого тока железный сердечник намагничивается и возбуждает во второй обмотке, с большим числом витков тонкого провода, переменный электрический ток высокого напряжения. Величина полученного высокого напряжения во столько раз больше первичного, низкого, во сколько число витков тонкой обмотки больше числа витков обмотки более толстой. Чтобы ток высокого напряжения во второй обмотке не мог пробить ее изоляцию и не создал бы этим короткого замыкания (а также для хорошего охлаждения), весь сердечник трансформатора, вместе с обмотками, помещается в железный бак. Бак наполнен жидким минеральным маслом, которое не проводит электрического тока. Концы обмоток выпущены нз бака наружу через фарфоровые втулки. Часто трансформаторы делают трехфазными: у них три первичные и три вторичные обмотки. Три конца от тонкой обмотки с большим числом витков присоединены к трем проводам электрической линии, ведущей к потребителям в отдаленные районы. На местах потребления электроэнергии переменный ток высокого напряжения необходимо вновь преобразовать в ток низкого напряжения, которым питаются осветительные электрические лампы, электродвигатели и т. п. Это обратное превращение электрической энергии так же выполняют трансформаторы. Устройство их подобно описанному выше. Эти трансформаторы называются понизительными. Таким способом дешевая энергия Волжской гидростанции передается в район Москвы на очень большое расстояние — 900 км при напряжении 400 тыс. в. Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter. Электричество - финальный этап Атомная электростанция. de-ussr.ru Принципы работы ГЭС, модификации и технические характеристики электростанцийПерспектива дефицита и дороговизна минеральных энергоресурсов заставляют уделять больше внимания возобновляемым источникам энергии. Самым эффективным из них на сегодняшний день является гидроэнергия. Современные ГЭС аккумулируют ее и превращают в электричество, обеспечивая низкую себестоимость киловатта и высокую мощность. Принцип работы ГЭС – это использование силы падающей воды для вращения вала электрогенератора. Напор воды подается на лопасти турбины, которая раскручивает ротор. Электрический ток от генератора поступает на трансформаторы, выравнивается, передается на распределительные станции и оттуда – по линиям электропередач к конечному потребителю. Выработка энергии напрямую зависит от напора воды в ГЭС, количества и типа установленных турбин. Классификация и конструктивные отличияЕстественный перепад высот на реках, который обеспечил бы нужный напор, почти не встречается в природе. Поэтому самой сложной задачей при возведении конструкции является строительство напорных сооружений. В зависимости от их типа и классифицируют гидростанции:
ГАЭС строят при необходимости компенсировать резкий рост энергопотребления в пиковые часы. Наличие гидроаккумулятора позволяет достигнуть максимального КПД в отдельные моменты, а когда он не нужен, переключить станцию в режим насоса и накопления воды. При этом она работает от собственного электричества, полученного в режиме генератора. Особенности возведения и эксплуатацииВыбор определенной модификации ГЭС определяется особенностями местности и расчетной эффективностью речного потока. Общая схема всех видов в обязательном порядке включает сорозаборные решетки на входных отверстиях, центр управления и контроля, площадку для обслуживания электрооборудования и трансформаторы, преобразующие вырабатываемое электричество в 220 V или другой необходимый стандарт напряжения. Для сооружения генератора ГЭС используют распространенные унифицированные элементы. Все оборудование износостойкое, обладает большим сроком эксплуатации и минимальными требованиями к обслуживанию. Но в целом устройство каждой станции уникально. Конструкцию, привязанную к конкретному географическому району, нельзя повторить, как нельзя найти и две идентичные по условиям бассейна реки. Разобравшись, как работает гидроэлектростанция, можно сформулировать ее преимущества относительно ТЭС и АЭС:
Причина, по которой выработка электроэнергии ГЭС составляет лишь около 20% от мирового производства электричества, заключается в необратимом влиянии на экосистему по всему руслу реки и ирригацию прилегающих территорий. Размеры всего гидроузла, включая водохранилище, достигают сотен тысяч га. До сих пор не существует надежных методов комплексной оценки масштабов такого влияния. Технические нюансыГЭС выходят на проектную мощность быстрее, чем другие электростанции. Вследствие того, что природный напор воды непостоянен, сооружения без компенсаторных механизмов выдают разную производительность. В качестве основной характеристики для гидроэлектростанций принято брать установленную мощность всех ее генераторов. В зависимости от этого различают:
По высоте напорного потока ГЭС делятся на:
От силы потока зависит выбор типа турбины. В высоконапорных ГЭС используют ковшевую, не погружаемую конструкцию. Вода в нее подается сильной струей из сопел и толкает ковши. При более низком напоре применяют радиально-осевые или поворотно-лопастные аппараты. Они полностью погружены в емкость с водой, имеют различный наклон оси, строение и количество лопастей, за счет своей конструкции раскручиваются при потоке небольшой силы. Камеры для турбин производят из стали или железобетона. Здание с электрооборудованием может располагаться непосредственно внутри плотины, рядом с ней или, в случае деривационного типа, далеко от источника воды. В состав сооружений ГЭС включают шлюзы для судов, рыбоходы, водосбросы, ирригационные отводы при условии, что такое дополнение необходимо для поддержания действующей транспортной, сельскохозяйственной или экосистемы в пойме реки. ekoenergia.ru Гидроэлектростанция Гидроэлектростанция (ГЭС) - электростанция, которая с помощью гидротурбины превращает кинетическую энергию воды в электроэнергию. ГЭС, здание которой является частью плотины, называется русловой (например, Кременчугская, Киевская ГЭС). Если здание расположено отдельно, у основания плотины на противоположном от водохранилища стороне, то такая ГЭС называется приплотинного (например, ДнепроГЭС). ГЭС, в которой вода подается по трубам, называется деривационной (например, Ингурской каскад на Кавказе). Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) с оборотными гидроагрегатами (работающих как генераторы тока или водяные помпы) в часы малого потребления электроэнергии перекачивают воду из водохранилища в верхний бассейн, а в часы пиковых нагрузок производят энергию как обычные ГЭС (например, Киевская ГЭС, Днестровская ГАЭС). ГЭС с использованием энергии приливов называют приливными (например, ГЭС в Франции на реке Ранс). Принцип работы  Принцип 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 за счет строительства дамбы, и как следствие концентрации реки в определенном месте, или деривации - естественным током воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривации. Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается все энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет свой определенный раздел. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию тока воды в электрическую энергию. Есть еще всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля за работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое. Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:
Мощность ГЭС напрямую зависит от напора воды, а также от КПД используемого генератора. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще от ряда причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. Например, различают летний, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.  Типичная для горных районов Китая малая ГЭС (ГЭС Хоуцзибао, уезд Синшань округа Ичан, ул. Хубэй). Вода поступает с горы по черному трубопровода Гидроэлектростанции 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 поворотнолопатни и радиально-осевые турбины, на низконапорных - поворотнолопастни турбины в железобетонных камерах. Принцип работы всех видов турбин схож - вода подается под давлением (напор воды), поступающей на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передается на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины различаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами - железными или железобетонными, и рассчитаны на разное давление воды. Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и соответственно создание концентрации воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС русловые и приплотинные ГЭС. Это самые распространенные виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создается посредством установки плотины, полностью перегородка реку, или поднимает уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки узкое, сжатое. плотины ГЭС. Строятся при больших напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней ее части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС. деривационные гидроэлектростанции. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимая концентрация воды в ГЭС такого типа создается посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Спрямлены, и их уклон значительно меньше, чем средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида - безнапорные или с напорной деривации. В случае напорной деривации, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В противном случае в начале деривации на реке создается высокая плотина и создается водохранилище - такая схема еще называется смешанной деривации, потому что используются оба метода создания необходимой концентрации воды. гидроаккумулирующие электростанции. Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию, и пускать ее в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные моменты (времена не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы, и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и, соответственно, приводит в действие дополнительные турбины.В гидроэлектрических станциях, в зависимости от их назначения, могут входить дополнительные постройки, такие как шлюзы или суднопидйомникы, способствующих навигации по водоему, рыбопропускные, водозаборные сооружения, которые используются для ирригации и многое другое. Ценность гидроэлектрической станции заключается в том, что для производства электрической энергии они используют возобновляемые источники энергии. Учитывая то, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций. Смотри такжеnado.znate.ru Гидроэлектростанция — Machinepedia  Красноярская ГЭС Гидроэлектростанция представляет собой комплекс различных сооружений и оборудования, использование которых позволяет преобразовывать энергию воды в электроэнергию. Гидротехнические сооружения обеспечивают необходимую концентрацию потока воды, а дальнейшие процессы производятся при помощи соответствующего оборудования. Гидроэлектростанции возводятся на реках, сооружая плотины и водохранилища. Большое значение для эффективности работы станции имеет выбор места. Необходимо наличие двух факторов: гарантированная обеспеченность водой в течение всего года и как можно больший уклон реки. Гидроэлектростанции разделяются на плотинные (необходимый уровень реки обеспечивается за счёт строительства плотины) и деривационные (производится отвод воды из речного русла к месту с большой разностью уровней). Отличаться может и расположение сооружений станции. Например, здание станции может входить в состав водонапорных сооружений (так называемые русловые станции) или располагаться за плотиной (приплотинные станции). ТехнологииРабота гидроэлектростанций основана на использовании кинетической энергии падающей воды. Для преобразования этой энергии применяются турбина и генератор. Сначала эти устройства вырабатывают механическую энергию, а затем уже электроэнергию. Турбины и генераторы могут устанавливаться непосредственно в дамбе или возле неё. В некоторых случаях используется трубопровод, посредством которого вода, находящаяся под давлением, подводится ниже уровня дамбы или к водозаборному узлу ГЭС. Индикаторами мощности гидроэлектростанций являются две переменные: расход воды, который измеряется в кубических метрах и гидростатический напор. Последний показатель представляет собой разность высот между начальной и конечной точкой падения воды. Проект станции может основываться на каком-то одном из этих показателей или на обоих. Современные технологии производства гидроэлектроэнергии позволяют получать довольно высокий КПД. Иногда он в два раза превышает аналогичные показатели обычных теплоэлектростанций. Во многом такая эффективность обеспечивается особенностями оборудования гидроэлектростанций. Оно очень надёжно, да и пользоваться им просто. Кроме того, всё используемое оборудование обладает ещё одним важным преимуществом. Это длительный срок службы, что объясняется отсутствием теплоты в процессе производства. И действительно часто менять оборудование не нужно, поломки случаются крайне редко. Минимальный срок службы электростанций – около пятидесяти лет. А на просторах бывшего Советского Союза успешно функционируют станции, построенные в двадцатых или тридцатых годах прошлого века. Управление гидроэлектростанциями осуществляется через центральный узел, и вследствие этого в большинстве случаев там работает небольшой персонал. Принцип работы ГЭС Схема плотины ГЭС Принцип 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 определенном месте, или деривацией — естественным током воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию. Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается все энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет свое определенное деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию тока воды в электрическую энергию. Есть еще всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля над работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое. Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:
Мощность ГЭС напрямую зависит от напора воды, а также от КПД используемого генератора. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции. Плотина Плотина Плотина - это массивная перемычка, цель которой – удерживать водный поток. Плотина – незаменимый инструмент при практическом использовании водных ресурсов. Кстати, в течение долгого времени теории строительства плотин не существовало. Только в 1853 году французский инженер Сазилли обосновал некоторые теоретические постулаты. Плотины обеспечивают повышение уровня воды в реке или её отвода. В последнем случае плотины обеспечивают судоходство или орошение земель. Плотины могут отличаться в зависимости от конструкции и разделяться на гравитационные, арочные и др. Гравитационные плотины выглядят как каменные или бетонные заграждения. Конструкции этого типа препятствуют поступлению воды своим весом. Арочные выполняют свои обязанности благодаря особой конструкции. Успешное функционирование плотин зависит от трёх показателей: сопротивления вертикальных элементов сооружения, массы и особенностей арочной конструкции, которая опирается на береговые устои. При возведении плотины необходимо учитывать воздействие некоторых внешних факторов. Это так называемые сдвигающие силы, появление которых обусловлено воздействием воды, ветра, ударами волн, перепадами температуры. Пренебрежение строителей к вышеперечисленным факторам может привести к разрушению плотины. Поэтому производятся определённые расчёты, позволяющие воспрепятствовать негативному действию сдвигающих сил. Например, горизонтальная составляющая давления воды увеличивается с глубиной и равна произведению wh (w – вес единицы объёма воды, h – глубина). Это означает, что общее гидростатическое давление равно Ѕ (wh). Очень важно и вместе с тем достаточно сложно точно рассчитать фильтрационное давление, которое воздействует на подошву конструкции из-за того, что под неё просачивается вода. Чтобы определить степень вероятности таких процессов, необходимо проведение исследований. При этом многое зависит от грунтового ложа. Если фундамент плотины установлен на гальке, речном песке, пористой породе, то давление на основание конструкции будет равно полному гидростатическому напору. В том случае, когда основание плотины соединено со скальными породами при помощи цемента и щели практически отсутствуют, можно получить давление, равное всего лишь 10-40 процентам гидростатического напора. Новые разработки Проект ГЭС Как известно, гидроэлектростанции не могут работать без воды и потому возводятся на берегах рек. Для этого необходимо строить плотину и другие сооружения. Весь комплекс работ следует проделывать даже при возведении малых ГЭС. Но в последнее время некоторые учёные высказывают достаточно оригинальные предположения: нельзя ли построить такую станцию на расстоянии от речного берега? Казалось бы, ответ на вопрос ясен, конечно же, нет. Но не нужно торопиться. Оказывается, реализовать подобные планы можно, уже существует несколько вариантов решения проблемы. Авторы идеи утверждают, что главное условие существования установки – наличие воды и напора – можно обеспечить и вдали от рек. Для создания напора предлагается использовать силу взрывной волны. Благодаря этому энергия воды направляется на лопасти гидротурбины. Представим одиночный энергоблок, который будет состоять из корпуса (железобетонный или металлический цилиндр, заполненный водой) и взрывной камеры. Предполагаемый диаметр цилиндра – от восьмидесяти до ста двадцати сантиметров, высота достигает двух метров. На высоте полутора метров устанавливается гидротурбина, лопасти которой сконструированы особым образом: ось выходит на крышку цилиндра, где соединяется через редуктор с генератором тока. Как же такое устройство обеспечивает преобразование энергии воды в электроэнергию? В камере происходит взрыв определенного количества вещества. Взрывная волна жидкости проходит по стволу и попадает в цилиндр. Вследствие этого происходит вращение лопастей турбины, что, в свою очередь, является причиной работы гидрогенератора. По мнению разработчиков проекта, самым важным условием для обеспечения эффективности изобретения является правильный расчёт веса взрывной волны, необходимого для производства волны, а не всплеска. Кроме того, должна быть точно рассчитана периодичность взрывов, что позволит избежать перерывов в действии устройства и не снижать скорость вращения лопастей. На стадии разработки находятся и другие варианты подобных установок. machinepedia.org Гидроэлектростанции. Принципы работы и особенности
Особенности ГЭСБлагодаря использованию энергии, получаемой от эксплуатации потока воды, затраты на электроэнергию на ГЭС ниже, чем на тепловых электростанциях более чем в два раза. Работа ГЭC может вестись при работе турбин на любой мощности – от практически нулевой до максимальной. Это делает возможным плавное изменение мощности, необходимое для регулирования выработки электроэнергии. Важной для современного мира является возобновляемость источника энергии ГЭС. Сток реки практически не подвержен никаким изменениям. Специалисты отмечают, что благодаря водохранилищам, строящимся при ГЭС, климат в местности расположения объекта значительно смягчается. К сожалению, у строительства ГЭС есть свои минусы. Обычно по-настоящему эффективные ГЭС значительно удалены от потребителя. Строительство требует больших затрат по сравнению с теми, что необходимы для возведения тепловой электростанции. Плотины наносят урон рыбному хозяйству, т. к. перекрывают путь к местам нереста. В принципе,в работе ГЭС нет ничего сложного. Требуемый напор воды обеспечивается благодаря цепи гидротехнических сооружений. Вода поступает на лопасти гидротурбины, приводящей в действие генераторы. Именно они и вырабатывают электроэнергию. Чаще всего должный напор воды обеспечивается посредством возведения плотины, которая способствует концентрации реки в определенном месте. Необычная ГЭС Том СокНедалеко от поселения Лестервилль, Миссури, США, находится совершенно неправдоподобная ГЭС. Она носит название Том Сок (Taum Sauk) и является самой уникальной в мире. До ближайшего источника воды – реки Миссисипи – пролегло расстояние в 80 километров. Строительство этой ГЭС было начато в 1960 году и велось три года. Сооружение принадлежит электроэнергетической компании AmerenUE и состоит из двух огромных резервуаров с водой. Больший по размеру резервуар имеет форму почки и находится выше меньшего. Именно в большом резервуаре накапливалась вода, которая использовалась в периоды повышенного энергопотребления. Вода попадала из верхнего резервуара в нижний минуя электрогенераторы и способствуя выработке электричества.
После успешной сорокалетней эксплуатации на ГЭС произошло разрушение. Это случилось в декабре 2005 года. Примерно 5 миллиардов литров воды затопило территории вокруг станции. Только через два года было положено начало восстановительным работам. При реконструкции были использованы остатки старого сооружения. Том Сок возобновила свое функционирование только в апреле 2010 года. Верхний резервуар вмещает 5 370 000 кубометров воды и расположен на 240 метров выше самой гидроэлектростанции. Большой и малый резервуары связаны между собой туннелем, протянувшимся через гору на 2 100 метров. Благодаря переходу воды из верхнего резервуара в нижний вырабатывается электричество, излишки которого используются для закачки воды обратно на вершину холма в ночное время. Сейчас, опираясь на высокие технологии, человечество способно создавать и успешно эксплуатировать даже такие сложные объекты, как удаленная от естественного источника воды ГЭС. comments powered by HyperCommentsaltaempresa.ru |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
Вероятно, не найдется человека, который не имеет хотя бы поверхностного представления о том, что такое гидроэлектростанция. Обычно эти сооружения строятся непосредственно на источнике воды или рядом ним. Они представляют собой электростанции, использующие поток воды в качестве источника энергии. Неотъемлемыми частями любой гидроэлектростанции являются плотина и водохранилище. Эффективность производства ГЭС напрямую зависит от бесперебойного обеспечения водой на протяжении всего года, уклона реки, а так же вида рельефа.
