Принцип работы и устройство гэс: Гидроэлектростанции принцип работы

Все о ГЭС: как это работает, крупнейшие ГЭС, экология проектов

— Как это работает, Энергетика

Что это?

Три большие буквы ГЭС означают “гидроэлектростанцию”. Как следует из первой части слова – “гидро”, для получения электричества она использует энергию воды и при этом не требует дополнительных ресурсов, поэтому часто ее называют экологически чистым источником энергии или даже возобновляемым.

Обычно ГЭС выглядит внушительно. Например, так, как на картинке ниже.

Дело в том, что ГЭС, как правило, строят на руслах рек с хорошей скоростью водяного потока. Самая большая в мире ГЭС находится в Китае на реке Янцзы и называется «Три ущелья». Она имеет общую установленную мощностью около 22 500 МВт и годовую выработку около 100 млрд кВт⋅ч. Если верить данным Минэнерго КНР, то эта гидростанция способна обеспечивать большую часть жителей страны, что составляет примерно пятую часть всего населения планеты.

Источник: Wikipedia

Как это работает?

С точки зрения физики, принцип преобразования энергии падающей воды в электроэнергию довольно прост, но воплотить этот процесс в жизнь не так легко.

Вода под напором, создаваемым плотиной, направляется в специальный водовод, в конце которого находится гидротурбина. Под сильным напором воды турбина, к которой присоединен ротор гидрогенератора, начинает вращаться.

Гидрогенератор – это синхронная электрическая машина трёхфазного тока, задача которой преобразовывать механическую энергию турбины в электрическую. Количество выработанной энергии зависит от мощностей гидрогенератора и водяного напора. После того, как механический ток был преобразован в электрический, его отправляют на открытые распределительные устройства, которые, в свою очередь, передают электроэнергию потребителям.

Впрочем, стандартным шаблоном при проектировке ГЭС не обойтись. Каждая гидроэлектростанция по-своему уникальна. При ее постройке учитываются географические особенности, гидропотенциал водоема и инфраструктура региона.

ГЭС бывают разные, да?

Две полностью совпадающие по конструкции ГЭС найти очень сложно. Однако типовое сходство между ними определяется исходя из четырех видов. Специалисты выделяют русловую (обыкновенную), деривационную (на горных реках), гидроаккумулирующую (служат для накопления электроэнергии во время низкого потребления) и приливную (имеет цикличный характер, зависящий от периодичности приливов и отливов) гидроэлектростанции.

Также ГЭС отличаются по своему строению в зависимости от величины напора воды, конструкции плоатины, расположения машинного зала, зарегулированности стока реки и установленной мощности станции.

Что с гидроэнергетикой в России

Во всем мире последние десять лет наблюдается бурный рост возобновляемых источников энергии. В России с 2003 года доля ВИЭ в производстве электроэнергии выросла с 2% до 10% в 2018 году, а к 2020 году ожидается 11,2%. Конечно, такие показатели ничтожны по сравнению с показателями европейских стран. Так, например, у Германии в планах до 2050 года производить 80% электроэнергии в стране за счет ВИЭ.

Что касается конкретно гидроэнергетики, то в России объём производства ГЭС составляет лишь 7% на 2018 год от всей энергии, получаемой с помощью ВИЭ. По прогнозам в 2019 и 2020 годах ее позиции сохранятся. Отметим, что гидроэнергетика включает в себя не только работу гидроэлектростанций, но и использование энергии волн, приливов и термоградиентов в океане.

Самой большой в России остается знаменитая Саяно-Шушенская ГЭС (мощность — 6400 МВт), построенная на реке Енисей неподалеку от границы между Хакасией и Красноярским краем. Ее строительство началось в 1963 году, а закончилось лишь в 2000-х. Естественно, такое крупное сооружение не смогло обойтись без происшествий. Еще во время полувекового строительства появились трещины в плотине, водосбросные сооружения начали разрушаться. А 17 августа 2009 года случилась катастрофа – внезапно разрушился один из гидрогенераторов, вода под сильным напором буквально затопила машинный зал и помещения, находившиеся под ним, погибло 75 человек.  В 2014 году Саяно-Шушенскую ГЭС восстановили, и она продолжает работать по сей день.

Экологичны ли ГЭС

Как уже было сказано в начале, ГЭС по сравнению с другими электростанциями, наносит наименьший вред окружающей среде. Для работы электростанции топливо не нужно, что значительно удешевляет стоимость вырабатываемого электричества и не привязывает его к ценам на нефть и уголь. Но и здесь не без недостатков.

Строительство больших плотин препятствует нормальному течению реки, а значит существенно снижает уровень растворенного в воде кислорода, что, в свою очередь, приводит к гибели рыб, мешает их нересту. А сооружение специальных рыбоходов и рыбоподъемников в плотине приводит к удорожанию эксплуатации гидроэлектростанции.

Большие водохранилища, как правило, не являются причиной ухудшения качества воды, а наоборот позволяют разбавлять загрязнения, поступающие из сточных вод промышленных предприятий, изымая и переводя их в донные отложения. Но, если на ГЭС случается авария, например, разрушается плотина, то это может привести к катастрофическому наводнению в близлежащих территориях.

Валерия Кузнецова

 

Все тексты автора — Анна Клишина

Анна Клишина окончила факультет Международной журналистики МГИМО, а затем работала нефтегазовым обозревателем в газете «Коммерсантъ» и редакторов в международном ценовом агентстве Argus Media.

Анна Клишина

Принцип работы гидроэлектростанций (ГЭС)

Дата Автор ElectricianКомментироватьПросмотров: 14 793

Гидроэлектрические станции для выработки электрической энергии используют энергию падающей воды. Речная вода из-за разности уровней непрерывным потоком перемещается от истока к устью. Если построить такое сооружение как плотина, которая перекроет движение воды реки, то уровень воды перед плотиной будет намного больше чем после нее.

Разность между верхним и нижним уровнем (бьефом) называют напором, или еще могут называть высотой падения. Принцип работы гидроэлектростанции довольно прост – на уровне нижнего бьефа устанавливают турбину и направляют на ее лопатки поток воды с верхнего бьефа. Под действием силы падающего водяного потока турбина начнет вращаться, приводя в движение ротор электрического генератора, с которым связана механически. Мощность гидроэлектростанций напрямую зависит от величины напора, а также от количества воды, которая пройдет через все турбины гидроэлектрической станции. Коэффициент полезного действия (КПД) гидроэлектрических станций значительно выше тепловых и составляет порядка 85%.

По характеру воздвигнутых сооружений гидроэлектростанции разделяют на:

  • Приплотинные – в них напор создается плотиной. Такие сооружения строятся на равнинных реках с небольшим напором. Это связано с тем, что для получения большого напора необходимо создавать водохранилища, которые затопляют значительные территории;
  •  Деривационные – значительный напор здесь создается за счет деривационных (обходных) каналов. Гидроэлектростанции такого типа сооружают на горных реках, из-за больших уклонов, которые создают нужный напор при относительно малом расходе воды;

Крупные гидроэлектростанции не работают изолировано от других электрических станций. Наиболее часто применяют работу гидроэлектростанций параллельно с тепловыми, тем самым создавая оптимальный режим потребления топлива ТЭС и гидроэнергии ГЭС. Это процесс заключатся в следующем – зимой, когда уровень воды в реках идет на спад и, соответственно, ГЭС не могут работать на полную мощность, тогда часть нагрузки ГЭС берет на себя ТЭС, а летом, когда уровень воды в реках увеличивается, ГЭС начинают работать на полную мощность, а ТЭС снижает выработок электрической энергии, снижая тем самым потребления органического топлива. Таким образом происходит экономия средств на твердом топливе, что снижает стоимость электрической энергии.

Гидроэлектростанции имеют ряд преимуществ над тепловыми электростанциями, а именно:

  • Процесс выработки электроэнергии на гидроэлектростанции намного проще, чем на тепловой;
  • КПД гидроэлектростанции значительно выше ТЭС;
  • Себестоимость производства электроэнергии на крупных ГЭС примерно в 5 раз ниже чем на ТЭС сравнимой мощности. Это объясняется очень просто – на ГЭС нет необходимости в подвозе органического топлива, а это минус цена за само топливо и транспортировку его. На ГЭС нет топливных устройств и служб, которые необходимо для его обслуживания, что уменьшает количество обслуживающего персонала и затраты на запасные части и техническое обслуживание.

Главным недостатком ГЭС является их длительное сооружения и очень высокая стоимость.

Posted in Электроснабжение

КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП РАБОТЫ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Гидроэлектроэнергия – это источник энергии, получаемый из воды, который зависит не только от объема, но и от перепада высот между источником и оттоком. Другими словами, гидроэлектроэнергия считается устойчивым возобновляемым источником энергии благодаря циркуляции воды под воздействием Солнца с использованием турбин и генераторов для преобразования воды в электричество.

 

Содержание

1. Из каких компонентов состоит гидроэлектростанция?

2. Принцип работы гидроэлектростанций

3. Роль гидроэлектростанций

4. Выбор престижных и качественных трансформаторов для гидроэлектростанций

Гидроэлектростанция состоит из следующих компонентов:

Плотина гидроэлектростанции : помогает хранить воду, создавая большой резервуар.

Водопровод : Подводит воду к турбине.

Турбина : Турбина крепится к генератору сверху с помощью вала. Наиболее распространенным типом турбин, используемых на гидроэлектростанциях, является турбина Фрэнсиса, имеющая форму большого диска с изогнутыми лопастями. Каждая турбина весит около 172 тонн и вращается со скоростью 90 оборотов в минуту.

Генератор : Машина, состоящая из ряда гигантских магнитов, вращающихся вокруг медной катушки.

Трансформатор, расположенный внутри электростанции, вырабатывает переменный ток и преобразует его в ток более высокого напряжения.

Линия электропередачи : Линия электропередачи, состоящая из трехфазных проводов вырабатываемой электроэнергии и нейтрального провода.

Дренаж : Помогает направить воду по трубам в реку вниз по течению.

 

Структура гидроэлектростанции

Работа гидроэлектростанции состоит из четырех основных этапов:

Стадия 1 : Вода под высоким давлением течет по большим стальным трубам, называемым напорными водопроводами, создавая гигантские водяные столбы с большим напором идут внутри фабрики.

Этап 2 : Сильный поток воды вращает турбину генератора; механическая энергия превращается в электрическую.

Этап 3 : Генерируемая электроэнергия проходит через трансформатор для генерации тока высокого напряжения.

Этап 4 : Высоковольтный ток будет подключен к распределительной сети и передан в города.

Чтобы узнать больше о том, как производится электричество, смотрите детали рабочего механизма плотины гидроэлектростанции в видео ниже.

Принцип работы гидроэлектростанции

Гидроэнергетика с механизмом использования динамики или энергии речного стока в настоящее время составляет 20% мировой электроэнергии. В дополнение к некоторым странам с большим гидроэнергетическим потенциалом, водные ресурсы также часто используются для удовлетворения часов пик, потому что они могут храниться в непиковые часы (фактически гидроаккумулирующие гидроэлектрохранилища — иногда используются для хранения электроэнергии, произведенной тепловыми электростанциями для использовать в часы пик). Гидроэлектроэнергия не является основным выбором в развитых странах, потому что большинство крупных объектов в этих странах, которые имеют потенциал для производства гидроэлектроэнергии таким образом, уже эксплуатируются или не могут быть использованы из-за этого. другие причины, такие как окружающая среда.

Гидроэлектростанции EVN играют очень важную роль не только в национальной энергосистеме, но и в обеспечении электроэнергией системы, служа социально-экономическому развитию страны и международной интеграции.

Кроме того, гидроэлектростанция играет ключевую роль в предотвращении наводнений в дельте и обеспечении водой для орошения территорий, расположенных ниже по течению, и в то же время ограничивает проникновение соленой воды в контексте изменения климата и повышения уровня моря.

Гидроэлектростанции также приносят доход в бюджет провинции, строят районы переселения с полной инфраструктурой, такой как «электричество, дороги, школы, станции», создают рабочие места для части населения в этом районе и создают условия для людей в отдаленных районах. прикоснуться к новым культурным знаниям.

Трансформатор является важным устройством в операционной системе гидроэлектростанции. Поэтому, чтобы выбрать трансформатор хорошего качества, обеспечивающий хорошую работу, пользователям необходимо внимательно изучить и проконсультироваться у ряда авторитетных производителей трансформаторов. Акционерное общество «Электрооборудование МБТ» с более чем 12-летним опытом производства и поставок трансформаторов для гидроэнергетики пользуется доверием и признательностью заказчиков на протяжении многих лет. С завершенными проектами и работами гидроэлектрический трансформатор MBT сегодня является первым выбором.

Клиенты, которым нужны советы и расценки на гидроэлектрические трансформаторы, обращайтесь по горячей линии 0913 006 538 для получения надежной поддержки.

Принцип работы гидроэлектростанции

Привет друзья, в этой статье я обсуждаю принцип работы гидроэлектростанции , надеюсь вы оцените его.

Электростанция, которая использует потенциальную энергию воды для производства электроэнергии, известна как гидроэлектростанция.

Гидроэлектростанции обычно располагаются в холмистой местности, где можно легко построить плотины и большие водохранилища. На гидроэлектростанции напор воды создается путем строительства плотины через реку или озеро. От плотины вода подается на гидротурбину.

Водяная турбина преобразует кинетическую энергию падающей воды в механическую энергию на валу турбины. Проще говоря, падающая вода раскручивает водяную турбину. Турбина приводит в действие генератор переменного тока, соединенный с ним, и преобразует механическую энергию в электрическую. Это основной «принцип работы гидроэлектростанции».

Гидроэлектростанции очень популярны, потому что запасы топлива (например, нефти и угля) истощаются день ото дня. Они также полезны для орошения и борьбы с наводнениями.

Элементы гидроэлектростанции

Основными элементами гидроэлектростанции являются следующие:

Водосборная площадь : Общая площадь за плотиной, на которой собирается вода и образуется речной сток, называется водосборной площадью.

Резервуар : Это неотъемлемая часть электростанции, где вода хранится и непрерывно подается на водяную турбину.

Плотина : Плотина представляет собой барьер, который накапливает воду и создает напор.

Стапель : Из-за сильных дождей в водосборном бассейне уровень воды может превысить вместимость водохранилища. Это может повлиять на стабильность резервуара.

 Сооружение формируется вокруг резервуара для удаления этой избыточной воды. Эта структура известна как стапель. Стапель обеспечивает устойчивость водоема и снижает уровень воды во время половодья.

Уравнительный резервуар : Это небольшой резервуар (открытый сверху). Он предназначен для снижения скачков давления в трубопроводе. Он расположен недалеко от начала канала.

Водоводы : Водоводы представляют собой открытые или закрытые трубопроводы, по которым вода поступает к турбинам. Обычно они изготавливаются из железобетона или стали. Затворы RCC подходят для низкого напора воды (< 30 м). Стальные затворы идеально подходят для любого напора, так как они могут быть спроектированы в зависимости от напора воды или рабочего давления.

Водяные турбины : работает как устройство преобразования энергии. Это машина, в которой потенциальная энергия воды преобразуется в механическую энергию вала. Основными типами гидротурбин являются:

(i) Импульсные турбины (ii) Реактивные турбины

Импульсные турбины : Такие турбины используются для высоких напоров воды. Он состоит из колеса с эллиптическими ковшами по его периферии. Весь напор воды преобразуется в кинетическую энергию в сопле, а скорость струи раскручивает колесо — например, турбина колеса Пелтона.

Реакционные турбины : Важными типами реактивных турбин являются:

(a) Турбины Фрэнсиса (b) Турбины Каплана

Турбина Фрэнсиса используется для низких и средних напоров. Турбина Каплана используется для низкого напора и большого количества воды.

Гидротурбинные генераторы : Синхронные генераторы с низким числом оборотов в минуту (от 75 до 300) с главными возбудителями, обычно установленными вверху на конце вала. Машины обычно имеют воздушное охлаждение с замкнутым контуром.

Вспомогательное оборудование электростанции : Для гидроэлектростанции требуются те же основные вспомогательные устройства, что и для любой другой электростанции, такие как система регулятора, возбудители, краны, панели управления и т. д. Электропитание для вспомогательного оборудования, кранов и освещения обычно организовано от небольшой независимой гидротурбины и генератора.

Гидроэлектростанция Преимущества

  • Более надежная электростанция.
  • Низкие эксплуатационные расходы.
  • Малое время пуска.
  • Высокая производительность.
  • Стоимость топлива равна нулю.
  • Экологичный.
  • Возобновляемый источник энергии.
  • Срок службы силовой установки больше.
  • Они также используются для защиты от наводнений и орошения.

Гидроэлектростанция Недостатки

  • Высокие капитальные затраты.
  • Производительность зависит от наличия воды.
  • Обычно встречается в холмистой местности.
    Принцип работы и устройство гэс: Гидроэлектростанции принцип работы