Hidroelektrane su dio hidroelektrane. Hidroelektrični kompleks je kompleks hidrauličnih objekata koji osiguravaju korištenje vodnih resursa za proizvodnju električne energije, vodoopskrbu, navodnjavanje, kao i zaštitu od poplava, poboljšanje uslova za plovidbu, uzgoj ribe, rekreaciju itd.
Sastav i namjena objekata HE. Ako je glavni zadatak stvaranja hidroelektrana proizvodnja električne energije, tada se obično naziva hidroelektrana ili hidroenergetski objekt. U kompleksu objekata hidroelektrane razlikuju se glavne i pomoćne građevine. Kako bi se osigurala izvođenje građevinskih i instalaterskih radova u periodu izgradnje, podižu se privremeni objekti.
Glavne strukture, ovisno o funkcijama koje se obavljaju, dijele se na:
strukture za vodu i odvodnju,
dizajniran, u zavisnosti od šeme hidroelektrane, da stvori rezervoar, ceo ili deo glave hidroelektrane, prenese operativne troškove nizvodno, uključujući poplave (uključujući brane i prelive različitih vrsta), kao i što se tiče ispuštanja leda, bljuzgavice, taloga za pranje (uključujući i posebne uređaje za ove svrhe u nekim slučajevima). Na rijekama s puno vode, maksimalni proticaji mogu doseći 100 hiljada m3/s ili više. Dakle, na najvećoj svjetskoj hidroelektrani "Tri klisure" na rijeci. Hidroelektrane Yangtze (Kina) su projektovane tako da omoguće maksimalnu projektovanu poplavu od 102,5 hiljada m3/s na FPU, u HE Cheboksarskaya na Volgi maksimalni projektovani protok sa sigurnošću od 0,01% je 48 hiljada m3/s, na Dneproges - 25,9 hiljada m3 /s.Elektroenergetski objekti projektovani za proizvodnju električne energije i njenu isporuku u elektroenergetski sistem i uključuju vodozahvate; vodovi za dovod vode od uzvodno do hidroturbina u zgradi HE i preusmjeravanje vode iz zgrade HE u nizvodno; Zgrade HE sa elektroenergetskom opremom (hidroturbine, hidrogeneratori, transformatori, itd.), mehaničkom, rukovanjem, pomoćnom opremom, upravljačkim sistemom; otvoreni (ORU) ili zatvoreni (ZRU) razvodni uređaji za prijem i distribuciju električne energije u elektroenergetski sistem, kao i hitno isključenje dalekovoda.
Objekti za brodarstvo i splavarenje drvetom dizajnirani za prolaz brodova, splavova kroz hidroelektrani kompleks i uključuju prevodnice, brodske liftove sa ulaznim i odvodnim kanalima, čamce itd.
Vodozahvati za navodnjavanje, vodosnabdijevanje, obezbjeđenje potrebnog vodosnabdijevanja uključujući i vodozahvate, crpne stanice itd.
Građevine za prolaz ribe i ribozaštitne građevine dizajnirane za prolaz ribljih vrsta do mrijestilišta u uzvodnom i suprotnom smjeru, uključujući riblje prolaze i riblje elevatore.
Transportni objekti dizajnirani da međusobno povezuju strukture hidroelektrane, kao i da prolaze kroz njih puteve i željeznice, uključujući mostove, autoputeve i željeznice itd.
Ovisno o prirodnim uvjetima lokacije hidroelektrane (hidrološki, topografski, geološki, klimatski), shema za stvaranje pritiska, tip hidroelektrane, neke od glavnih struktura hidroelektrane mogu se međusobno kombinirati. (na primjer, preljevne zgrade hidroelektrane, gdje je zgrada hidroelektrane spojena sa preljevom).
Pomoćne konstrukcije su projektovane tako da obezbede neophodne uslove za normalan rad hidroelektrane i rad osoblja za održavanje i uključuju upravne zgrade, sisteme vodosnabdevanja, kanalizacione sisteme itd.
Privremeni objekti neophodni za izvođenje građevinskih i instalaterskih radova mogu se podijeliti u dvije grupe.
U prvu grupu spadaju objekti koji osiguravaju tok rijeke tokom izgradnje, zaobilazeći jame i objekte u izgradnji i štite ih od plavljenja i uključuju građevinske kanale, vodove, tunele, brane, sisteme za redukciju vode itd.
U drugu grupu spadaju pomoćna proizvodna preduzeća, uključujući betonare sa magacinima cementa, agregata za beton, armaturu, drvoprerađivačku i mašinsku radnju, mehanizaciju i autotransportne baze, skladišta, privremene saobraćajnice, privremene elektroenergetske sisteme, komunikacije, vodosnabdevanje itd.
U mnogim slučajevima, dio privremenih objekata nakon završetka izgradnje koristi se tokom rada HE. Dakle, od konstrukcija prve grupe građevinski kanali i tuneli mogu se u cijelosti ili djelomično uključiti u preljeve ili vodove hidroelektrana, a nadvratnici u konstrukciju brana.
Strukture druge grupe mogu se u potpunosti ili djelomično koristiti kao početna infrastruktura teritorijalnih proizvodnih kompleksa baziranih na hidroelektranama.
Da bi se osigurao pouzdan i izdržljiv rad HE u radnim uvjetima, uzimajući u obzir integrirano korištenje, da bi se postigao maksimalni ekonomski učinak smanjenjem troškova, smanjenjem vremena izgradnje i ubrzanjem puštanja hidroelektrana u rad, važno je odabrati racionalan raspored i tipove hidroelektrana. strukture zasnovane na prirodnim uslovima, parametrima rezervoara i hidroelektrana, režimima rada.
Uzimajući u obzir duge periode izgradnje velikih HE, koji dostižu 5-10 godina, obično se predviđa podizanje objekata i puštanje u rad hidroelektrana u fazama sa nedovršenim konstrukcijama, niskim pritiscima, što povećava ekonomsku efikasnost.
HE i HE se dijele na:
Prema načinu stvaranja pritiska, na osnovu osnovnih shema korištenja hidrauličke energije na HE, lokacija zgrade HE u sklopu objekata: HE sa protočnim objektima; HE sa zgradama brana; diverzione HE.
U pogledu instalisanog kapaciteta (za akumulacione elektrane u smislu snage u generatorskom režimu) za: moćne - više od 1000 MW, srednje snage od 30 do 1000 MW, male snage - manje od 30 MW.
Po visini (maksimalno): visokog pritiska - više od 300 m, srednjeg pritiska - od 30-50 do 300 m, niskog pritiska - manje od 30-50 m.
Hidroelektrane sa kanalskim zgradama se obično koriste na ravnim rijekama na mekim i kamenim temeljima sa nagibom do 50 m, a karakterizira ih činjenica da su zgrade hidroelektrana dio fronta pritiska i percipiraju pritisak vode sa uzvodne strane. Kompleks konstrukcija HE obično uključuje betonske konstrukcije, uključujući zgradu HE, branu i brodsku branu, te zemljane brane, koje čine veći dio tlačnog fronta. U mnogim slučajevima, protočne zgrade HE su kombinovane sa prelivima. Upotreba kombinovanih protočnih zgrada u HE Kijevska, Kanevska, Dnjesterska (Ukrajina), Pljavinskaja (Letonija), Saratovska (Rusija) i niz drugih omogućila je napuštanje betonskih brana za prelivanje, smanjenje fronta betona. strukture i ostvariti značajne uštede. Na izbor generalnog rasporeda objekata HE sa protočnim zgradama koje se koriste na vodotočnim rijekama, gdje procijenjeni proticaji u toku izgradnje mogu dostići 10-20 hiljada m3/s, značajno utiče šema za preskakanje. riječni proticaj tokom perioda izgradnje.
U zavisnosti od lokacije betonskih konstrukcija HE, razlikuju se sledeći rasporedi (slika 4.1):
Obalni i plavni raspored.
Ovakve tlocrte odlikuje činjenica da se glavne betonske konstrukcije (zgrada hidroelektrane, preljevna brana itd.) nalaze izvan korita rijeke, njihov iskop je zaštićen koferdamama, a prilikom njihove izgradnje se propuštaju troškovi izgradnje, uključujući i poplave. duž korita rijeke. Prilikom podizanja betonskih konstrukcija kanal se blokira slijepom branom, najčešće zemljanom, a riječni tokovi prolaze kroz betonske konstrukcije. Kod obalnog rasporeda visina nadvratnika je manja, a kada se jama nalazi u priobalju koje nije poplavljeno tokom izgradnje, nema potrebe za nadvratnicima. Značajan nedostatak obalnog uređenja je potreba za izvođenjem velikih količina zemljanih radova za iskop u jami, dovodnim i odvodnim kanalima. Kod poplavnog rasporeda, jama betonskih konstrukcija se nalazi u poplavnoj ravnici bliže kanalu, što dovodi, s jedne strane, do povećanja visine nadvratnika koji zatvaraju jamu, a s druge strane do smanjenje količine radova na iskopavanju.
Izgled kanala. Ovakvim rasporedom betonske konstrukcije se postavljaju u korito rijeke. U ovom slučaju koriste se sljedeće sheme za njihovu izgradnju:
U jednoj jami, ograđenoj koferdama, sa prolaskom troškova izgradnje kroz kanal napravljen u obali.
U dvije (rjeđe u tri) etape, kada je dio kanala ograđen premosnicama i u njemu se podižu betonske konstrukcije 1. etape, a troškovi izgradnje se prenose kroz drugi dio kanala. Kada se podignu objekti 1. etape, kroz njih se prolazi tok rijeke, a drugi dio kanala je zaštićen skakačima i postavljaju se betonske konstrukcije 2. etape.
Mješoviti raspored. Ovakvim rasporedom betonske konstrukcije se postavljaju dijelom u kanalu i na obali (u poplavnoj ravnici) ili u kanalu cijelom širinom i dijelom na obali (u poplavnoj ravnici).
Izbor opcije rasporeda HE u svakom konkretnom slučaju određen je prirodnim uslovima lokacije HE, obezbeđivanjem povoljnih uslova rada, smanjenjem vremena izgradnje, troškovima hidroelektrane, a vrši se na osnovu tehničko-ekonomskih rešenja. poređenje opcija.
Kao primjer, na sl. 4.2 prikazuje izgled kijevske HE. Betonske konstrukcije koje se nalaze na desnoj obali uključuju: zgradu HE sa 20 horizontalnih kapsularnih hidroelektrana ukupne instalisane snage 360 MW sa prosječnom godišnjom proizvodnjom od 0,64 milijarde kWh godišnje, u kombinaciji sa površinskim preljevima, a jednokomorna brava. Zemljana brana koja blokira kanal i brana na lijevoj obali ukupne su dužine oko 54 km. Maksimalni napon HE je 11,8 m, proračunski 7,6 m. Proračunski maksimalni proticaj kroz objekte HE je 14,8 hiljada m3/s, a maksimalni specifični protok na vodolomu je 90 m3/s. U uslovima pješčane podloge, da bi se osigurao pouzdan rad protočne zgrade HE, predviđene su nepropusne mjere, uključujući glinovitu kosinu, zastor od šipova ispod temeljne ploče zgrade HE, iza kojeg uređena je drenaža, spojena na nizvodno. Da bi se spriječila opasna erozija dna u toku rada hidroelektrane i prolazak poplava nizvodno, napravljeno je pričvršćivanje, uključujući vodolom i pregaču od armirano-betonskih ploča debljine 2,5 do 1,5 m i kutlača ispunjena kamenim nasipom, koji će, ako se formira erozijski lijevak, spriječiti dalju eroziju.
Kompleks objekata uključuje Kijevsku hidroelektranu, koja se nalazi na obalama kijevskog rezervoara, 3,5 km od HE.
HE sa zgradama brana grade se na ravnim i planinskim rijekama, uglavnom na kamenim temeljima sa nagibom od 30 do 300 m, a karakterizira ih činjenica da se zgrada HE nalazi iza brane.
Dužina potisnih vodova i raspored zgrade HE zavise od tipa, visine i drugih parametara brane, prirodnih uslova lokacije.
U uslovima nizinskih reka, raspored HE sa zgradama brana sličan je rasporedu sa protočnim zgradama i razlikuje se od njih po tome što se ispred nje nalazi betonska brana sa vodozahvatom i cevovodima (stanična brana). zgrada, odvojena od zgrade HE dilatacijom. Zanimljiv primjer takvog rasporeda je Dneproges (slika 4.3).
Nakon izgradnje hidroelektrane Kremenčug sa rezervoarom korisnog kapaciteta 9 km3, koji obezbeđuje sezonsku regulaciju oticanja Dnjepra, procenjeni maksimalni poplavni protok Dnjeprogesa u uslovima regulisanog protoka smanjen je sa 40 na 25,9 hiljada m3. / s, zbog čega je oslobođen dio preljeva (raspona) brane, što je omogućilo njihovo korištenje kao dovode vode druge zgrade HE ukupne snage 888 MW i povećanje ukupnog kapaciteta Dnjeprogesa do 1595 MW. Svaku turbinu voda se dovodi iz dva raspona (vodovoda) kroz dva armirano-betonska tlačna cjevovoda, poduprta branom i odvojena od zgrade HE dilatacijom.
a 
b 
in 
Rice. 4.3. Dneproges: a - plan; b, c – turbinska hala HE-1 i HE-2; 1 - zgrada HE-1; 2 - gravitaciona brana; 3 - zgrada HE-2; 4 - kapija
Pri višim pritiscima, obično u uslovima planinskih rijeka, izgled hidroelektrana sa betonskim branama i branama od zemljanih materijala ima karakteristike.
Tlocrti sa betonskim branama se po pravilu izvode kao kanalski ili pomešani sa postavljanjem objekta HE iza gravitacione, kontrafora ili lučne brane i karakteriše ih položaj potisnih vodova u telu brane, uzvodno od nje. ili nizvodne strane (slika 4.4). Struktura hidroelektrane obuhvata staničnu branu sa branom zgrade hidroelektrane, preljevnu branu i slijepe brane, koje mogu biti betonske i izrađene od zemljanih materijala.
Na uskim dionicama postoje poteškoće sa postavljanjem zgrade hidroelektrane i preljeva. U tim slučajevima, preliv se može izvesti zasebno na obali (na primjer, HE Chirkeyskaya) ili u obliku površinskog preljeva koji se nalazi na podu hidroelektrane u blizini zgrade brane (na primjer, HE Toktogulskaya) . Izuzetno je retko da se turbinska hala hidroelektrane nalazi u telu brane (npr. hidroelektrana Monteinar u Francuskoj, gde se nalazi turbinska hala sa četiri hidraulične jedinice ukupnog kapaciteta 320 MW u šupljini unutar lučno-gravitacione brane visine 153 m i dužine 210 m duž grebena, a površinski preliv je na nizvodnoj strani brana). Ovakvi ugrađeni objekti, smješteni u šupljini unutar betonske brane (vidi sliku 4.4, d), čine posebnu grupu i uslovno pripadaju zgradama brana.
a 
b
in 
G
Rice. 4.4. Shema HE sa zgradama brana i betonskim branama: a - raspored kanala - HE "Tri klisure": 1 - prelivna brana; 2 - lijevoobalne i desnoobalne stanične brane i zgrade HE; 3 - brodski lift; 4 - dvolinijski prolaz; b - mješoviti raspored - HE Itaipu: 1 - brana na lijevoj obali od zemljanog materijala; 2 - kanal za preskakanje troškova izgradnje; 3 - privremeni preliv; 4 - donji kratkospojnik; 5 - zgrada HE; 6 - gornji džemper; 7 i 8 - betonska brana; 9 - preliv; 10 - desna obala brana od zemljanog materijala; c - opcije lokacije potisnih vodova HE sa zgradom brane; d - opcija sa ugrađenom zgradom
b 
Rice. 4.5. Krasnojarsk HE: a - plan; b - poprečni presjek brane stanice i zgrade HE; 1 - zgrada HE; 2 – stanična brana; 3 - prelivna brana; 4–7 – slijepe brane; 8 - montažna platforma; 9 i 10 - uzvodni i nizvodni brodski putevi; 11 - rotacioni uređaj; 12 - brodska kamera; 13 - zid za zaštitu od talasa
Na relativno širokim dionicama izgradnja se obično odvija u dvije faze i to u prvom redu izgradnjom betonske prelivne brane (ili dijela brane) i prolaskom troškova izgradnje kroz skučeno korito, a nakon njegovog blokiranja, u drugi zavoj - kroz prelivne otvore u izgrađenoj prelivnoj brani i završetak izgradnje hidroelektrana.
Na uskim dionicama, radi pokrića troškova izgradnje, gradi se građevinski tunel, koji u uslovima eksploatacije može poslužiti za izgradnju preljeva za poplave.
a 
b
Rice. 4.6. HE Chirkeyskaya: a – poprečni presjek; b - plan; 1 - brana; 2 - zahvat vode; 3 - cjevovodi pod pritiskom; 4 - zgrada HE; 5 - pristupni tunel; 6 - operativni preliv u kombinaciji sa građevinskim tunelom
Primjeri HE sa izgradnjom brane u relativno širokoj trasi su najveća svjetska HE "Tri klisure" sa kapacitetom od 18,2 miliona kW (vidi sliku 4.4, a), HE Itaipu sa kapacitetom od 12,6 miliona kWh, (vidi Slika 4.4, b), HE Sayano-Shushenskaya kapaciteta 6,4 miliona kW, HE Krasnoyarsk kapaciteta 6 miliona kW sa prosječnom godišnjom proizvodnjom od 20,4 milijarde kWh. Konstrukcije HE Krasnojarsk uključuju gravitacionu branu dužine 1065 m i maksimalne visine 125 m (slika 4.5), koja se sastoji od stanice i slijepih brana, preljevne brane, koja osigurava prolazak poplavnog toka od 14,6 hiljada m3/s (uzimajući u obzir transformaciju poplave u rezervoar kada je nivo forsiran), kao i brodski lift.
Primjer HE sa izgradnjom brane u uskoj trasi je HE Chirkey snage 1,0 miliona kW sa lučnom branom dužine vrha 333 m i maksimalnom visinom od 233 m i dvorednog rasporeda hidraulične jedinice u zgradi (sl. 4.6). Na lijevoj obali je napravljen tunelski operativni preliv koji je predviđen za prolazak poplavnog toka od 3,5 hiljada m3/s.
Na HE Toktogul snage 1,2 miliona kW sa izgradnjom brane u uskoj trasi sa dvorednim rasporedom hidrauličnih jedinica u zgradi HE i gravitacionom branom maksimalne visine 216 m, tlačnim vodovima HE i dubokom Preliv se nalazi u telu brane, a površinski preliv se nalazi na donjoj strani brane (sl. 4.7).
U uskim predjelima sa betonskim branama i od zemljanih materijala mogu se koristiti tlocrti sa priobalnim i podzemnim objektom HE.
Glavni rasporedi HE sa branama od zemljanih materijala prikazani su na sl. 4.8. U ovom slučaju, zgrada HE može biti smještena neposredno iza brane (a) ili se koriste najčešće korišćeni rasporedi sa kopnenom (b) i podzemnom (c) zgradom HE.
Za tlocrte HE sa branama od zemljišnih materijala tipično je obalno postavljanje operativnih preliva za propuštanje poplavnih tokova: u obliku obalnog površinskog preliva sa brzim tokom ili tunelskog preliva. Građevinski tuneli se obično koriste za preskakanje troškova izgradnje.
Kompleks hidroenergetskih objekata, uključujući vodozahvat, vodove, zgradu hidroelektrane, napravljen izvan brane, naziva se jedinica tlačne stanice (NSU) hidroelektrane.
Primjer HE visokog pritiska sa izgradnjom brane i branom od zemljanih materijala je HE Nurek sa kapacitetom od 2,7 miliona kW sa prosječnom godišnjom proizvodnjom od 11,2 milijarde kWh godišnje (slika 4.9). Voda se dovodi do turbina sa dovoda vode tipa tornjeva preko tlačnih tunela. Da bi se ubrzalo puštanje u rad HE, prva tri hidroagregata radila su na sniženom pritisku, kada je brana izgrađena samo do visine od 143 m (sa projektnom visinom od 300 m), za šta je napravljen privremeni vodozahvat i napravljeni su tuneli. Tokom izgradnje, tok rijeke je prolazio kroz tri nivoa građevinskih tunela koji se nalaze na lijevoj obali. Poplavni ispusti u toku eksploatacionog perioda (maksimalni proticaj 5,4 hiljade m3/sa vjerovatnoćom od 0,01%) prolaze kroz tunelski preliv povezan sa krajnjim dijelom građevinskog tunela trećeg nivoa.
Diverzione HE se koriste u širokom rasponu napona, u rasponu od nekoliko metara na malim HE do 2000 m (HE Reisseck u Austriji ima pad od 1767 m), a obično se grade u podbrdskim i planinskim područjima.
Hidroelektrana sa gravitacionim preusmjeravanjem može se koristiti uz manje fluktuacije nivoa vode u akumulaciji. Na ovakvim HE voda se iz vodozahvata dovodi do diverzionog kanala koji ide uz obalu (pod odgovarajućim topografskim i geološkim uslovima) ili do tunela za preusmjeravanje bez pritiska.
Hidroelektrana sa preusmjeravanjem pritiska koristi se za velike i manje oscilacije nivoa vode u akumulaciji. Kod ovakvih HE voda se iz vodozahvata dovodi u cevovod za preusmjeravanje pritiska koji se nalazi na površini ili u tunel za preusmjeravanje pritiska (Sl. 4.10). Strukture preusmjerne HE, kao i hidroelektrane sa derivacijskom (kombinovanom) shemom brane, u kojoj pritisak stvaraju brana i skretanje (vidjeti 2.4), uključuju:
Glavna jedinica, koja je dizajnirana za stvaranje rukavca u rijeci i usmjeravanje toka na derivaciju, kao i za čišćenje vode od nanosa, smeća, u nekim slučajevima od leda, mulja, sastoji se od brane, preljeva, vode zahvat, jama, postrojenja za pranje i ispuštanje leda.
Glavne jedinice sa branama niskog pritiska, koje se obično grade na planinskim rijekama, imaju akumulacije ograničene zapremine, te se stoga poduzimaju mjere za sprječavanje njihovog punjenja sedimentima. Da bi se to postiglo, kao dio hidroelektrane, napravljena je betonska preljevna brana opremljena kapijama sa niskim pragom i dovoljnom širinom fronta preljeva, što osigurava ispiranje nanosa kada se propuste poplavni tokovi. At u velikom broju u vodi suspendiranih sedimenata, što može dovesti do brzog habanja protočnog dijela hidrauličnih turbina, taložnici su raspoređeni u obliku komore u kojoj se, sa smanjenjem protoka, suspendirane čestice talože na dno, a zatim su uklonjeni.
Slijepi dio brane može biti od betonskih ili zemljanih materijala. Zahvat vode se može kombinovati sa branom ili napraviti na obali.
Rezervoari obično provode dnevnu regulaciju i odlikuju se malom dubinom uvlačenja, što omogućava izvođenje i slobodnog protoka i derivacije pritiska.
Glavne jedinice sa branama srednjeg i visokog pritiska karakteriše velika zapremina akumulacije (sa mogućnošću taloženja nanosa unutar mrtve zapremine) i značajno povlačenje akumulacije tokom sezonske ili dugotrajne regulacije protoka. U tom smislu, zahvati vode su duboki, a derivacija je pritisak.
Brane se mogu izraditi od betona (gravitacijske, potporne, lučne) sa preljevom i, u mnogim slučajevima, vodozahvatom hidroelektrane, kao i od lokalnih materijala sa preljevom i vodozahvatom koji se nalazi izvan tijela brane.
Derivatni vodovi i konstrukcije na svojoj trasi (derivaciji), kojima se voda dovode do čvorišta stanice, dijele se na potisne (tuneli, cjevovodi) i netlačne (kanali, tuneli), duž kojih se mogu prelivi, sifoni i drugi objekti. biti dogovoren.
Čvor stanice uključuje, u slučaju preusmjeravanja bez pritiska, tlačni bazen sa predkomorom, vodozahvat, hitni preljev i, bez obzira na vrstu derivacije, zajedničke konstrukcije: turbinske cijevi, po potrebi sa prenaponskim rezervoarom , zgrada elektrane, razvodni vodovi u obliku kanala ili tunela (tlačni ili netlačni), razvodni uređaj.
Kao dio staničnog čvora, zgrade HE su otvorene, podzemne i rjeđe polupodzemne.
Tipičan primer hidroelektrane sa derivacijom brana je HE Inguri (Gruzija) sa kapacitetom od 1,3 miliona kW (Sl. 4.11), čija glavna jedinica uključuje lučnu branu visine 271 m sa prelivom za poplavu projektovanom za protok od 1900 m3/s. Akumulacija ima korisnu zapreminu od 0,68 km3 sa dubinom povlačenja od 70 m. Od dubokog vodozahvata, projektovanog za protok od 450 m3/s, počinje diverzioni potisni tunel prečnika 9,5 m i dužine 15,3 m. km. Jedinica HE stanice uključuje prenaponski rezervoar šahtnog tipa, prostoriju s leptir ventilom, tunelske turbinske cijevi, podzemnu zgradu HE, ispusni tunel sa slobodnim protokom i kanal ukupne dužine 3,2 km.
Ukupan statički pad HE Inguri, jednak 409,5 m, formiran je od pritiska koji stvara brana (226 m) i derivacija (183,5 m). Proračunski pad je 325 m, a prosječna godišnja proizvodnja je 5,4 milijarde kWh godišnje.
Vrste zgrada HE i njihovi glavni elementi. Zgrada HE je hidraulični objekat u kome se uz pomoć hidroenergetske, elektro, hidromehaničke, pomoćne opreme, upravljačkih sistema mehanička energija vode pretvara u električnu energiju koja se prenosi u elektroenergetski sistem do potrošača. Istovremeno, pouzdan rad, čvrstoća i stabilnost zgrade HE pod dejstvom spoljašnjih opterećenja (hidrostatski i hidrodinamički pritisak, filtracioni pritisak, temperatura, seizmički efekti itd.), kao i opterećenja od rada procesne opreme, mora biti osigurana.
Tip i projektna rješenja zgrada HE određuju se općim rasporedom objekata HE i glavne elektroenergetske opreme. U zavisnosti od pritiska i uslova rada, u objektima HE se ugrađuju rotacione, aksijalne, radijalno-aksijalne, dijagonalne i kašike.
Donji deo objekta, gde se nalazi protočni put, uključujući spiralnu komoru, usisnu cev, turbinsku opremu i niz tehnoloških sistema, naziva se agregatnim delom, a gornji deo objekta sa gornjom konstrukcijom, gde se nalazi mašinska sala sa hidrogeneratorima i kranskom opremom, kao i energetski transformatori.Spremna oprema vodozahvata (u protočnim objektima), popravka kapija usisnih cevi i druge tehnološke opreme - supraagregata dio.
Na dizajn i tlocrtne i visinske dimenzije objekta HE, prodor u podlogu značajno utiču dimenzije hidrauličkog agregata, spiralne (turbinske) komore i usisne cijevi, prodor ose radnog kola hidrauličke turbine ispod nivo repne vode i broj hidrauličnih jedinica. U pravilu se u zgradi HE ugrađuju dvije ili više hidroelektrana (na primjer, u zgradi Saratovske HE - 23 hidroelektrane, Kanevska HE - 24 hidroelektrane), rijetko - jedna hidroelektrana, od kada je je popravljena, HE potpuno prestaje sa radom.
Struktura zgrade HE uključuje montažno mjesto na kojem se vrši montaža hidroelektričnih agregata i njihova popravka u toku rada. Na montažnom mestu nalazi se i deo pomoćnih sistema.
Višeagregatne HE velike dužine, dilatacionim spojevima su podeljene u zasebne sekcije: temperaturno-sedimentne sa mekom podlogom, temperaturne sa stjenovitom podlogom. Tako je zgrada Volžske HE kapaciteta 2530 MW sa 22 hidroelektrane podijeljena na sekcije dužine 60 m, od kojih se u svakoj nalaze dva agregatna bloka sa turbinama sa rotirajućim lopaticama prečnika radnog kola 9,3 m (sa projektnom glavom od 19 m i snage 115 MW).
Blok montažne platforme obično je također odvojen od zgrade šavom.
Agregatni dio zgrade HE odlikuje se značajnom masivnošću. On percipira hidrostatički i hidrodinamički pritisak na putu protoka, opterećenja od opreme i uzvodnih konstrukcija zgrade i prenosi ih na bazu. Geološki uslovi imaju značajan uticaj na projektovanje agregatnog dela objekta. Dakle, sa kamenitom podlogom, to je uvelike olakšano. U agregatnom dijelu objekta nalaze se sistemi tehničkog vodosnabdijevanja, odvodnjavanje protočnog dijela, odvodnjavanje objekta itd.
Dizajn agregatnog dijela zavisi od tipa zgrade HE.
U skladu sa tipovima hidroelektrana, razlikuju se:
Protočne zgrade hidroelektrana koje su dio fronta pritiska i percipiraju pritisak sa uzvodne strane. U protočnim objektima sa naponom do 50 m mogu se koristiti turbine sa rotacionim lopaticama, a sa naponom većim od 30 m i radijalno-aksijalne.
Zgrade brane se nalaze iza brane, koja prima pritisak sa uzvodne strane. Snabdijevanje vodom do njih vrši se turbinskim vodovima. U zgradama brana sa naponom od 30 do 300 m koriste se uglavnom turbine radijalne ose, kao i, pod određenim uslovima, turbine sa rotacionim lopaticama visokog pritiska (npr. na HE Orlik sa rasponom napona od 45– 71 m i jedinične snage 90 MW) i dijagonalne (na primjer, HE Zeya sa rasponom pada 78,5–97 m i jediničnom snagom 215 MW).
Obalne zgrade koje se koriste u branama i shemama skretanja HE praktički se ne razlikuju od zgrada brana.
Podzemne zgrade, koje se takođe koriste u branama i diverzionim šemama HE, imaju ispusne tunele (tlačne ili netlačne). U zgradama diverzionih HE sa visokim naponom koriste se radijalno-aksijalne turbine do visine od 600 m i bucket turbine od visine od 500 m i više. Sve gore navedene vrste zgrada koriste se kako u shemama hidroelektrana, tako iu crpnim elektranama.
Glavni dijagrami agregatnog dijela zgrada HE (osim podzemnih zgrada HE) prikazani su na sl. 4.12. Na shemama I i II prikazani su agregatni dijelovi zgrade niskotlačne protočne HE sa vertikalnim hidrauličkim jedinicama i savijenim usisnim cijevima nekombinovanog i kombiniranog tipa sa dubokim preljevnim vodovima, a na dijagramima IV i V prikazani su horizontalni i kosih hidrauličnih jedinica kombinovanog tipa sa površinskim prelivom.
Na shemi III prikazan je agregatni dio brane ili diverzione zgrade HE sa metalnom turbinskom (spiralnom) komorom kružnog presjeka.
Shema VII prikazuje agregatni dio diverzione HE sa hidrauličkim jedinicama malog kapaciteta koji koriste vertikalne konusne i utičnice usisne cijevi. Istovremeno je napravljen ispusni kanal pravokutnog poprečnog presjeka za odvod vode.
Na shemi VI prikazan je agregatni dio diverzione hidroelektrane s korpastim (aktivnim) hidrauličnim turbinama, koji se odlikuje odsustvom konvencionalnih turbinskih komora i usisnih cijevi, zbog čega je agregatni dio uvelike pojednostavljen.
Parametri supraagregatnog dijela zgrade HE ovise o izvedbi i dimenzijama gornje konstrukcije.
Sa gornjom konstrukcijom zatvorenog tipa sa visokom mašinskom prostorijom u okviru zgrade HE i montažnog mesta, obezbeđuju se najpovoljniji uslovi za rad, montažu i popravku glavne opreme u različitim klimatskim uslovima. Istovremeno, visina i širina turbinske hale određuju se kako uslovima postavljanja opreme u nju, tako i njenom dopremanjem kranovima turbinske hale do agregatnog bloka ili do mesta ugradnje tokom montaže ili popravke. glavne opreme.
Nadgradnja se obično sastoji od nosećeg okvira u obliku sistema stubova na koje se oslanjaju kranske grede i podne rešetke, zidovi, ploče i podni krovovi.
Većina zgrada HE je izgrađena sa visokom turbinskom halom (sl. 4.13 - 4.15).
Sa poluotvorenom gornjom konstrukcijom sa smanjenom mašinskom prostorijom u okviru zgrade HE i mesta ugradnje, glavna oprema se nalazi u mašinskoj prostoriji, osim glavne dizalice za teška opterećenja koja se nalazi van nje. Prilikom ugradnje i popravke, montaža i demontaža hidrauličnih jedinica vrši se preko uklonjivog plafona iznad svake hidrauličke jedinice (u obliku uklonjivih poklopaca) pomoću vanjske portalne dizalice. Na velikim hidroelektranama, u većini slučajeva, u spuštenoj turbinskoj hali ugrađuje se dizalica smanjenog kapaciteta, uz pomoć koje se izvode montažni i popravni radovi koji ne zahtijevaju korištenje glavne dizalice (Sl. 4.16 - 4.18).
Sa gornjom konstrukcijom otvorenog tipa bez mašinske prostorije, hidrogenerator se nalazi ispod poklopca koji se može skinuti, a ostala oprema je u procesnim prostorijama agregatnog dela zgrade elektrane i na mestu ugradnje. Radovi na montaži i popravci se izvode pomoću vanjske dizalice. S obzirom na složenost uslova rada, ugradnje i popravke hidrauličnih jedinica, ova vrsta nadgradnje se koristi izuzetno rijetko.
Zgrade HE(Sl. 4.19). Protočne zgrade HE podležu istim opterećenjima kao i betonske brane, a podležu istim zahtevima za čvrstoću, stabilnost, uslove filtracije u podlozi, koji su obezbeđeni odgovarajućim dimenzijama objekta, nepropusnim i drenažni uređaji u bazi. Kanalske zgrade dijele se na nekombinovane i kombinovane sa prelivom.
Zbog činjenice da tok koji ulazi u izlazni kanal iz nekombinovane, a posebno kombinovane zgrade ima višak kinetičke energije za sprečavanje erozije, pričvršćivanje se vrši u izlaznom kanalu (vidi sliku 4.2).
Rice. 4.17. Zgrada vodotočnog preljeva sa horizontalnim kapsularnim hidrauličkim jedinicama Kijevske HE: a - poprečni presjek; b - mašinska soba; 1 - portalna dizalica; 2 - kapsularna hidraulična jedinica; 3 - utor rešetke za smeće
Veza između zgrade HE i zemljane brane koja se nalazi uz nju ili sa obalom izvodi se uz pomoć međusklopova u vidu potpornih zidova (gravitacionih, ugaonih, kontra, ćelijskih i drugih).
U protočnim zgradama nekombinovanog tipa s vertikalnim hidrauličkim jedinicama, protočni dio uključuje dovod vode, spiralnu komoru, uglavnom u obliku trojnice, i usisnu cijev, čije dimenzije određuju dimenzije agregatnog bloka. . U ovom slučaju, širina bloka sa Kaplan turbinom može biti 2,6–3,2 promjera turbinskog radnog kola (D1). Dimenzije vodozahvata određene su potrebnom dubinom ispod ULV, obezbeđivanjem povoljnih hidrauličkih uslova na ulazu i kada je uparen sa spiralnom komorom, dozvoljenim brzinama protoka na rešetkama (obično 0,8-1,2 m/s), postavljanje rešetke, kapije za hitne popravke i popravke, čiji se žljebovi mogu kombinirati s žljebovima rešetke. Na ulaznom dijelu vodozahvata u pravilu se izrađuje utičnica sa zidom vizira, što osigurava nesmetano dovod vode.
Produbljivanje objekta HE ispod nivoa repne vode zavisi od potrebnog produbljivanja ose radnog kola ispod nivoa repne vode (visine usisne vode) i veličine usisne cevi, kao i od inženjersko-geoloških uslova temelja.
Na spratu iznad tehnoloških prostorija sa nizvodne strane postavljeni su glavni pojačivači transformatora.
Protočne zgrade kombinovanog tipa, u kojima se pored turbinskih vodova nalaze i prelivi, mogu se izraditi: sa donjim prelivima postavljenim ispod spiralne komore iznad usisnih cevi - HE Volgogradska, Novosibirska, Kahovska (sl. 4.19, b);
- sa donjim preljevima i visokim dovodom turbinskih vodova - Cheboksarskaya, Golovnaya HE (vidi sliku 4.13);
- sa dubokim preljevima koji se nalaze iznad spiralne komore (između nje i generatora) - HE Irkutsk, Saratov, Dubosari (vidi sliku 4.16);
- preliv sa vertikalnim hidrauličkim jedinicama - Pavlovskaya, Plyavinskaya (vidi Sl. 4.14), Dnjestar HE;
- brane sa horizontalnim hidrauličkim jedinicama - HE Kijev, Kanevskaja (vidi sliku 4.17);
- gobi sa postavljanjem hidroelektričnih jedinica u bokove prelivne brane - Ortochalskaya (Gruzija), Wells (SAD).
Zgrade kombiniranog tipa mogu značajno smanjiti dužinu prelivnih brana ili ih potpuno napustiti, što je posebno važno kod izgradnje HE na mekim temeljima, smanjujući troškove izgradnje. Tako je u novosibirskoj hidroelektrani dužina prelivne brane smanjena za 50%. Na HE Irkutsk, Pavlovskaya, Plyavinskaya, Dnjestar, propusni kapacitet preljeva zgrade HE osigurava prolazak procijenjenog poplavnog toka bez prelivnih brana. U kombinovanim zgradama HE vodozahvat uključuje turbinski vodozahvat i vodozahvatni dio preljeva.
Nedostaci ovakvih zgrada uključuju složenost dizajna, značajna dodatna hidrodinamička opterećenja tokom rada preljeva i kompliciranje radnih uvjeta.
U zgradama kombinovanog tipa sa horizontalnim jedinicama kapsula, koje se koriste pri niskim pritiscima (do 25 m), zbog odsustva spiralne komore i upotrebe ravnoosne konusne usisne cevi, značajno smanjenje širine agregata blok i povećanje temelja temelja zgrade. Osim toga, poboljšanjem geometrije i hidrauličkih uslova puta protoka, uključujući ulazni dio bez spiralne komore složene konfiguracije i zamjenom savijene usisne cijevi ravno-aksijalnom konusnom s većim energetskim performansama, mogu se smanjiti gubici tlaka, povećati propusnost horizontalne jedinice za 20-30% i, shodno tome, pri istoj snazi, smanjiti promjer radnog kola. Općenito, upotreba horizontalnih jedinica kapsule, u usporedbi s vertikalnim, smanjuje širinu bloka agregata do 35%, povećava učinkovitost. za 2–4%.
Rice. 4.19. Rustikalne zgrade. Poprečni presjeci i pogledi nizvodno: a - Kremenčug i b - Kahovska HE: 1 - temeljna ploča; 2 - gomila limova; 3 - donji preliv
Površinski preliv pruža povoljne uslove za prolaz poplava, au mnogim slučajevima omogućava odustajanje od postavljanja prelivne brane. Kod ovakvih objekata metalna kapsula sa ugrađenim hidrogeneratorom postavlja se u protočni dio zgrade sa uzvodne strane. Pristup kapsuli je kroz posebne šupljine u vertikalnom biku. Montaža i demontaža hidrauličke jedinice vrši se pomoću mostne dizalice, koja se nalazi u strojarnici ispod preljeva, i vanjske portalne dizalice kroz otvore sa skidajućim poklopcima u pragu preljeva (vidi sliku 4.17).
U nizu malih hidroelektrana, generator se nalazi otvoreno u turbinskoj hali, osovina hidrauličke jedinice je nagnuta, a voda se dovodi do turbine kroz vod koji prolazi ispod generatora (vidi sliku 4.12, shema V )
Protočne građevine tipa gobi koriste se izuzetno rijetko, uglavnom na rijekama koje nose velike količine nanosa, pružajući povoljne uslove za prolaz leda, nanosa i poplavnih tokova kroz raspone preljeva. U HE Wells bull-tipa (SAD) snage 870 MW i visine 30 m, 10 hidroagregata je ugrađeno u bokove brane, procijenjeni poplavni protok je 33,4 hiljade m3/s. Nedostaci ovakvih HE uključuju nedostatak zajedničke mašinske prostorije, produženje tehnoloških komunikacija i, općenito, kompliciranje radnih uvjeta.
Zgrade brane hidroelektrane. U zgradama brana HE voda se dovodi do turbina kroz turbinske vodove (metalne ili čelično-betonske), prolazeći uglavnom u tijelu ili na donjoj strani betonskih brana, sa postavljanjem vodozahvata na gornji dio. lice brana, zgrada HE koja se nalazi neposredno uz branu, i odvojeni sloj (vidi Sl. 4.3, 4.5–4.7). Kod brana koje su u tlocrtu pravolinijske, zgrada HE je također pravolinijska; kada se nalazi iza lučnih ili lučno-gravitacijskih brana, zgrada HE može imati pravolinijski ili krivolinijski obris duž luka koji odgovara obrisu nizvodnog lica brana.
Kako bi se osiguralo nesmetano dovod vode iz turbinskog cjevovoda u spiralnu komoru, ispred njega se obično izrađuje horizontalni dio cijevi dužine (4–6) D 1, unutar kojeg se tehnološke prostorije raspoređuju sa stepenicama. do transformatora postavljenih na gornjoj etaži.
Kod brana od lokalnog materijala, voda se do turbina dovodi kroz turbinske vodove koji prolaze kroz tijelo brane ili ga zaobilaze u obliku tunela ili otvorenih vodova, sa zasebnim vodozahvatom u uzvodnom dijelu i sa zgradom elektrane koja se nalazi na određenoj udaljenosti od brane.
Za razliku od protočnih brana, one ne percipiraju pritisak uzvodno, a pritisak koji se na njih prenosi kroz turbinske vodove je mali, što omogućava olakšavanje izgradnje objekta.
Spiralne komore takvih zgrada imaju kružni poprečni presjek i izrađene su od metala ili armiranog betona sa metalnom oblogom.
Širina bloka agregata sa vertikalnim radijalno-aksijalnim (ili dijagonalnim) hidrauličnim turbinama određena je dimenzijama turbinske (spregnute) komore i iznosi najmanje 4D 1 (prečnik radnog kola).
Tipičan primjer izgradnje brane je zgrada HE Krasnojarsk ukupne dužine zajedno sa instalacijskim mjestom od 428,5 m, gdje je instalirano 12 hidroelektrana ukupnog kapaciteta 6 miliona kW (vidi sliku 4.5). Stacionarna brana ima vodozahvat sa 24 zahvatna otvora. Voda se dovodi u postrojenje kroz dva čelično-betonska cjevovoda prečnika 7,5 m.
Na HE Chirkeyskaya sa lučnom branom izgrađenom u uskoj klisuri, smanjenje dužine zgrade brane postiže se dvorednim rasporedom hidrauličnih jedinica (vidi sliku 4.6). Obje turbinske hale opslužuje jedna mostna dizalica, koja se prenosi iz jedne u drugu turbinsku halu duž kranskih pista na mjestu ugradnje. Postavljanje usisnih cijevi u dva nivoa dovodi do dodatnog produbljivanja zgrade HE.
Prilikom postavljanja hidroelektrana u usku klisuru, gdje je otežano izvođenje obalnih preljeva, preljevi prolaze u tijelu brane, na njenoj nizvodnoj strani i na podu objekta. Takav raspored je napravljen u HE Toktogul sa dvorednim rasporedom agregata u zgradi HE (vidi sliku 4.7). U ovom slučaju, pojačani transformatori se postavljaju u zatvorenom prostoru. Pri takvom rasporedu tok se, prolazeći kroz preljev, izbacuje iz zgrade HE odskočnom daskom na znatnu udaljenost, a energija se gasi uglavnom zbog aeracije toka.
Tipičan primjer izgradnje brane koja se nalazi iza brane od lokalnog materijala sa dovodom vode kroz tunele je zgrada HE Nurek (vidi slike 4.9, 4.18). Zgrada HE ima 9 blokova snage 300 MW svaki sa maksimalnim naponom od 275 m. Voda se dovodi kroz tri tunela prečnika 9 m, svaki podijeljen u 3 turbinske cijevi. Objekat je izveden sa spuštenom turbinskom halom sa skidajućim poklopcima u plafonu iznad hidrauličkih jedinica i mesta ugradnje. U turbinskoj hali i ventilskoj prostoriji za održavanje i popravku opreme ugrađuju se mostne dizalice, a za montažu i kompletnu demontažu hidrauličkog agregata i kugličnog ventila koristi se portalna dizalica.
Zgrade diverzionih HE sa radijalno-aksijalnim turbinama praktički se ne razlikuju od zgrada brana. Prilikom ugradnje bucket turbina mijenja se dizajn agregatnog dijela zgrade HE. Umjesto turbinske komore, izrađen je cjevovod za distribuciju tlaka u obliku metalnog kućišta, na koji su postavljene turbinske mlaznice s mehanizmima za kontrolu protoka, a voda se iz turbine ispušta kroz beztlačnu tacnu. Ovisno o snazi hidraulične turbine i broju mlaznica, osovina hidrauličke jedinice može se postaviti okomito ili horizontalno. Zbog činjenice da se radno kolo turbina sa kantom nalazi iznad maksimalnog nivoa zaostale vode, kada se ugrađuju, dubina zgrade je značajno smanjena.
U zgradama visokotlačnih diverzionih HE, sa velikom dužinom ili grananjem potisnih vodova, ispred turbina se ugrađuju diskovi ili kuglični ventili, u zavisnosti od pritiska i prečnika (na pritiscima većim od 600 m, samo kuglasti ventili ), koji omogućavaju zatvaranje cjevovoda i zaustavljanje hidrauličke jedinice u slučaju nužde u slučaju kvara vodeće lopatice, kao i tokom normalnog rada i popravki.
U posljednje vrijeme umjesto predturbinskih kapija koriste se ugrađene prstenaste kapije, koje se postavljaju između stupova statora i vodilica, što omogućava smanjenje dimenzija zgrade, težine i cijene opreme.
Podzemni objekti HE. Poslednjih decenija izgradnja podzemnih hidroelektrana je uveliko razvijena. Od njih, najveći su izgrađeni u Kanadi: Churchill Falls kapaciteta 5225 MW sa visinom od 320 m, Mika - 2610 MW sa udarom od 183 m Ust-Khantayskaya - 441 MW u Rusiji itd. U podzemnim zgradama , građevinski radovi ne ovise o klimatskim uvjetima, što je važno kada se gradi u sjevernim regijama s oštrim zimama ili u tropima sa dugom kišnom sezonom. Podzemni objekti se koriste i u slučajevima kada zbog nepovoljnih prirodnih uslova u klisuri (strme padine sklone odronima, visok vodostaj kada se prođe poplava), kao i veliko produbljivanje ose turbinskog točka ispod nivoa repne vode, izgradnja otvorenih zgrada može dovesti do narušavanja stabilnosti obalnih padina, do naglog povećanja obima posla.
Nedostaci podzemnih objekata uključuju: u slučaju nepovoljnih inženjersko-geoloških uslova, značajnu komplikaciju podzemnih radova; kompliciranje uslova rada zbog produžavanja tehnoloških komunikacija, složenije šeme za izlaznu snagu; povećanje troškova električne energije za vlastite potrebe, što je uzrokovano potrebom za stalnom ventilacijom prostorija, njihovim osvjetljenjem itd.
Dimenzije i raspored podzemnih objekata HE zavise prvenstveno od parametara i smještaja hidroenergetske, elektro i hidromehaničke opreme. U velikim hidroelektranama, gdje dimenzije rada turbinskih hala dostižu velike veličine (raspon do 30 m i više), glavna hidraulična oprema se obično postavlja u turbinsku halu, koju opslužuju mostne dizalice, a predturbinske kapije se izrađuju u posebnoj prostoriji koja se nalazi na određenoj udaljenosti od turbinske hale. Kod dugih ispusnih tunela, nizvodne kapije za popravku i mehanizmi koji im služe za zatvaranje izduvnih cijevi također se nalaze u posebnoj prostoriji. Sa velikim brojem agregata uređeno je nekoliko ispusnih tunela, najčešće beztlačnih ili tlačnih (sa velikim kolebanjima nivoa nizvodno) sa prenaponskim rezervoarom. Za kratke tunele koji ispuštaju vodu odvojeno iz svake jedinice, nizvodno se postavljaju kapije na izlaznim portalima tunela.
Jedan od važnih faktora koji određuju raspored zgrada podzemnih hidroelektrana je izbor rasporeda glavnih step-up transformatora: u posebnoj podzemnoj prostoriji (HE Kariba u Zimbabveu, HE Yali u Vijetnamu), u proširenoj podzemnoj prostoriji. turbinska hala (HE Timet I i II u Australiji), otvorena na površini zemlje na otvorenim rasklopnim postrojenjima (Borisoglebskaya, Ingurskaya).
Otvoreni raspored transformatora se uglavnom koristi za plitko postavljanje podzemnih objekata (na dubini do 200-300 m) i povoljne topografsko-geološke uslove lokacije. Istovremeno, strujni provodnici od generatora do transformatora, koji su velike dužine, polažu se u posebne galerije i šahtove uz sprovođenje posebnih mjera za odvođenje toplote zbog velikog odvođenja toplote strujnim provodnicima.
Prijenos električne energije do vanjskog i unutarnjeg razvodnog uređaja od glavnih transformatora sa njihovom podzemnom lokacijom vrši se na naponu od 110-500 kV kablovima punjenim uljem sa posebnim mjerama za odvođenje topline, a odnedavno i plinom izoliranim sabirnicama. .
U podzemnim zgradama predviđena su montažna mjesta, koja su u većini slučajeva nastavak turbinske hale, smještena, po pravilu, na njenom kraju i povezana sa zemljom pomoću transportnih tunela i teretnih šahtova.
Za odvođenje toplote i ventilaciju podzemnih prostora zgrade HE postavljaju se ventilatori i klima uređaji.
Projekti obloga turbinskih hala zavise od inženjersko-geoloških uslova. U većini turbinskih hala izrađuje se noseći svod kružnog oblika sa povećanjem debljine armiranobetonske obloge na petama. Kod dovoljno jakih stijena zidovi se pričvršćuju prskanim betonom, a kod manje jakih postavlja se kontinuirana betonska ili armiranobetonska obloga debljine do 0,5 m ili više sa armaturom ankerima, u područjima oslabljenih stijena - ojačavajućim cementiranjem, au nekim slučajevima predviđene su mjere odvodnje.
U podzemnoj zgradi hidroelektrane Inguri dužine 145,5 m, raspona 21,2 m i visine reza od 53,7 m ugrađeno je 5 hidrauličnih jedinica. Voda se dovodi do agregata preko turbinskih vodova, koji su u planu postavljeni pod uglom u odnosu na uzdužnu os agregata, što je omogućilo postavljanje predturbinskih kapija unutar turbinske hale, praktično bez povećanja njenog raspona (vidi sliku 4.20). ). Voda se preusmjerava pomoću tlačnog tunela.
Polupodzemni objekti HE. Pod povoljnim inženjersko-geološkim i topografskim uslovima i velikim kolebanjima nivoa repne vode mogu se graditi polupodzemni objekti koji se nalaze u rovovima, a gornji objekti turbinskih hala mogu se postavljati na površini zemlje. Rješenja za polupodzemne objekte moguća su postavljanjem jedne ili više jedinica u odvojene šahtove, iznad kojih se na površini zemlje podiže gornja konstrukcija turbinske hale, kao kod HE Dnjestar.
Polupodzemna zgrada hidroelektrane Viljuj, snage 648 MW, napravljena u rovu koji radi 60 m dubine, u potpunosti se nalazi ispod površine zemlje (Sl. 4.21).
Zgrade malih hidroelektrana. Male HE obično uključuju hidroelektrane kapaciteta do 10–30 MW. Uz korištenje hidroenergetskih resursa velikih rijeka na srednjim i velikim hidroelektranama, koje u većini slučajeva zahtijevaju stvaranje velikih akumulacija i rade u objedinjenim energetskim sistemima, male hidroelektrane su dobile veliki razvoj u svijetu. Takve HE koriste hidroenergetski potencijal malih rijeka, pritoka, otpadnih kanala i imaju izuzetno ograničen uticaj na životnu sredinu. Mogu isporučivati električnu energiju u elektroenergetsku mrežu ili raditi za određenog potrošača, što je posebno važno za udaljena područja gdje ne postoji razvijena elektroprenosna mreža.
Male HE, kao i velike, dijele se na HE sa protočnim i branskim zgradama i preusmjeravajućim HE.
Na malim HE, radi pojednostavljenja konstrukcija u zgradama sa ugradnjom vertikalnih hidrauličnih jedinica, mogu se koristiti pravoosne konusne usisne cijevi, horizontalne jedinice, uključujući i kapsule, kao i one sa kosim rasporedom ose jedinice (vidi sl. 4.12, dijagrami IV, V, VII) se široko koriste.
Na strani 283 (fotografija) i na sl. 4.22 prikazuje preusmjeravajuće HE - Tereblya-Rikskaya kapaciteta 27 MW sa naponom od 215 m i Egorlykskaya sa kapacitetom od 30 MW sa udarom od 32 m.
Raznolikost opcija i jedinstvenost tehničkih rješenja korištenih u izgradnji hidroelektrana je zadivljujuća. Zapravo, nije lako pronaći dvije identične stanice. Ali ipak postoji njihova klasifikacija na osnovu određenih karakteristika - kriterijuma.
Način stvaranja pritiska
Možda je najočigledniji kriterijum način stvaranja pritiska:
- protočna hidroelektrana (HE);
- diverziona hidroelektrana;
- elektrana sa crpnom akumulacijom (PSPP);
- plimna elektrana (TE).
Postoje karakteristične razlike između ova četiri glavna tipa hidroelektrana. riječna hidroelektrana nalazi se na rijeci, blokirajući njen tok branom za stvaranje pritiska i rezervoara. Derivatna HE obično se nalazi na vijugavim planinskim rijekama, gdje se rukavci rijeke mogu povezati vodnim kanalom kako bi dio potoka išao kraćim putem. U ovom slučaju, pritisak stvara prirodna razlika u terenu, a rezervoar može potpuno izostati. Hidroakumulatorska elektrana sastoji se od dva bazena smještena na različitim nivoima. Bazeni su povezani cevovodima, kroz koje voda može da teče u donji bazen iz gornjeg i da se pumpa nazad. plimna elektrana nalazi se u uvali blokiranoj branom kako bi se stvorio rezervoar. Za razliku od pumpna elektrana Radni ciklus PES-a zavisi od fenomena plime.
Vrijednost glave
Prema veličini pritiska koji stvara hidraulična konstrukcija (HTS), hidroelektrane se dijele u 4 grupe:
- niskog pritiska - do 20 m;
- srednji pritisak - od 20 do 70 m;
- visoki pritisak - od 70 do 200 m;
- ultravisokog pritiska - od 200 m.
Treba napomenuti da je klasifikacija glava relativno je i varira od izvora do izvora.
Instalirani kapacitet
Prema instalisanom kapacitetu stanice - zbir nazivnih kapaciteta proizvodne opreme instalirane na njoj. Ova klasifikacija ima 3 grupe:
- mikro-hidroelektrane - od 5 kW do 1 MW;
- male HE - od 1 kW do 10 MW;
- velike hidroelektrane - preko 10 MW.
Klasifikacija prema instalirani kapacitet kao i veličina pritiska, nije stroga. Ista stanica u različitim izvorima može biti dodijeljena različitim grupama.
Dizajn brane
Postoje 4 glavne grupe hidroelektrana:
- gravitacija;
- podupirač;
- lučni;
- arch-gravitation.
gravitacione brane je masivna struktura koja drži vodu u rezervoaru zbog svoje težine. potporna brana koristi malo drugačiji mehanizam - kompenzira svoju relativno malu težinu težinom vode koja pritiska nagnutu stranu brane sa uzvodne strane. Arch brana , možda najelegantniji, ima oblik luka, oslonjen na obale sa svojom bazom i zaobljenim dijelom konveksnim prema rezervoaru. Zadržavanje vode na lučnoj brani nastaje zbog preraspodjele pritiska sa prednjeg dijela brane na obale rijeke.
Lokacija strojnice
Tačnije, po lokacija strojarnice u odnosu na branu, ne treba brkati sa rasporedom! Ova klasifikacija je relevantna samo za elektrane na tok rijeke, elektrane na preusmjeravanje i plimu.
- tip kanala;
- tip brane.
At tip kanala strojarnica se nalazi direktno u tijelu brane, tip brane - podignuta odvojeno od tijela brane i obično se nalazi odmah iza nje.
Layout
Riječ "raspored" u ovom kontekstu označava lokaciju strojarnice u odnosu na korito rijeke. Budite oprezni kada čitate drugu literaturu na ovu temu, jer riječ raspored ima šire značenje. Klasifikacija vrijedi samo za protočne i diverzione elektrane.
- kanal;
- poplavna ravnica;
- priobalni.
At raspored kanala zgrada strojarnice se nalazi u koritu rijeke, raspored poplavne ravnice - u poplavnoj ravnici rijeke, i na obalni raspored - na obali rijeke.
Prekomjerna regulacija
Naime, stepen regulacije toka rijeke. Klasifikacija je relevantna samo za protočne i preusmjerne hidroelektrane.
- dnevna regulacija (ciklus rada - jedan dan);
- sedmična regulacija (ciklus rada - jedna sedmica);
- godišnji propis (ciklus rada - jedna godina);
- dugoročna regulacija (ciklus rada - nekoliko godina).
Klasifikacija odražava koliki je rezervoar hidroelektrane u odnosu na zapreminu godišnjeg toka rijeke.
Svi navedeni kriterijumi se međusobno ne isključuju, odnosno jedna te ista HE može biti rečnog tipa, visokog pritiska, srednje snage, protočnog rasporeda sa turbinskom prostorijom tipa brane, lučnom branom i akumulacijom godišnje regulative.
Spisak korištenih izvora
- Bryzgalov, V.I. Hidroelektrane: udžbenik. dodatak / V.I. Bryzgalov, L.A. Gordon - Krasnojarsk: CPI KSTU, 2002. - 541 str.
- Hidraulične konstrukcije: u 2 toma / M.M. Grishin [i dr.]. - Moskva: Viša škola, 1979. - V.2 - 336 str.
Definicija
Posebnosti
Princip rada
Hidroenergija u svijetu
Najveće hidroelektrane na svijetu
Tucurui hidroelektrana
Grand Coulee
Sayano-Shushenskaya hidroelektrana
Krasnojarsk HE
Churchill Falls (HPP)
Hoover Dam
Asuanske brane
Hidroelektrane (HE) Ruska Federacija
Istorija razvoja hidrotehnike u Ruska Federacija
Najveće hidroelektrane (HE) Ruska Federacija
Bratsk HE
Ust-Ilimskaya HE
Bogučanska HE
Volzhskaya HPP
Zhigulevskaya HE
Bureyskaya HE
Nesreće i incidenti u hidroelektranama
Vayont Dam
Novosibirska hidroelektrana
Nesreće na HE Sayano-Shushenskaya
Mala hidroelektrana (HE)
Hidroelektrana (HE) - elektrana koja kao izvor energije koristi energiju vodenog toka. Hidroelektrane (HE) se obično grade na rijekama izgradnjom brana i akumulacija.
Za efikasnu proizvodnju električne energije u hidroelektranama neophodna su dva glavna faktora: zagarantovana opskrba vodom tijekom cijele godine i mogući veliki nagibi rijeke, što pogoduje hidrogradnji kanjonske topografije.
Posebnosti
Početni trošak struja kod ruskih HE više od dva puta niža nego kod termoelektrana.
Hidroelektrični generatori se mogu uključiti i isključiti dovoljno brzo u zavisnosti od potrošnje energije
Obnovljivi izvor energije
Značajno manji uticaj na zračnu sredinu od ostalih tipova elektrana
Izgradnja HE je obično kapitalno intenzivnija
Često su efikasne HE udaljenije od potrošača
Akumulacije često pokrivaju velike površine
Brane često mijenjaju prirodu ribljeg gospodarstva, jer blokiraju put do mrijestilišta migratornih riba, ali često pogoduju povećanju ribljeg fonda u samom akumulaciji i implementaciji uzgoja ribe.
Princip rad
Princip rad HPS je prilično jednostavan. Lanac hidrauličnih konstrukcija obezbeđuje potreban pritisak vode koja teče do lopatica hidraulične turbine, koja pokreće generatore koji stvaraju struja.
Potreban pritisak vode formira se izgradnjom brane, a kao rezultat koncentracije rijeke na određenom mjestu, ili derivacijom - prirodnim protokom vode. U nekim slučajevima, i brana i derivacija se koriste zajedno za postizanje potrebnog pritiska vode.
Sva elektroenergetska oprema nalazi se direktno u zgradi hidroelektrane (HE). U zavisnosti od namjene, ima svoju specifičnu podjelu. U strojarnici se nalaze hidraulične jedinice koje direktno pretvaraju energiju vodene struje u električnu energiju. Tu su i sve vrste dodatne opreme, uređaja za kontrolu i nadzor rada hidroelektrana, trafo stanica, rasklopnih uređaja i još mnogo toga.
Hidroelektrane se dijele ovisno o proizvedenoj snazi:
moćni - proizvode od 25 MW do 250 MW i više;
srednji - do 25 MW;
male hidroelektrane (HE) - do 5 MW.
Snaga hidroelektrane direktno zavisi od pritiska vode, kao i od efikasnosti generatora koji se koristi. S obzirom na to da se, prema prirodnim zakonima, vodostaj stalno mijenja, ovisno o godišnjem dobu, ali i iz više razloga, uobičajeno je da se ciklička snaga uzima kao izraz za snagu hidroelektrane. Na primjer, postoje godišnji, mjesečni, sedmični ili dnevni ciklusi rada hidroelektrane (HE).
Hidroelektrane (HE) se također dijele ovisno o maksimalnom korištenju pritiska vode:
visokog pritiska - više od 60 m;
srednji pritisak - od 25 m;
niskog pritiska - od 3 do 25 m.
U zavisnosti od pritiska vode, u hidroelektranama (HE) koriste se različite vrste turbina. Za visokotlačne - kašike i radijalno-aksijalne turbine sa metalnim spiralama. Na HE srednjeg pritiska ugrađuju se rotacione i radijalno-aksijalne turbine, na HE niskog pritiska ugrađuju se rotacione turbine u armiranobetonskim komorama. Princip rada svih vrsta turbina je sličan - voda pod pritiskom (pritisak vode) ulazi u lopatice turbine, koje počinju da se okreću. Mehanička energija se tako prenosi na hidroelektrični generator, koji proizvodi električnu energiju. Turbine se razlikuju po nekim tehničkim karakteristikama, kao i komore - željezne ili armiranobetonske, a predviđene su za različite pritiske vode.
Hidroelektrane se također dijele ovisno o principu korištenja prirodnih resursa, a shodno tome i posljedičnoj koncentraciji vode. Evo slijedećih HE:
protočne i blizu brane HE. Ovo su najčešći tipovi hidroelektrana. Pritisak vode u njima se stvara postavljanjem brane koja u potpunosti blokira rijeku, odnosno podiže nivo vode u njoj na potreban nivo. Ovakve hidroelektrane (HE) grade se na visokovodnim nizijskim rijekama, kao i na planinskim rijekama, na mjestima gdje je korito uže, stisnuto.
brane hidroelektrane. Izgrađen sa većim pritiskom vode. U ovom slučaju rijeka je u potpunosti blokirana branom, a sama zgrada hidroelektrane nalazi se iza brane, u njenom donjem dijelu. Voda se u ovom slučaju do turbina dovodi kroz posebne tlačne tunele, a ne direktno, kao u protočnim hidroelektranama.
diverzione hidroelektrane (HE). Takve elektrane se grade na mjestima gdje je veliki nagib rijeke. Potrebna koncentracija vode u ovoj vrsti HE stvara se derivacijom. Voda se preusmjerava iz korita rijeke kroz posebne drenažne sisteme. Potonji su ispravljeni, a njihov nagib je mnogo manji od prosječnog nagiba rijeke. Kao rezultat, voda se dovodi direktno u zgradu elektrane. Diverzione HE mogu biti različitih tipova bez pritiska ili sa preusmjeravanjem pritiska. U slučaju skretanja pritiska, cev se polaže sa velikim uzdužnim nagibom. U drugom slučaju, na početku derivacije, na rijeci se stvara viša brana i stvara akumulacija - ova shema se naziva i mješovita derivacija, jer se obje metode koriste za stvaranje potrebne koncentracije vode.
hidroakumulacione elektrane. Takve crpne elektrane sposobne su akumulirati proizvedenu električnu energiju i pustiti je u rad u vrijeme vršnog opterećenja. Princip rada ovakvih elektrana je sljedeći: u određenim trenucima (vremenima nevršnog opterećenja) agregati rade kao pumpe i pumpaju vodu u posebno opremljene gornje bazene. Kada se ukaže potreba, voda iz njih ulazi u tlačni cjevovod i, shodno tome, pokreće dodatne turbine.
Hidroelektrane, ovisno o namjeni, mogu uključivati i dodatne objekte, kao što su brave ili brodski liftovi koji olakšavaju plovidbu kroz akumulaciju, prolaze za ribe, vodozahvatne strukture koje se koriste za navodnjavanje i još mnogo toga.
Vrijednost hidroelektrane je u tome što za proizvodnju električne energije koriste obnovljive izvore energije. Prirodni resursi. Zbog činjenice da nema potrebe za dodatnim gorivom za hidroelektrane, konačni trošak proizvedene električne energije je mnogo niži nego kod korištenja drugih tipova elektrana.
Hidroenergija u svijetu
Kanada je također lider u proizvodnji hidroenergije po stanovniku. Izvodi se najaktivnija hidrogradnja početkom 2000-ih, za koju je hidroenergija glavni potencijalni izvor energije, do polovine svjetskih malih hidroelektrana (HE) nalazi se u istoj zemlji.
Najveće hidroelektrane na svijetu
U 2005. godini hidroenergija obezbjeđuje proizvodnju do 63% obnovljive i do 19% sve električne energije u svijetu, instalirani hidroenergetski kapacitet dostiže 715 GW.
Lideri u proizvodnji hidroenergije po stanovniku su Norveška, Island i Kanada. Najaktivnija hidrogradnja na početku 21. veka je kina, za koje je hidroenergija glavni potencijalni izvor energije, u istom zemlja nalazi se do polovine malih hidroelektrana (HE) u svijetu.
Itaipu
Itaipu je velika hidroelektrana na rijeci Parana, 20 km od grada Foz do Iguacu na granici Brazila i Paragvaja.
Radovi na projektovanju i pripremi počeli su 1971. godine, posljednja dva od planiranih 18 generatora puštena su u rad 1991. godine, a dodatna dva generatora puštena su u rad 2007. godine.
Struktura objekata HE:
Kombinovana brana ukupne dužine 7.235 m, širine 400 m i visine 196 m;
Betonski preliv sa maksimalnim protokom od 62.200 m/s.
Kapacitet stanice je 14.000 MW. Prosječna godišnja proizvodnja je 69,5 milijardi kWh, nakon završetka izgradnje 2007. godine - 90-95 milijardi kWh godišnje.
Energetska oprema stanice sastoji se od 20 hidrauličnih jedinica sa kapacitetom od 700 MW svaka, zbog prekoračenja izračunatog pritiska, raspoloživa snaga za generatore dostiže 750 MW za više od polovine radnog vremena.
Brana hidroelektrane (HE) formirala je relativno malu - u odnosu na kapacitet - akumulaciju dužine 170 km, širine 7 do 12 km, površine 1.350 km² i zapremine 29 km².
Za njegovu izgradnju, vlada je preselila oko 10 hiljada porodica koje žive na obali Parane, od kojih su se mnoge pridružile Pokretu bezemljaša.
Cijena Izgradnju Itaipua stručnjaci su prvobitno procijenili na 4,4 milijarde dolara, ali je zbog neefikasne politike uzastopnih diktatorskih režima zapravo iznosila 15,3 milijarde dolara.
Guri
Guri je velika hidroelektrana u Republici Venecueli u departmanu Bolivar na rijeci Caroni, 100 km prije nego što se ulije u Orinoco.
Zvanični naziv je hidroelektrana (HE) nazvana po Simonu Bolivaru (1978-2000 - nazvana po Raulu Leoniju).
Treća stanica u svijetu po snazi nakon kineske "Sanxia" i brazilske "Itaipu".
Izgradnja HE počela je 1963. godine, prva faza je završena 1978. godine, druga 1986. godine.
Struktura objekata HE:
brana ukupne dužine 1300 m i visine 162 m;
dvije mašinske prostorije sa po 10 hidrauličnih jedinica;
betonski preliv maksimalnog kapaciteta 25.500 m3/s.
Snaga stanice je 10.300 MW. U prvoj turbinskoj hali postavljeno je 10 agregata snage po 400 MW, au drugoj 10 agregata snage po 630 MW. Maksimalna godišnja proizvodnja je 46 milijardi kWh. Tlačne strukture HE (ukupne dužine dostižu 7.000 m) formiraju veliki rezervoar Guri dužine 175 km, širine 48 km, površine do 4.250 km² i ukupne zapremine od 138 km². Vodeni rub akumulacije nalazi se na nadmorskoj visini od 272 m.
Rekonstrukcija je u toku od 2000. godine: do 2007. godine zamijenjeno je 5 turbina i glavne komponente druge turbinske hale, od 2007. godine zamijenjena su četiri bloka u prvoj hali.
Zidove druge strojarnice ukrašava venecuelanski umjetnik Carlos Cruz-Diez.
Tukurui HE
HE Tukurui (Guarani, portugalski: Tucurun, Usina Hidrelétrica de Tucurun) je hidroelektrana (HE) na rijeci Tocantins, koja se nalazi u okrugu Tukurui, Tocantins.
Hidroelektrana je dobila ime po gradu "Tukurui", koji je postojao u blizini gradilišta. Sada nizvodno od brane postoji grad sa istim imenom. Instalisana snaga hidroelektrane (HE) je 8.370 MW, sa ukupno 24 generatora.
Godine 1970. formirana je od brazilskih kompanija ENGEVIX i THEMAG, koja je osvojila međunarodnu nagradu za razvoj i implementaciju projekta. Radovi su započeti 1976. godine, a završeni 1984. godine. Dužina brane je bila 11 km, a visina 76 m.
Hidroelektrana je prikazana u filmu Smaragdna šuma iz 1985.
Grand Coulee
Grand Coulee je hidroelektrana (HE) smještena u Sjevernoj Americi, najveća u Sjedinjenim Državama i peta po veličini u svijetu.
Izgradnja hidroelektrane završena je u junu 1942. Akumulacija od 11,9 km3 izgrađena je za proizvodnju električne energije i navodnjavanje pustinjskih područja na sjeverozapadnoj obali. Vode akumulacije navodnjavaju oko 2000 km² poljoprivrednog zemljišta.
Betonska gravitaciona brana hidroelektrane, u čije je tijelo položeno 9,16 miliona m3 betona, dužine je 1592 m i visine 168 m. Širina prelivnog dijela brane je 503 m. 20 TWh električne energije godišnje.
HE Sayano-Shushenskaya
Hidroelektrana Sayano-Shushenskaya nazvana po P. S. Neporozhny je najmoćnija elektrana u Ruskoj Federaciji, šesta po veličini hidroelektrana (HE) na svijetu. Smješten na rijeci Jenisej, u selu Cheryomushki (Hakasija), u blizini Sayanogorska.
To je najsnažnija elektrana u Ruskoj Federaciji. Prije nesreće 2009. proizvodila je 15 posto energije koju su proizvele ruske hidroelektrane (HE) i 2 posto ukupna količina električne energije. Struktura objekata HE:
betonska lučna gravitaciona brana visine 245 m, dužine 1.066 m, širine u osnovi 110 m, širine 25 m po grebenu.6 m i desnoobalnog slijepog dijela dužine 298,5 m.
izgradnja hidroelektrane
obalni preljev u izgradnji.
Kapacitet HE - 6.400 MW (zajedno sa Glavnim hidroelektranom - 6.721 MW), prosječna godišnja proizvodnja je 24,5 milijardi kWh. U 2006. godini, zbog velike ljetne poplave, elektrana je proizvela 26,8 milijardi kWh električne energije.
U zgradi HE bilo je smješteno 10 radijalno-aksijalnih hidrauličnih agregata snage po 640 MW, koji rade na projektnoj visini od 194 m. Maksimalni statički pad na brani je 220 m, znatno je manji.
Kapacitet preljeva brane je 13600 m/s, maksimalni zabilježeni dotok na lokaciju je 24400 m/s, preljev u izgradnji bi trebao povećati najveći ispušteni protok za 8000 m/s.
Nizvodno od HE Sayano-Shushenskaya nalazi se njen kontraregulator, Mainskaya HE kapaciteta 321 MW, koja je organizacijski dio hidroenergetskog kompleksa Sayano-Shushenskaya.
Brana HE formira veliki rezervoar Sayano-Shushenskoye ukupne zapremine od 31,34 kubnih metara. km (korisna zapremina - 15,34 kubnih km) i površina od 621 km². km. Voda akumulacije je visokog kvaliteta, što je omogućilo da se nizvodno od hidroelektrane organizuju ribnjaci specijalizovani za uzgoj pastrmke. Prilikom stvaranja akumulacije poplavljeno je 35,6 hiljada hektara poljoprivrednog zemljišta i izmešteno je 2717 objekata. Rezervat biosfere Sayano-Shushensky nalazi se u području rezervoara.
HE Sayano-Shushenskaya projektirao je Institut Lengydroproekt.
Krasnojarsk HE
Krasnojarska hidroelektrana nalazi se na rijeci Jenisej, četrdesetak kilometara od Krasnojarska, u blizini grada Divnogorska na Krasnojarskoj teritoriji. Druga najveća HE u Ruskoj Federaciji. Uključeno u kaskadu HE Yenisei.
Krasnojarsku HE projektovao je Institut Lengidroproekt.
Izgradnja hidroelektrane počela je 1956. godine, a završena 1972. godine. Prvi blok Krasnojarske hidroelektrane pušten je u rad 3. novembra 1967. godine.
Struktura objekata HE:
gravitacione betonske brane dužine 1.065 m i visine 124 m, čine je slijepa brana na lijevoj obali dužine 187,5 m, brana - 225 m, brana slijepog kanala - 60 m, stanična brana - 360 m i desnoobalna slijepa brana - 232,5 m. Na tijelo brane je postavljeno 5,7 miliona m3 betona.
Hidroelektrana dužine 430 m u blizini brane.
Instalacije za prijem i distribuciju električne energije - 220 kV i 500 kV.
Brodski lift.
Kapacitet HE - 6000 MW. Prosječna godišnja proizvodnja električne energije je 20,4 milijarde kWh. U zgradi HE ugrađeno je 12 radijalno-aksijalnih hidrauličnih agregata snage po 500 MW, koji rade na projektnoj visini od 93 m. Izgrađen je jedini brodski lift u Ruskoj Federaciji za prolaz brodova.
Hidroelektrana čini veliki rezervoar Krasnojarsk. Površina rezervoara je oko 2000 km², ukupna i korisna zapremina su 73,3 i 30,4 km², respektivno. Akumulacija je poplavila 120 hiljada hektara poljoprivrednog zemljišta, tokom izgradnje izmešteno je 13.750 objekata.
Churchill Falls (HPP)
Churchill Falls je diverziona hidroelektrana na rijeci Churchill u kanadskoj provinciji Newfoundland i Labrador, koja će postati dio projektovane kaskade hidroelektrana na rijeci. Hidroelektrana (HE) izgrađena je na mjestu 75 m visokog Churchill Fallsa, koji je nakon skretanja rijeke 1970. godine isušen, odnosno veći dio godine ne postoji kao vodopad. Rijeka, vodopad i hidroelektrana nazvani su po britanskom premijeru W. Churchill.
Od 2009. godine, HE Churchill Falls ima drugu najveću podzemnu elektranu na svijetu nakon Robert-Bourassa HE u sjevernom Quebecu, prva je hidroelektrana (HE) u Sjevernoj Americi u smislu prosječne godišnje proizvodnje (35 TWh) a drugi u Kanada prema instalisanoj snazi (5.428 MW).
Izgradnja hidroelektrane (HE) započeta je 17. jula 1967. godine nakon višegodišnjeg planiranja, završena 6. decembra 1971. godine. Akumulacija - ukupne površine zapremnine 28 km3. - formirana je ne od jedne brane, već od 88 diverzionih brana ukupne dužine veće od 64 km, za čiju je izgradnju utrošeno 20 miliona m3 tla. Najduža brana duga je 6,1 km. Ova šema omogućila je povećanje slivnog područja sa 60.000 km2 na 71.700 km2 i dovođenje prosječnog godišnjeg protoka na području hidroelektrane na 52 km3 (1.651 m/s).
Hidroelektrana (HE) je urađena po diverzionom principu sa preusmjeravanjem rijeke u zoni vodopada. Snabdijeva se preljevom propusnosti 1.390 m3/sec. Mash M3 Glavna hala HE, koja je prema projektu podzemna, urađena je u stenovitom delu na dubini od 310 m. Dimenzije turbinske hale su 296 m dužine, 25 m širine i 47 m visine. Ukupno ima 11 hidroelektrana ukupnog kapaciteta 5.428 MW. Svaka radijalno-aksijalna turbina, koja radi na projektnoj visini od 312,4 m, ima masu od 73 tone i radnu frekvenciju od 200 o/min. Snaga generatora M3 jarak 493,5 MW. Vodovodi blokova su izvedeni u vidu dovodnih tunela dužine 427 m i prečnika 6,1 m i preliva do generatora visine 263 m i prečnika 2,13 m.
Stanica je u vlasništvu Churchill Falls (Labrador) Corporation Ltd, čiji je kontrolni paket (65,8%) u vlasništvu Nalcora, 34,2% u vlasništvu Hydro-Québec-a. Postoji projekt razvoja elektrane koji uključuje izgradnju novih brana i dodatnih hidroelektrana (HE), koji bi trebao obezbijediti povećanje slivnog područja i dovesti ukupnu instaliranu snagu na 9.252 MW.
Hoover Dam
Hoover Dam, Hoover Dam, Hoover Dam (eng. Hoover Dam, također poznat kao Boulder Dam) je jedinstvena hidraulička konstrukcija u SAD, betonska brana visine 221 m i hidroelektrana (HE), izgrađena u donjem toku rijeke Kolorado. Smješten u Crnom kanjonu, na granici država Arizona i Nevada, 48 km jugoistočno od Las Vegasa; formira jezero (akumulacija) Mead. Ime je dobio po 31. predsjedniku Sjedinjenih Država Herbertu Hooveru, 31. predsjedniku SAD koji je odigrao važnu ulogu u njegovoj izgradnji. Izgradnja brane počela je 1931. godine, a završena 1936. godine, dvije godine prije roka.
Branom upravlja Američki biro za melioraciju, odjel Ministarstva unutrašnjih poslova SAD-a. Godine 1981. brana je uvrštena u američki nacionalni registar historijskih mjesta. Hooverova brana je jedna od najpoznatijih atrakcija u oblasti Las Vegasa.
Hidroelektrana (Hidroelektrana, HE) je
Uvod
Ljudi su davno naučili da koriste energiju vode za rotaciju impelera mlinova, alatnih mašina i pilana. Ali postepeno se smanjivao udio hidroenergije u ukupnoj količini energije koju čovjek koristi. To je zbog ograničene sposobnosti prijenosa vodene energije na velike udaljenosti. S pojavom električne turbine koju pokreće voda, hidroenergija ima novu perspektivu.
Neke od prvih hidroelektričnih instalacija sa kapacitetom od samo nekoliko stotina vati izgrađene su 1876-1881 u Stangasse i Laufen (Njemačka) i u Graysideu (Engleska). Razvoj hidroelektrana i njihova industrijska upotreba usko je povezana s problemom prijenosa električne energije na daljinu. Izgradnja dalekovoda (170 km) od hidroelektrane Laufen do Frankfurta na Majni (Njemačka) za opskrbu električnom energijom Međunarodna elektrotehnička izložba (1891) otvorila je široke mogućnosti za razvoj hidroelektrana. Godine 1892. hidroelektrana izgrađena na vodopadu u Bulachu (Švicarska) davala je industrijsku struju, gotovo istovremeno 1893. izgrađene su hidroelektrane u Gelschenu (Švedska), na rijeci Isar (Njemačka) i u Kaliforniji (SAD). Godine 1896. počela je sa radom Nijagarska hidroelektrana (SAD) jednosmerne struje; 1898. dala je struju hidroelektrani Reinfeld (Njemačka), a 1901. godine počeli su se puniti hidrogeneratori hidroelektrane Jonat (Francuska).
Uvjerljivim podatkom o prvoj svjetskoj hidroelektrani može se smatrati podatak o prvoj hidroelektrani u Hrvatskoj u gradu Šibeniku (1885.). Za gradsko osvjetljenje korištena je naizmjenična struja od 230 kW.
Najpouzdanije je da je prva hidroelektrana u Rusiji bila hidroelektrana Berezovskaya (Zyryanovskaya), izgrađena u Rudnom Altaju na rijeci Berezovki (pritoci rijeke Bukhtarme) 1892. godine. Bila je to četveroturbina ukupnog kapaciteta 200 kW. Rezultirajuća energija je osvjetljavala proizvodne pogone, osiguravala rad telefonske centrale i napajala električne pumpe za crpljenje vode iz rudničkih okana.
HE Nygrinskaya, koja se pojavila u Irkutskoj provinciji na rijeci Nygri (pritoci rijeke Vacha) 1896. godine, također tvrdi da je prva. Energetska oprema stanice sastojala se od dvije turbine sa zajedničkim horizontalnim vratilom, koje su rotirale tri dinama od 100 kW. Primarni napon je konvertovan pomoću četiri trofazna strujna transformatora do 10 kV i prenošen preko dva visokonaponska voda do susjednih rudnika Negadanny i Ivanovsky. U rudnicima je napon transformisan na 220 V. Zahvaljujući struji iz HE Nygrinskaya, u rudnicima su postavljeni električni liftovi. Osim toga, rudnik je elektrificiran željeznica, koji je služio za izvoz otpadnih stijena, čime je postala prva elektrificirana željeznica u Rusiji.
U 2012. godini hidroenergija obezbjeđuje proizvodnju do 21% ukupne električne energije u svijetu, instalirani kapacitet hidroelektrana (HE) dostiže 715 GW. Lideri u proizvodnji hidroenergije u apsolutnom iznosu su: Kina, Kanada, Brazil; i po glavi stanovnika - Norveška, Island i Kanada. Najveće svjetske hidroelektrane su:
Tri klisure (Kina, rijeka Jangce) - 22,4 GW,
Itaipu (Brazil, rijeka Parana) - 14 GW,
Guri (Venecuela, rijeka Caroni) 10,3 GW,
Tucurui (Brazil, rijeka Tocantins) - 8,3 GW,
Grand Coulee (SAD, rijeka Columbia) - 6,8 GW,
Sayano-Shushenskaya (Rusija, rijeka Jenisej) 6,4 GW,
Krasnojarsk (Rusija, rijeka Jenisej) 6 GW,
Robert-Bourassa (Kanada, La Grande River) 5,6 GW,
Churchill Falls (Kanada, Churchill River) - 5,4 GW,
Od 2011. godine u Rusiji postoji 15 operativnih, u izgradnji i smrznutih hidroelektrana sa preko 1000 MW i više od stotinu hidroelektrana manjeg kapaciteta.
Istovremeno, po ekonomskom potencijalu hidroenergetskih resursa, Rusija je na drugom mjestu u svijetu (oko 852 milijarde kWh) nakon Kine, međutim, po stepenu njihovog razvoja - 20% - inferiorna je gotovo svim razvijene zemlje i mnoge zemlje u razvoju. Stepen istrošenosti opreme većine ruskih hidroelektrana prelazi 40%, a za neke HE ova brojka dostiže 70%, što je povezano sa sistemskim problemom cijele hidroelektrane i njenim kroničnim nedostatkom sredstava.
1. Glavni tipovi HE
Protočne i brane hidroelektrane
Dam; 2 - kapci; 3 - maksimalni nivo vode; 4 - minimalni nivo vode; 5 - hidraulični lift; 6 - rešetka za smeće; 7 hidro generator; 8 - hidraulična turbina; 9 - minimalni nivo nizvodno; 10 - maksimalni nivo poplave
Brane HE
Izgrađen sa većim pritiskom vode. U ovom slučaju rijeka je u potpunosti blokirana branom, a sama zgrada hidroelektrane nalazi se iza brane, u njenom donjem dijelu. Voda se u ovom slučaju do turbina dovodi kroz posebne tlačne tunele, a ne direktno, kao u protočnim hidroelektranama.
Dam; 2 - cev; 3 - lokacija visokonaponske električne opreme; 4 - zgrada turbinske hale HE.
Derivatne hidroelektrane:
Derivatne hidroelektrane. Takve elektrane se grade na mjestima gdje je veliki nagib rijeke. Potrebna koncentracija vode u ovoj vrsti HE stvara se derivacijom. Voda se preusmjerava iz korita rijeke kroz posebne drenažne sisteme. Potonji su ispravljeni, a njihov nagib je mnogo manji od prosječnog nagiba rijeke. Kao rezultat, voda se dovodi direktno u zgradu elektrane. Derivatne HE mogu biti različitih tipova - bez pritiska ili sa derivacijom pritiska. U slučaju skretanja pritiska, cev se polaže sa velikim uzdužnim nagibom. U drugom slučaju, na početku derivacije, stvara se viša brana na rijeci i stvara akumulacija - ova shema se naziva i mješovita derivacija, jer se koriste oba načina stvaranja potrebne koncentracije vode.
Šema preusmjerne hidroelektrane: 1 - brana; 2 vodeni lift; 3 - korito; 4 - derivacioni kanal; 5 - bazen dnevne regulacije; 6 - bazen pod pritiskom; 7 - vod turbine; 8 - razvodni uređaj; 9 - zgrada HE; 10 - preliv; 11 - pristupni putevi
Hidroakumulacijske elektrane:
Takve crpne elektrane sposobne su akumulirati proizvedenu električnu energiju i pustiti je u rad u vrijeme vršnog opterećenja. Princip rada ovakvih elektrana je sljedeći: u određenim periodima (ne vršnom opterećenju) pumpne akumulacije rade kao pumpe iz vanjskih izvora energije i pumpaju vodu u posebno opremljene gornje bazene. Kada se ukaže potreba, voda iz njih ulazi u tlačni cjevovod i pokreće turbine.
Plimne hidroelektrane (TE):
Poseban tip hidroelektrane koja koristi energiju plime i oseke, a zapravo kinetičku energiju rotacije Zemlje. Plimne elektrane koriste razliku u vodostajama (kolebanja nivoa vode u blizini obale mogu doseći 12 metara), koja nastaje za vrijeme oseke i oseke. Da bi se to postiglo, obalni bazen je odvojen niskom branom, koja zadržava plimnu vodu za vrijeme oseke. Tada se voda ispušta, a ona okreće hidraulične turbine koje mogu raditi i u generatorskom i u pumpnom režimu (za pumpanje vode u rezervoar za naknadni rad u odsustvu plime).
. Princip rada hidroelektrane. Glavni objekti i oprema hidroelektrana
Hidroelektrana je kompleks objekata i opreme pomoću kojih se energija protoka vode pretvara u električnu energiju.
Hidroelektrane su sastavni dio hidroelektrane - kompleksa hidrauličnih objekata dizajniranih za korištenje vodnih resursa u interesu nacionalne ekonomije: proizvodnju električne energije, navodnjavanje, vodosnabdijevanje, poboljšanje uslova plovidbe, zaštitu od poplava, uzgoj ribe itd.
Snaga hidrauličkog protoka zavisi od protoka i pritiska. Brzina protoka vode u rijeci varira duž njene dužine s promjenom poprečnog presjeka kanala i hidrauličkog nagiba. Za koncentrisanje snage i koncentrisanje pritiska rijeke na bilo kojem mjestu, podižu se hidraulične konstrukcije: brana, diverzioni kanal.
Prelivni objekti zaobilaze vodu od uzvodno do nizvodno kako bi se izbjeglo prekoračenje maksimalnog projektnog nivoa vode u periodu poplava, odlaganje leda, mulja itd.
Ako je rijeka plovna, uz branu se nalaze i prevodnice (brodski liftovi) sa prilaznim kanalima za prolaz brodova i splavova kroz hidroelektranu, pretovar robe i prebacivanje putnika sa vodenog na kopneni transport itd.
Kako bi se osigurao izbor i opskrba vodom neenergetskih potrošača, hidroelektrični kompleks uključuje vodozahvatne objekte i crpne stanice.
Ribarski objekti su riblji prolazi i ribnjaci za prolazak vrijednih ribljih vrsta kroz hidroelektrani do stalnih mrijestilišta, ribozaštitnih objekata i objekata za vještački uzgoj ribe. Ponekad se riba propušta kroz prevodnice u procesu zaključavanja brodova.
Za međusobno povezivanje objekata hidroelektrane, njihovo povezivanje sa mrežom državnih puteva i željeznica, kao i za prolazak ovih puteva kroz strukture hidroelektrane, grade se transportni objekti: mostovi, putevi itd.
Za proizvodnju električne energije i njenu distribuciju potrošačima, hidroelektrični kompleks uključuje različite energetske objekte. To uključuje: vodozahvate i vodove koji vode vodu od uzvodnog do turbina i preusmjeravaju vodu nizvodno; izgradnja hidroelektrana sa hidroturbinama, hidrogeneratorima i transformatorima; pomoćna mehanička i oprema za dizanje i transport; Daljinski upravljač; otvoreni razvodni uređaji dizajnirani za primanje i distribuciju energije.
Princip rada hidroelektrane je sljedeći: brana formira rezervoar, osiguravajući konstantan pritisak vode. Voda ulazi u dovod vode i, prolazeći kroz tlačni vod, rotira hidroturbinu, koja pokreće hidrogenerator. Izlazni napon hidrogeneratora povećavaju transformatori za prijenos do distributivnih trafostanica, a zatim do potrošača.
Pritisak se stvara koncentracijom pada rijeke u korištenom dijelu uz branu, ili derivaciju, ili branu i derivaciju zajedno. Derivacija u hidrotehnici je skup objekata koji odvode vodu iz rijeke, rezervoara ili drugog vodnog tijela, transportuju je do čvorišta stanice hidroelektrane, crpne stanice, a također odvode vodu iz njih. Razlikovati derivaciju bez pritiska i pritisak. Preusmjeravanje tlaka - cjevovod, tlačni tunel, koristi se kada su oscilacije nivoa vode na mjestu njenog unosa ili ispuštanja značajne. Uz male fluktuacije nivoa, može se koristiti i derivacija pritiska i bez pritiska. Vrsta derivacije se bira uzimajući u obzir prirodne uslove područja na osnovu tehničko-ekonomskog proračuna. Dužina savremenih diverzionih vodova dostiže nekoliko desetina kilometara, propusni kapacitet je veći od 2000 m 3 /sec. Glavna elektroenergetska oprema nalazi se u zgradi HE: u strojarnici elektrane - hidraulične jedinice, pomoćna oprema, uređaji za automatsko upravljanje i nadzor; u centralnom kontrolnom punktu, operatersko-dispečerskoj konzoli ili automatiku hidroelektrane. Pojačavajuća transformatorska podstanica se nalazi kako unutar zgrade HE, tako iu zasebnim zgradama ili na otvorenim prostorima. Distributivni uređaji se često nalaze na otvorenom prostoru. Zgrada se može podijeliti na cjeline sa jednom ili više jedinica i pomoćnom opremom, odvojene od susjednih dijelova zgrade. U zgradi elektrane ili unutar nje stvara se montažno mjesto za montažu i popravku različite opreme i za pomoćne operacije održavanja. Prema instaliranoj snazi razlikuju se moćne (preko 250 MW), srednje (do 25 MW) i male (do 5 MW). Snaga HE zavisi od pada (razlika između nivoa gornjeg i donjeg protoka vode Q (m 3 / s)), koji se koristi u hidroturbinama, i efikasnosti hidroagregata.
Prema maksimalnom korištenom pritisku, HE se dijele na visokotlačne (više od 60 m), srednje tlačne (od 25 do 60 m) i niskotlačne (od 3 do 25 m). Na ravnim rijekama padovi rijetko prelaze 100 m, u planinskim uslovima branom se mogu stvoriti nagibi do 300 m i više, a uz pomoć derivacije do 1.500 m.
Jedna od najvažnijih komponenti hidroelektrana su hidrogeneratori i hidroturbine.
Hidroturbine.
Hidraulična turbina pretvara energiju vode koja teče pod pritiskom u mehaničku energiju rotacije osovine.
Prema principu rada, hidroturbine se dijele na mlazne (mlaz pod pritiskom) i aktivne (slobodni mlaz). Voda ulazi u impeler ili kroz mlaznice (kod aktivnih hidrauličkih turbina) ili kroz vodeću lopaticu (kod mlaznih hidrauličkih turbina).
Najčešći tip aktivnih hidroturbina je bucket turbine. Pelton turbine se strukturno veoma razlikuju od najčešćih mlaznih turbina (radijalno-aksijalne, rotaciono-lopatične), kod kojih je radno kolo u struji vode. U turbinama sa kašikom voda se dovodi kroz mlaznice tangencijalno na krug koji prolazi kroz sredinu kašike. Voda, prolazeći kroz mlaznicu, formira mlaz koji leti velikom brzinom i udara u lopaticu turbine, nakon čega se kotač okreće, obavljajući posao. Nakon otklona jedne lopatice, druga se zamjenjuje ispod mlaza. Proces korištenja energije mlaza odvija se pri atmosferskom pritisku, a proizvodnja energije se vrši samo na račun kinetičke energije vode. Lopatice turbine su bikonkavne sa oštrim nožem u sredini; Zadatak oštrice je da razdvoji mlaz vode kako bi se energija bolje iskoristila. Pelton hidraulične turbine se koriste na visinama preko 200 metara (najčešće 300-500 metara ili više), pri protoku do 100 m³/s. Snaga najvećih bucket turbina može doseći 200-250 MW ili više. Na visinama do 700 metara, turbine sa kašikom konkuriraju radijalno-aksijalnim, na visokim naponima njihova upotreba nema alternativu. U pravilu, HE sa bucket turbinama se grade prema shemi preusmjeravanja, jer je problematično postići tako značajne pritiske korištenjem brane. Prednosti bucket turbina su mogućnost korištenja vrlo visokih napona, kao i niskog protoka vode. Nedostaci turbine su neefikasnost pri niskim pritiscima, nemogućnost korištenja kao pumpe i visoki zahtjevi za kvalitetom vode koja se dovodi.
Radijalno-aksijalna turbina (Francis turbina) - mlazna turbina. U propeleru turbina ovog tipa, tok se prvo kreće radijalno (od periferije prema centru), a zatim u aksijalnom smjeru (do izlaza). Koriste se na padovima do 600 m Snage do 640 MW.
Glavna prednost turbina ovog tipa je najveća optimalna efikasnost od svih postojećih tipova. Nedostatak je manje ravna radna karakteristika od Kaplanove turbine.
Kaplanova turbina- mlaznu turbinu, čije se lopatice mogu istovremeno rotirati oko svoje ose, zbog čega se reguliše njena snaga. Također, snaga se može podesiti pomoću oštrica uređaja za vođenje. Lopatice hidraulične turbine mogu se nalaziti i okomito na svoju os i pod uglom. Protok vode u turbini s rotirajućim lopaticama kreće se duž svoje ose. Osa turbine može se postaviti i vertikalno i horizontalno. Sa okomitom osom, tok se, prije nego što uđe u radnu komoru turbine, uvija u spiralnu komoru, a zatim se ispravlja pomoću oklopa. To je neophodno za ravnomjernu opskrbu vodom lopatica turbine, a time i za smanjenje njenog trošenja. Koristi se uglavnom u hidroelektranama srednjeg pritiska.
Dijagonalna turbina- mlazna turbina koja se koristi na srednjim i visokim pritiscima. Dijagonalna turbina je turbina sa rotirajućim lopaticama, čije su lopatice postavljene pod oštrim (45-60°) uglom u odnosu na os rotacije turbine. Ovakav raspored lopatica vam omogućava da povećate njihov broj (do 10-12 komada) i koristite turbinu na višim pritiscima. Dijagonalne turbine se koriste na visinama od 30 do 200 metara, natječući se pri niskom naponu sa klasičnim Kaplan turbinama, a na visokim udarima sa radijalno-aksijalnim turbinama. U poređenju sa ovim drugim, dijagonalne turbine imaju nešto veću efikasnost, ali su strukturno složenije i sklonije habanju.
hidrogenerator- električna mašina dizajnirana za proizvodnju električne energije u hidroelektrani. Tipično, hidrogenerator je sinhrona električna mašina sa istaknutim polovima vertikalnog dizajna, koju pokreće hidroturbina, iako postoje i horizontalni hidrogeneratori (uključujući hidrogeneratore kapsule).
Hidrogeneratori imaju relativno malu brzinu (do 500 o/min) i prilično veliki promjer (do 20 m), što prvenstveno određuje vertikalni dizajn većine hidrogeneratora, jer s horizontalnim dizajnom postaje nemoguće osigurati potrebnu mehaničku čvrstoću i krutost njihovih konstruktivnih elemenata.
Akumulacijske elektrane koriste reverzibilne hidrogeneratore (hidrogeneratori-motori), koji mogu i proizvoditi električnu energiju i trošiti je. Razlikuju se od konvencionalnih hidrogeneratora po posebnom dizajnu potisnog ležaja, koji omogućava rotaciju rotora u oba smjera.
Hidrogeneratori za hidroelektrane su posebno projektovani prema brzini i snazi hidroturbina za koje su namenjeni. Hidrogeneratori za veliku jediničnu snagu obično se postavljaju okomito na potisne ležajeve sa odgovarajućim ležajevima za vođenje. Obično su trofazni i dizajnirani su za standardnu frekvenciju. Sistem vazdušnog hlađenja je zatvoren, sa izmenjivačem toplote vazduh-voda.
3. Prednosti i nedostaci HE
Glavne prednosti hidroenergije su očigledne. Naravno, glavna prednost hidro resursa je njihova obnovljivost: opskrba vodom je praktično neiscrpna. Istovremeno, hidroresursi su znatno ispred ostalih vrsta obnovljivih izvora energije u razvoju i sposobni su da obezbede energiju velikim gradovima i čitavim regionima.
Osim toga, vrlo je jednostavno koristiti ovaj izvor energije, o čemu svjedoči duga istorija hidroenergetike. Na primjer, hidroelektrični generatori se mogu uključiti ili isključiti ovisno o potražnji.
Istovremeno, pitanje uticaja hidroenergije na životnu sredinu je prilično kontroverzno. S jedne strane, rad hidroelektrana ne dovodi do zagađenja prirode štetnim tvarima, za razliku od emisije CO 2 koju proizvode termoelektrane i mogućih akcidenata u nuklearnim elektranama, koje mogu imati globalne katastrofalne posljedice.
Ali u isto vrijeme, formiranje akumulacija zahtijeva plavljenje velikih površina, često plodnih, što uzrokuje negativne promjene u prirodi. Brane često blokiraju put ribama da se mrijeste, remete prirodni tok rijeka, dovode do razvoja stagnirajućih procesa, smanjuju sposobnost "samopročišćavanja" i stoga dramatično mijenjaju kvalitetu vode.
Cijena energije proizvedene u hidroelektranama je znatno niža nego u nuklearkama i termoelektranama, te su u mogućnosti brzo doći do radnog izlaznog režima nakon uključivanja, ali je njihova izgradnja skuplja.
Moderne tehnologije za proizvodnju hidroelektrične energije omogućavaju vam da dobijete prilično visoku efikasnost. Ponekad je dvostruko veći od konvencionalnih termoelektrana. Na mnogo načina, ova efikasnost je osigurana karakteristikama opreme hidroelektrana. Vrlo je pouzdan i jednostavan za korištenje.
Osim toga, sva korištena oprema ima još jednu važnu prednost. Ovo je dug vijek trajanja, što se objašnjava odsustvom topline u procesu proizvodnje. I zaista često ne morate mijenjati opremu, kvarovi se događaju izuzetno rijetko. Minimalni vijek trajanja hidroelektrane je oko pedeset godina. A na prostranstvima bivšeg Sovjetskog Saveza uspješno rade stanice izgrađene dvadesetih ili tridesetih godina prošlog stoljeća. Hidroelektranama se upravlja preko centralnog čvorišta, i kao rezultat toga, u većini slučajeva tamo radi malo ljudi.
Zaključak
hidroelektrična turbina cijena koštanja energije
Potencijal hidroenergije se može odrediti zbrajanjem svih riječnih tokova koji postoje na planeti. Proračuni su pokazali da je svjetski potencijal jednak pedeset milijardi kilovata godišnje. Ali ova vrlo impresivna brojka je samo četvrtina količine padavina koje godišnje padnu u cijelom svijetu.
Uzimajući u obzir uslove svake pojedine regije i stanje svjetskih rijeka, stvarni potencijal vodnih resursa je od dvije do tri milijarde kilovata. Ove brojke odgovaraju godišnjoj proizvodnji električne energije od 10.000 do 20.000 milijardi kilovata na sat.
Za razumijevanje potencijala hidroenergije, izraženog ovim brojkama, potrebno je uporediti dobijene podatke sa pokazateljima termoelektrana na naftu. Da bi proizvele ovoliku količinu električne energije, elektrane na naftu trebale bi oko četrdeset miliona barela nafte svaki dan.
Bez sumnje, hidroenergija u budućnosti ne bi trebala imati negativan utjecaj na okoliš ili ga svesti na minimum. Istovremeno, potrebno je postići maksimalno korištenje hidroresursa.
To shvaćaju mnogi stručnjaci, pa je stoga problem očuvanja prirodnog okoliša tijekom aktivne hidrotehničke izgradnje aktuelniji nego ikad. Trenutno je posebno važna tačna prognoza mogućih posljedica izgradnje hidrotehničkih objekata. Trebalo bi da odgovori na mnoga pitanja koja se tiču mogućnosti ublažavanja i prevazilaženja nepoželjnih ekoloških situacija koje mogu nastati tokom izgradnje. Osim toga, potrebna je komparativna procjena ekološke efikasnosti budućih hidroelektrana. Istina, implementacija ovakvih planova je još uvijek daleko, jer se danas ne provodi razvoj metoda za određivanje energetskog potencijala okoliša.
Spisak izvora
1. Neporozhny P.S., Obrezkov V.I.; "Uvod u specijalnost: hidroelektrana." ed. Moskva, 1982
Drobnis V.F. "Hidraulika i hidraulične mašine", ur. Moskva, 1987
hidroelektrana
Hidroelektrana (HE)- elektrana koja kao izvor energije koristi energiju vodenog toka. Hidroelektrane se obično grade na rijekama izgradnjom brana i akumulacija.
Za efikasnu proizvodnju električne energije u hidroelektranama neophodna su dva glavna faktora: zagarantovana opskrba vodom tijekom cijele godine i mogući veliki nagibi rijeke, pogodujući hidrogradnji kanjonske topografije.
Posebnosti
Princip rada
Princip rada hidroelektrane je prilično jednostavan. Lanac hidrauličnih konstrukcija osigurava potreban pritisak vode koja teče do lopatica hidraulične turbine, koja pokreće generatore koji proizvode električnu energiju.
Najveće hidroelektrane na svijetu
| Ime | snaga, GW |
Prosječno godišnje proizvodnja, milijardi kWh |
Vlasnik | Geografija |
|---|---|---|---|---|
| tri klisure | 22,40 | 100,00 | R. Jangce, Sandouping, Kina | |
| Itaipu | 14,00 | 100,00 | Itaipu Binacional | R. Parana, Foz do Iguacu, Brazil / Paragvaj |
| Guri | 10,30 | 40,00 | R. Caroni, Venecuela | |
| Churchill Falls | 5,43 | 35,00 | Newfoundland i Labrador Hydro | R. Churchill, Kanada |
| Tucurui | 8,30 | 21,00 | Eletrobras | R. Tocantins, Brazil |
Hidroelektrane u Rusiji
Od 2009. godine Rusija ima 15 hidroelektrana preko 1000 MW (u radu, dovršetku ili u izgradnji) i više od stotinu hidroelektrana manjeg kapaciteta.
Najveće hidroelektrane u Rusiji
| Ime | snaga, GW |
Prosječno godišnje proizvodnja, milijardi kWh |
Vlasnik | Geografija |
|---|---|---|---|---|
| HE Sayano-Shushenskaya | 2,56 (6,40) | 23,50 | JSC RusHydro | R. Yenisei, Sayanogorsk |
| Krasnojarsk HE | 6,00 | 20,40 | OJSC Krasnoyarskaya HE | R. Yenisei, Divnogorsk |
| Bratsk HE | 4,52 | 22,60 | OAO Irkutskenergo, RFBR | R. Angara, Bratsk |
| Ust-Ilimskaya HE | 3,84 | 21,70 | OAO Irkutskenergo, RFBR | R. Angara, Ust-Ilimsk |
| Bogučanska HE | 3,00 | 17,60 | OAO Bogučanska HE, OAO RusHydro | R. Angara, Kodinsk |
| Volzhskaya HPP | 2,58 | 12,30 | JSC RusHydro | R. Volga, Volžski |
| Zhigulevskaya HE | 2,32 | 10,50 | JSC RusHydro | R. Volga, Žigulevsk |
| Bureyskaya HE | 2,01 | 7,10 | JSC RusHydro | R. Bureya, pos. Talakan |
| Čeboksarska HE | 1,40 (0,8) | 3,31 (2,2) | JSC RusHydro | R. Volga, Novočeboksarsk |
| Saratovska HE | 1,36 | 5,7 | JSC RusHydro | R. Volga, Balakovo |
| Zeya HPP | 1,33 | 4,91 | JSC RusHydro | R. Zeya, Zeya |
| Nizhnekamsk HE | 1,25 (0,45) | 2,67 (1,8) | OJSC "Generativna kompanija", OJSC "Tatenergo" | R. Kama, Naberežni Čelni |
| Zagorsk PSP | 1,20 | 1,95 | JSC RusHydro | R. Kunya, pos. Bogorodskoe |
| Votkinskaya HE | 1,02 | 2,60 | JSC RusHydro | R. Kama, Čajkovski |
| Chirkeyskaya HE | 1,00 | 2,47 | JSC RusHydro | R. Sulak, selo Dubki |
napomene:
Ostale hidroelektrane u Rusiji
Pozadina razvoja hidrotehnike u Rusiji
U sovjetskom periodu energetskog razvoja, naglasak je stavljen na posebnu ulogu jedinstvenog nacionalnog ekonomskog plana za elektrifikaciju zemlje - GOELRO, koji je odobren 22. decembra 1920. godine. Ovaj dan je u SSSR-u proglašen profesionalnim praznikom - Dan energetičara. Poglavlje plana posvećeno hidroenergetici nazvano je "Elektrifikacija i vodna energija". Istaknuto je da hidroelektrane mogu biti ekonomski korisne, uglavnom u slučaju složene upotrebe: za proizvodnju električne energije, poboljšanje uslova plovidbe ili melioraciju zemljišta. Pretpostavljalo se da će u roku od 10-15 godina biti moguće izgraditi hidroelektrane u zemlji ukupne snage 21.254 hiljade konjskih snaga (oko 15 miliona kW), uključujući i evropski dio Rusije - kapaciteta 7.394, u Turkestanu - 3020, u Sibiru - 10.840 hiljada KS Planirana je izgradnja HE snage 950.000 kW u narednih 10 godina, ali je u budućnosti planirana izgradnja deset HE ukupne radne snage prvih faza od 535.000 kW.
Iako je već godinu dana ranije, 1919. godine, Vijeće rada i odbrane priznalo je izgradnju hidroelektrana Volhov i Svir kao objekte od odbrambenog značaja. Iste godine počele su pripreme za izgradnju Volhovske HE, prve od hidroelektrana izgrađenih prema planu GOELRO.
Međutim, i prije izgradnje Volhovske HE, Rusija je imala prilično bogato iskustvo u industrijskoj hidrauličnoj gradnji, uglavnom od strane privatnih kompanija i koncesija. Podaci o ovim HE izgrađenim u Rusiji tokom poslednje decenije 19. veka i prvih 20 godina 20. veka prilično su razbacani, kontradiktorni i zahtevaju posebna istorijska istraživanja.
Najpouzdanije je da je prva hidroelektrana u Rusiji bila hidroelektrana Berezovskaya (Zyryanovskaya), izgrađena u Rudnom Altaju na rijeci Berezovki (pritoci rijeke Bukhtarme) 1892. godine. Bila je to četveroturbina ukupnog kapaciteta 200 kW i bila je namijenjena za obezbjeđivanje električne energije za odvodnju rudnika iz rudnika Zyryanovsky.
HE Nygrinskaya, koja se pojavila u Irkutskoj provinciji na rijeci Nygri (pritoci rijeke Vacha) 1896. godine, također tvrdi da je prva. Energetska oprema stanice sastojala se od dvije turbine sa zajedničkim horizontalnim vratilom, koje su rotirale tri dinama od 100 kW. Primarni napon je konvertovan pomoću četiri trofazna strujna transformatora do 10 kV i prenošen preko dva visokonaponska voda do susjednih rudnika. To su bili prvi visokonaponski dalekovodi u Rusiji. Jedna linija (dužine 9 km) položena je kroz Goltsy do rudnika Negadanny, druga (14 km) - uz dolinu Nygri do ušća izvora Sukhoi Log, gdje je tih godina radio rudnik Ivanovsky. U rudnicima je napon transformisan na 220 V. Zahvaljujući struji iz HE Nygrinskaya, u rudnicima su postavljeni električni liftovi. Osim toga, elektrificirana je rudarska željeznica, koja je služila za izvoz otpadnih stijena, čime je postala prva elektrificirana željeznica u Rusiji.
Prednosti
- korišćenje obnovljive energije.
- veoma jeftina struja.
- rad nije praćen štetnim emisijama u atmosferu.
- brz (u odnosu na CHP/TPP) pristup režimu radne snage nakon uključivanja stanice.
Nedostaci
- plavljenje obradivog zemljišta
- gradnja se izvodi samo tamo gdje postoje velike rezerve vodne energije
- na planinskim rijekama opasni su zbog visoke seizmičnosti područja
- smanjeno i neregulisano ispuštanje vode iz akumulacija tokom 10-15 dana (do njihovog izostanka), dovode do restrukturiranja jedinstvenih ekosistema poplavnih ravnica u celom koritu, kao rezultat, zagađenja reke, smanjenja lanaca ishrane, smanjenja broja riba , eliminacija vodenih beskičmenjaka, povećana agresivnost komponenti mušica (mušice) zbog pothranjenosti u stadiju larve, nestanak mjesta za gniježđenje mnogih vrsta ptica selica, nedovoljna vlaga u tlu poplavne ravnice, negativne sukcesije biljaka (iscrpljenost fitomasa), i smanjenje protoka nutrijenata u okeane.
Velike nesreće i incidenti
Bilješke
vidi takođe
| hidroelektrana u Vikirječniku | |
| hidroelektrana na Wikimedia Commons |
Linkovi
- Mapa najvećih hidroelektrana u Rusiji (GIF, podaci iz 2003.)
| Industries | |
|---|---|
| Elektroprivreda | Nuklearna (NPP) | Vjetar (WPP) | Hidroenergija (HE) | Termalni (TPP) | Geotermalna | Vodik | Solarna energija | Wave | plima (PES) |
| Gorivo | Gas | Ulje | Treset | Ugalj | Rafinerija nafte | prerada gasa |
| Crna metalurgija | Vađenje rudnih sirovina | Vađenje nemetalnih sirovina | Proizvodnja crnih metala | Proizvodnja cijevi | Proizvodnja elektroferolegura | Coca Cola | Sekundarna obrada crnih metala | Proizvodnja hardvera |
| Obojena metalurgija | Proizvodnja: aluminijum | glinica | soli fluora | nikal | bakar | dovesti | cink | tin | kobalt | antimon | volfram | molibden | živa | titanijum | magnezijum | sekundarni obojeni metali | rijetki metali | Industrija tvrdih legura vatrostalnih i toplotno otpornih metala | Vađenje i obogaćivanje ruda rijetkih metala |
| Inženjering i obrada metala |
Heavy | Željeznica | Brodogradnja | Popravka brodova | Avijacija | Popravka aviona | Raketa | Traktor | Automobili | Alat mašina | Chemical | Poljoprivredna | Elektrotehnički | Instrumentacija | Precise | Obrada metala |
| Hemijski | Rudarsko-hemijski | Osnovna hemija | Boje i lakovi | Industrija kućne hemije | Proizvodnja sode | Proizvodnja đubriva | Proizvodnja hemijskih vlakana i niti | Proizvodnja sintetičkih smola |
| Hemijsko-farmaceutski | |
| petrohemijska | Guma | Guma-azbest |
| Rafinerija nafte | |
| Lesnaya (kompleksi) |
Šuma | Obrada drveta (Pilana, Drvene ploče, Namještaj) | Celuloza i papir | Hemikalija za drvo |
| građevinski materijal | Cement | Armirani beton i betonske konstrukcije | Zidni materijali | nemetalni građevinski materijali |
| Staklo | |
| Porcelan-fajansa | |
| Light | Tekstil | Šivanje | Tannery | Krzno | cipela |
| Tekstil | Pamuk | Vunena | Posteljina | Svila | Sintetičke i umjetne tkanine | Konopljina juta |
| hrana | Šećer | Pekara | Ulje-masno | Maslac i sir | Riba | Mliječni proizvodi | Meso | Konditorski proizvodi | Alkohol | Makaroni | Pivo i bezalkoholna pića | Vinarija | Mlin za brašno | Konzerviranje | Duhan | Sol | voće i povrće |
| Energija struktura po proizvodima i industrijama |
|||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Elektroprivreda: struja |
| ||||||||||||||||||||||||||