ГЕС: принцип роботи, схема, обладнання, потужність

Гідроелектростанція (ГЕС) – це станція для вироблення електроенергії, що використовує в якості джерела енергії енергію водних мас, припливів на водотоках. В основному розміщення ГЕС відбувається на річках, споруджуючи греблі і водосховища. Для ефективної роботи гідроелектростанції необхідні як мінімум два фактори, такі як:

• Гарантованість забезпечення водою круглий рік
• Великі улоны річки, для більш сильної течії

ГЕС відрізняються вироблюваної потужністю, тому виділяють три види ГЕС по потужності:

• Потужні – від 25 МВт і вище;
• Середні – до 25 МВт;
• Малі гідроелектростанції – до 5 МВт;

Також ГЕС відрізняють по максимальній кількості використання води:

• Високонапірні – понад 60 м;
• Середньонапірні – від 25 м;
• Низьконапірні – від 3 до 25 м.

Існує й окремий тип ГЕС, так звана ГАЕС, що розшифровується як гідроакумулююча електростанція.

Гідроакумулююча електростанція – це гідроелектростанція, яка використовується для вирівнювання добової неоднорідності графіка електричного навантаження. ГАЕС служать для накопичення електроенергії під час низького споживання мережами електрики (в нічний період) і віддачі її під час пікових навантажень, зменшуючи тим самим необхідність зміни потужності протягом доби основних електростанцій.

Будівля ГЕС Споруда, підземна виробка або приміщення в греблі, в которомустанавливается гидросиловое електротехнічне

Схеми різних видів гідроелектростанцій

Гідроелектричні станції поділяються також залежно від принципу використання природних ресурсів, можна виділити наступні ГЕС:

• Плотинная ГЕС. Плотинная система ГЕС є найбільш поширеною. При такому принципі річка повністю перекривається греблею. Такі гідроелектростанції будують на багатоводних рівнинних річках, а також на гірських річках, у місцях, де русло річки більш вузьке, стислий.
• Приплотинная ГЕС.Зводяться при більш сильних напорах води. При цьому принципі річка також повністю перекривається греблею. У такому разі будинок ГЕС розташовується за греблею, у нижній її частині. Вода підводиться до турбін через напірні тунелі.
• Дериваційна ГЕС. Гідроелектростанції такого типу зводяться, якщо великий ухил річки. Необхідний напір створюється з допомогою деривації.
• Гідроакумулююча електростанція.
• Схема власних міні гідроелектростанцій.

Принцип роботи гідроелектростанції

Принцип дії ГЕС дотстаточно простий. Вода під тиском, більшим напором потрапляє, а частіше падає на лопаті гідротурбіни, які, в свою чергу обертають ротор генератора, який вже виробляє електрику. Для досягнення необхідного напору води створюються греблі, і як наслідок, утворюється концентрація річки в певному місці. Також може використовуватися і деривація – відведення води від головного русла річки в бік по каналу. Є випадки використання двох методів створення напору одночасно.

Принцип роботи гідроакумулюючої електростанції відрізняється від звичайної, звичної нас ГЕС. У ГАЕС існують два періоди роботи, такі як турбінний і насосний. Під час насосного режиму ГАЕС споживає електроенергію, яка подається від теплових електростанцій під час мінімального навантаження (приблизно 7-12 годин на добу). У цьому режимі на ГАЕС відбувається перекачування води у верхній акумулюючий басейн з нижнього живлячої водосховища (станція запасає енергію). В турбінному режимі ГАЕС віддає накопичену енергію назад у мережу під час максимального навантаження на неї (2-6 годин на добу). Вода в цей період з верхнього басейну направляється назад у живить водосховище, обертаючи при цьому турбіну генератора.

Обладнання гідроелектростанцій

Існує кілька груп обладнання ГЕС для осуществленния головної її функції – вироблення електроенергії:

• Гидросиловое обладнання включає в себе турбіни, гідрогенератори. До складу цієї групи крім перерахованого входять пристрої, пов’язані з подачею води на турбіну і регулюванням її кількості.
• Електричні пристрої включають в себе струмопроводи від генератора, головні силові трансформатори, висновки високої напруги, відкритий розподільний пристрій і ряд інших систем. Трансформатори підвищують напругу до значення, необхідного для передачі енергії на великі відстані (110 – 750 кВ). Висновки високої напруги служать для передачі енергії від силових трансформаторів до відкритого розподільного пристрою (ВРП), який призначений для розподілу вироблюваної ГЕС електроенергії між окремими лініями електропередачі.
• Механічне обладнання включає в себе гідротехнічні затвори, підйомно-транспортні механізми, сороудерживающие грати і т. п.
• Допоміжне обладнання складається з системи технічного водопостачання, пневматичної господарства, масляного господарства, протипожежних та санітарно-технічних пристроїв. З переліченого устаткування далі розглянемо більш докладно конструкції турбін.

Потужність гідроелектростанцій

Режим роботи ГЕС в енергосистемі залежить від витрати води, тиску, об’єму водосховища, потреб енергосистеми, обмежень по верхньому і нижньому бьефу. Агрегати ГЕС за технічними умовами можуть швидко включатися, набирати навантаження і зупинятися. Причому включення і виключення агрегатів, регулювання навантаження можуть відбуватися автоматично при зміні частоти електричного струму в енергосистемі. Для включення зупиненого агрегату і набору повної навантаження зазвичай потрібно всього 1-2 хв.

Потужність на валу гідротурбіни можна визначити за формулою зазначеної праворуч, де :

• т — витрата води через гідротурбіну, м3/с;
• Нт — напір турбіни, м;
• пт — коефіцієнт корисної дії (ККД) турбіни.

Для розрахунку потужності гідроелектростанції потрібно значення напору води, який можна розрахувати за наступною формулою, де:

• ?СБ, ?НБ — позначки рівня води відповідно у верхньому та нижньому б’єфі, м;
• Нг — геометричний напір;
• ?h — втрати напору в водоподводящем тракті, м.

ККД сучасних турбін може досягати значення 0,95.

Найбільші ГЕС Росії

Підвівши підсумки розглянемо на прикладі пару з найбільших гідроелектростанцій в Росії.

1. Красноярська ГЕС – друга за потужністю ГЕС у Росії. Розташована на річці Єнісей в 2380 км від його гирла.

• На Красноярської ГЕС встановлена потужність – 6000 МВт. Щорічно виробляється в середньому – 20 400 млн кВт·год.
• Розміри греблі. Довжина – 1072,5 м, максимальною висотою – 128 м і ширина основи – 95,3 м. Також гребля ділиться на кілька частин на лівобережну глуху греблю завдовжки 187,5 м, водозливну греблю довжиною 225 м, глуху русловую – 60 м, станційну – 360 м та правобережну глуху – 240 м.
• Будівля ГЕС пригребельної типу, довжина будівлі — 428,5 м, ширина 31 м.

2. Братська ГЕС – гідроелектростанція на річці Ангарі в місті Братськ Іркутської області. Є третьою за потужністю і першою за середньорічний вироблення гідроелектростанцією Росії.

• На Братській ГЕС встановлена потужність дорівнює 4500 МВт. Кожен рік у середньому вона виробляє 22 600 млн кВт·год енергії.
• Розміри греблі. Загальна довжина 1430 м і максимальна висотою 125 м. Гребля поділяється на три ділянки: руслової, довжиною 924 м, лівобережний глухий, довжина 286 м і правобережний глухий довжина 220 м.

На закінчення можна сказати, що гідроелектростанції є менш впливають на навколишнє середовище, ніж други віді електростанції.

Гідростанція: експлуатація та види

Сьогодні ми прийшли, щоб детально поговорити про ще одну відновлювану енергію. Йдеться про гідроенергетику. Але ми будемо говорити не про це, а про гідроелектростанція де це генерується та здійснюється. Гідроелектростанція має велике значення для виробництва відновлюваної енергії з водойм. Окрім того, він має й інші різновиди використання та переваги для населення.

У цій статті ми обговоримо всі переваги та недоліки гідроелектростанцій і побачимо, як вони працюють. Ви хочете дізнатися більше про це? Продовжуйте читати.

Що таке гідроелектростанція

Коли ми запускаємо гідроелектростанцію, ми сподіваємось, що зможемо виробляти енергію з води, що зберігається у водосховищах. Перше, що потрібно зробити – це генерувати механічна енергія і перетворити його в електричну енергію.

Виготовлена ​​система збору води створити нерівномірність, яка породжує накопичену потенційну енергію. Ця вода падає для отримання енергії через різницю сили тяжіння. Коли вода проходить через турбіну, вона породжує обертальний рух, який приводить в дію генератор змінного струму і перетворює механічну енергію в електричну.

Переваги гідроелектростанції

Як бачите, це приносить велику користь населенню, і не лише на енергетичному рівні. Давайте згрупуємо ці переваги, щоб проаналізувати їх по черзі:

• Це відновлювана енергія. Іншими словами, він не закінчується вчасно, як це може викопне паливо. Вода сама по собі не необмежена, але це правда, що природа постійно приносить нам дощ. Таким чином ми можемо відновитись і продовжувати використовувати його як джерело енергії.
• Будучи повністю природним та відновлюваним, він не забруднює. Це чиста енергія.
• Як ми вже говорили раніше, це не тільки приносить нам користь в енергопостачанні, але й поєднується з іншими діями, такими як захист від повені, зрошення, водопостачання, створення доріг, туризм чи озеленення.
• Незважаючи на те, що ти думаєш, як експлуатаційні, так і експлуатаційні витрати низькі. Після побудови дамби та всієї водозбірної системи технічне обслуговування зовсім не складне.
• На відміну від інших видів енергетичної експлуатації, роботи, що проводяться для використання цього виду енергії, мають тривалий термін корисного використання.
• Турбіна використовується для виробництва енергії. Турбіна досить проста у використанні, дуже безпечна та ефективна. Це означає, що виробничі витрати нижчі, і їх можна швидко розпочати та зупинити.
• Навряд чи вимагає спостереження з боку робітників, оскільки це проста позиція.

Той факт, що це відновлювана та чиста енергія з низькими витратами, вже робить її конкурентоспроможною енергією на ринках. Це правда, що він має деякі недоліки, як ми побачимо нижче, хоча отримані переваги набагато актуальніші.

Недоліки гідроелектростанцій

Не дивно, що цей тип влади не має усіх переваг. Він має деякі недоліки, коли справа доходить до генерування, і їх також слід враховувати, якщо його потрібно поставити для забезпечення населення або, принаймні, для сприяння покриттю попиту на енергію.

Ми збираємося проаналізувати недоліки цього виду енергії:

• Як і очікувалось, гідроелектростанція вимагає значної площі землі. Місце, де воно розміщене, повинно мати природні характеристики, які дозволяють енергії правильно експлуатуватися.
• Витрати на будівництво ГЕС зазвичай високіОскільки вам потрібно підготувати землю, побудувати систему передачі електроенергії, і в цьому процесі втрачається енергія, яку неможливо відновити.
• Порівняно з іншими заводами чи іншими видами відновлюваної енергії, будівництво заводу займає багато часу.
• Залежно від структури опадів та попиту населення, вироблення енергії не завжди є постійним.

Останнє відбувається з багатьма видами відновлюваних джерел енергії. Це одна з проблем, яку найбільше доводиться висвітлювати у секторі відновлюваних джерел енергії. Подібно до енергії вітру потрібні вітри і сонячна Після багатьох сонячних годин гідравліка потребує рясних опадів, щоб створити хороші водоспади.

Щоб цього недоліку було менше, ви повинні знати, як вибрати місце розташування дуже добре. Наприклад, не однаково розміщувати рослину в районі, де опадів дуже мало, а клімат, як правило, сухий, ніж розміщувати його в районі з великою кількістю дощів. Роблячи це, виробництво енергії буде набагато дешевшим і більш великим.

Типи гідравлічних електростанцій

Існують різні типи гідроелектростанцій залежно від способу їх роботи.

Проточна гідравлічна установка

Це тип рослин, які не накопичують велику кількість води в турбінах, а навпаки скористатися наявним потоком у річці є на той час. Із часом сезону потік річки також змінюється, що робить неможливим витрачання зайвої води через переливу дамби.

ГЕС із запасним водосховищем

На відміну від попереднього, у цьому є резервуар, де зберігається запасна вода. Резервуар дозволяє більш ефективно регулювати кількість води, яка доходить до турбіни. Перевага, яку вона пропонує у порівнянні з попередньою, полягає в тому, що, маючи завжди запруджену воду як запас, він може виробляти електричну енергію протягом року.

Гідроелектрична насосна станція

У цьому випадку ми маємо два водосховища, розташовані на різних рівнях. Залежно від попиту на електричну енергію вони збільшують своє виробництво чи ні. Вони роблять це як звичайний обмін. Коли вода, яка зберігається у верхньому резервуарі, падає, поверніть турбіну, і, коли це необхідно, вода відкачується з нижнього резервуару, щоб, знову ж таки, вона могла відновити цикл руху.

Цей тип центральних має перевага в тому, що це можна регулювати відповідно до попиту на електроенергію.

Я сподіваюся, що з цією інформацією ви зможете дізнатись більше про гідроелектростанції.

Повний шлях до статті: Зелені поновлювані джерела енергії » Відновлювальна енергія » гідравлічна енергія » Гідростанція: експлуатація та види

Будьте першим, щоб коментувати