Breve descripción del funcionamiento de la central hidroeléctrica. Obra de la central hidroeléctrica Geografía

Las centrales hidroeléctricas forman parte del complejo hidroeléctrico. Un complejo hidroeléctrico es un conjunto de estructuras hidráulicas que aseguran el uso de los recursos hídricos para la generación de energía eléctrica, abastecimiento de agua, riego, así como protección contra inundaciones, mejorando las condiciones para la navegación, piscicultura, recreación, etc.

Composición y finalidad de las estructuras HPP. Si la tarea principal de crear un complejo hidroeléctrico es generar electricidad, generalmente se le llama central hidroeléctrica o instalación hidroeléctrica. En el complejo de estructuras del complejo hidroeléctrico, se distinguen las estructuras principales y auxiliares. Para garantizar la producción de trabajos de construcción e instalación durante el período de construcción, se erigen estructuras temporales.

Las principales estructuras, dependiendo de las funciones realizadas, se dividen en:

estructuras de agua y drenaje, diseñados, según el esquema de la central hidroeléctrica, para crear un embalse, total o parcial de la cabecera de la central hidroeléctrica, pasar los costos de operación a la parte inferior, incluidas las inundaciones (incluyendo presas y vertederos de varios tipos), así como como para la descarga de hielo, aguanieve, lavado de sedimentos (incluyendo para estos fines en algunos casos dispositivos especiales). En los ríos de aguas altas, las descargas máximas de inundación pueden alcanzar los 100 mil m3/s o más. Entonces, en la central hidroeléctrica más grande del mundo "Tres Gargantas" en el río. Las instalaciones hidroeléctricas de Yangtze (China) están diseñadas para permitir la inundación máxima de diseño de 102,5 mil m3/s en la FPU, en la CH Cheboksarskaya en el Volga el caudal máximo de diseño con una seguridad del 0,01% es de 48 mil m3/s, en Dneproges - 25,9 mil m3 /s.

Instalaciones eléctricas diseñadas para generar energía eléctrica y entregarla al sistema eléctrico e incluir tomas de agua; conductos que suministran agua desde aguas arriba a las turbinas hidráulicas en el edificio HPP y que desvían agua desde el edificio HPP hacia aguas abajo; Edificios HPP con equipos de potencia (turbinas hidráulicas, generadores hidráulicos, transformadores, etc.), mecánicos, de manipulación, equipos auxiliares, sistema de control; Dispositivos de distribución abiertos (ORU) o cerrados (ZRU) para recibir y distribuir electricidad al sistema eléctrico, así como el apagado de emergencia de las líneas eléctricas.

Instalaciones de navegación y rafting de madera diseñadas para pasar barcos, balsas a través del complejo hidroeléctrico e incluyen esclusas, elevadores de barcos con canales de entrada y salida, botes, etc.

Tomas de agua para riego, abastecimiento de agua, proporcionando el suministro de agua necesario e incluyendo tomas de agua, estaciones de bombeo, etc.

Estructuras de paso y protección de peces diseñadas para pasar especies de peces de paso a zonas de desove río arriba y en la dirección opuesta, e incluyendo pasos de peces y elevadores de peces.

Instalaciones de transporte diseñadas para conectar las estructuras del complejo hidroeléctrico entre sí, así como para pasar carreteras y vías férreas a través de ellas, e incluyendo puentes, carreteras y vías férreas, etc.

Dependiendo de las condiciones naturales de ubicación del complejo hidroeléctrico (hidrológicas, topográficas, geológicas, climáticas), el esquema para crear presión, el tipo de central hidroeléctrica, algunas de las estructuras principales del complejo hidroeléctrico se pueden combinar entre sí. (por ejemplo, edificios de aliviadero de una central hidroeléctrica, donde el edificio de la central hidroeléctrica se combina con un aliviadero).

Las estructuras auxiliares están diseñadas para proporcionar las condiciones necesarias para el funcionamiento normal del complejo hidroeléctrico y el trabajo del personal de mantenimiento e incluyen edificios administrativos, sistemas de abastecimiento de agua, sistemas de alcantarillado, etc.

Las estructuras temporales necesarias para la producción de trabajos de construcción e instalación se pueden dividir en dos grupos.

El primer grupo incluye estructuras que aseguran el flujo del río durante la construcción, sorteando pozos y estructuras en construcción y protegiéndolas de inundaciones e incluyendo canales de construcción, conductos, túneles, presas, sistemas de reducción de agua, etc.

El segundo grupo incluye empresas auxiliares de producción, incluyendo plantas de hormigón con depósitos de cemento, áridos para hormigón, armaduras, carpintería y talleres mecánicos, bases de mecanización y autotransporte, depósitos, caminos temporales, sistemas temporales de suministro de energía, comunicaciones, suministro de agua, etc.

En muchos casos, parte de las estructuras temporales una vez finalizada la construcción se utiliza durante la operación de la HPP. Así, a partir de las estructuras del primer grupo, la construcción de canales y túneles puede incluirse total o parcialmente en los aliviaderos o conducciones de centrales hidroeléctricas, y dinteles en la estructura de presas.

Las estructuras del segundo grupo pueden ser utilizadas total o parcialmente como infraestructura inicial de complejos productivos territoriales basados ​​en centrales hidroeléctricas.

Para garantizar un funcionamiento fiable y duradero de las centrales hidroeléctricas en condiciones de funcionamiento, teniendo en cuenta el uso integrado, para lograr el máximo efecto económico mediante la reducción de costes, la reducción del tiempo de construcción y la aceleración de la puesta en servicio de las unidades hidroeléctricas, es importante elegir un diseño racional y tipos de estructuras basadas en condiciones naturales, parámetros de embalses y centrales hidroeléctricas, modos de operación.

Teniendo en cuenta los largos períodos de construcción de las grandes centrales hidroeléctricas, que alcanzan los 5-10 años, generalmente se prevé construir estructuras y poner en operación las unidades hidroeléctricas en etapas con estructuras sin terminar, bajas presiones, lo que aumenta la eficiencia económica.

Los HPP y los PSPP se dividen en:

Según el método de creación de presión, basado en los esquemas básicos para el aprovechamiento de la energía hidráulica en las UHE, la ubicación del edificio de la UHE como parte de las estructuras: UHE con edificios de pasada; HPP con edificios de presas; HPP de desvío.

En términos de capacidad instalada (para plantas de bombeo de almacenamiento en términos de potencia en modo generador) para: potente: más de 1000 MW, potencia media de 30 a 1000 MW, potencia baja: menos de 30 MW.

Por altura (máxima): alta presión - más de 300 m, media presión - de 30-50 a 300 m, baja presión - menos de 30-50 m.

Las centrales hidroeléctricas con edificios de canal se utilizan generalmente en ríos planos sobre cimientos blandos y rocosos con saltos de hasta 50 m y se caracterizan por el hecho de que los edificios de las centrales hidroeléctricas forman parte del frente de presión y perciben la presión del agua desde el lado de aguas arriba. El complejo de estructuras HPP por lo general incluye estructuras de hormigón, incluido el edificio HPP, la presa del vertedero y la esclusa de envío, y las presas de tierra, que forman la mayor parte del frente de presión. En muchos casos, los edificios de pasada de las centrales hidroeléctricas se combinan con aliviaderos. El uso de edificios combinados de pasada en las centrales hidroeléctricas de Kievskaya, Kanevskaya, Dniésterskaya (Ucrania), Plyavinskaya (Letonia), Saratovskaya (Rusia) y varias otras hizo posible abandonar las presas de hormigón con vertedero, reducir el frente de hormigón estructuras y obtener importantes ahorros. La elección del diseño general de estructuras HPP con edificios de pasada utilizados en ríos de aguas altas, donde las descargas de inundación estimadas durante el período de construcción pueden alcanzar 10-20 mil m3 / s, está significativamente influenciada por el esquema para omitir descargas de los ríos durante el período de construcción.

En función de la ubicación de las estructuras de hormigón de la UHE, se distinguen las siguientes disposiciones (Fig. 4.1):

Trazado costero y de llanuras aluviales.

Dichos trazados se distinguen por el hecho de que las principales estructuras de hormigón (edificio de la central hidroeléctrica, presa del aliviadero, etc.) se ubican fuera del cauce del río, su excavación está protegida por ataguías y durante su construcción se repercuten los costos de construcción, incluidas las inundaciones. a lo largo del cauce del río. Cuando se levantan estructuras de hormigón, el canal se bloquea con una presa ciega, la mayoría de las veces de tierra, y los caudales del río pasan a través de estructuras de hormigón. Con una disposición de costa, la altura de los dinteles es menor, y cuando el foso se encuentra dentro de la zona de costa que no se inunda durante el periodo de construcción, no hay necesidad de dinteles. Una desventaja significativa del diseño costero es la necesidad de realizar grandes volúmenes de movimiento de tierras para la excavación en el pozo, canales de entrada y salida. Con una disposición en plano de inundación, el foso de estructuras de hormigón se sitúa en el plano de inundación más próximo al cauce, lo que provoca, por un lado, un aumento de la altura de los dinteles que cierran el foso, y, por otro, una disminución en la cantidad de trabajo de excavación.

Arreglo de canales. Con este arreglo se colocan estructuras de hormigón en el cauce del río. En este caso, se utilizan los siguientes esquemas para su construcción:

En un foso, vallado con ataguías, con paso de los costes de construcción por un canal practicado en la orilla.

En dos (rara vez en tres) etapas, cuando parte del canal se cerca con puentes y se levantan estructuras de hormigón de la primera etapa, y los costos de construcción se transfieren a la otra parte del canal. Cuando se levantan las estructuras de la 1ra etapa, el caudal del río pasa a través de ellas, y la otra parte del cauce se protege con puentes y se levantan las estructuras de concreto de la 2da etapa.

Diseño mixto. Con esta disposición, las estructuras de hormigón se colocan en parte en el canal y en la orilla (en la planicie de inundación) o en el canal en todo su ancho y en parte en la orilla (en la planicie de inundación).

La elección de la opción de diseño de la HPP en cada caso específico está determinada por las condiciones naturales del sitio de la HPP, la provisión de condiciones operativas favorables, la reducción del tiempo de construcción, el costo del complejo hidroeléctrico y se realiza sobre la base de un análisis técnico y económico. comparación de opciones.

Como ejemplo, en la fig. 4.2 muestra el diseño de la HPP de Kyiv. Las estructuras de hormigón ubicadas en la margen derecha incluyen: un edificio de UHE de pasada con 20 unidades hidroeléctricas capsulares horizontales con una capacidad instalada total de 360 ​​MW con una producción anual promedio de 640 millones de kWh por año, combinado con vertederos superficiales, un cerradura de una sola cámara. La presa de tierra que bloquea el canal y la presa de la margen izquierda tienen una longitud total de unos 54 km. La altura máxima de la UHE es de 11,8 m, la calculada de 7,6 m, el caudal máximo de inundación calculado a través de las instalaciones de la UHE es de 14,8 mil m3/s y el caudal específico máximo en el rompeolas de 90 m3/s. En las condiciones de una base arenosa, para garantizar el funcionamiento confiable del edificio de pasada de la UHE, se proporcionan medidas impermeables, que incluyen una pendiente arcillosa, una cortina de tablestacas debajo de la losa de cimentación del edificio de la UHE, detrás de la cual se el drenaje está dispuesto, conectado a la corriente abajo. Para evitar la peligrosa erosión del fondo durante la operación de la central hidroeléctrica y el paso de las crecidas aguas abajo, se realizó una sujeción que incluyó un rompeaguas y una plataforma de losas de hormigón armado con un espesor de 2,5 a 1,5 m y una cuchara llena de roca que, si se forma un embudo de erosión, evitará una mayor erosión.

El complejo de instalaciones incluye la PSP de Kyiv, ubicada a orillas del embalse de Kyiv, a 3,5 km de la HPP.

Las UHE con edificios de presa se construyen sobre ríos planos y de montaña, principalmente sobre cimientos rocosos con saltos de 30 a 300 m, y se caracterizan por el hecho de que el edificio de la UHE se ubica detrás de la presa.

La longitud de los conductos de presión y el diseño del edificio HPP dependen del tipo, la altura y otros parámetros de la presa, las condiciones naturales del sitio.

En las condiciones de los ríos de tierras bajas, el diseño de las UHE con edificios de presa es similar a los diseños con edificios de pasada y se diferencia de ellos en que hay una presa de hormigón con una toma de agua y tuberías forzadas (presa de la estación) frente a la presa. del edificio, separado del edificio de la UHE por una junta de dilatación. Un ejemplo interesante de tal diseño es el Dneproges (Fig. 4.3).

Después de la construcción de la central hidroeléctrica de Kremenchug con un embalse con una capacidad útil de 9 km3, que proporciona una regulación estacional de la escorrentía del Dniéper, el caudal máximo de inundación estimado del Dneproges en condiciones de caudal regulado disminuyó de 40 a 25,9 mil m3 / s, por lo que se liberaron parte de los aliviaderos (tramos) de la presa, lo que permitió utilizarlos como tomas de agua del segundo edificio de la UHE con una capacidad total de 888 MW y aumentar la capacidad total de los Dneproges a 1595 megavatios. El agua se suministra a cada turbina desde dos tramos (entradas de agua) a través de dos tuberías de presión de hormigón armado, soportadas por una presa y separadas del edificio de la HPP por una junta de dilatación.

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Arroz. 4.3. Dneproges: a - plan; b, c - sala de turbinas de HPP-1 y HPP-2, respectivamente; 1 - Edificio HPP-1; 2 - presa de gravedad; 3 - Edificio HPP-2; 4 - puerta de enlace

A presiones más altas, generalmente en las condiciones de los ríos de montaña, el diseño de las centrales hidroeléctricas con presas de hormigón y presas hechas de materiales del suelo tiene características.

Los trazados con presas de hormigón, por lo general, se realizan en canal o mixtos con la colocación del edificio HPP detrás de una presa de gravedad, de contrafuerte o de arco y se caracterizan por la ubicación de conductos de presión en el cuerpo de la presa, en su parte superior. o aguas abajo (Fig. 4.4). La estructura del complejo hidroeléctrico incluye una presa de estación con un edificio de presa de una central hidroeléctrica, una presa de aliviadero y presas ciegas, que pueden ser de hormigón y de materiales de suelo.

En tramos estrechos, hay dificultades con la colocación del edificio de la central hidroeléctrica y el aliviadero. En estos casos, el aliviadero se puede realizar por separado en la orilla (por ejemplo, la CH Chirkeyskaya) o en forma de aliviadero de superficie ubicado en el piso de la central hidroeléctrica cerca del edificio de la presa (por ejemplo, la CH Toktogulskaya). . Es extremadamente raro que la sala de turbinas de una central hidroeléctrica esté ubicada en el cuerpo de una presa (por ejemplo, la central hidroeléctrica de Monteinar en Francia, donde se encuentra la sala de turbinas con cuatro unidades hidráulicas con una capacidad total de 320 MW en una cavidad dentro de una presa de arco-gravedad de 153 m de altura y 210 m de largo en la coronación, y el vertedero superficial está en las presas laterales aguas abajo). Dichos edificios empotrados, colocados en una cavidad dentro de una presa de hormigón (ver Fig. 4.4, d), constituyen un grupo separado y pertenecen condicionalmente a los edificios de la presa.

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GRAMO

Arroz. 4.4. Diseños de HPP con edificios de presas y presas de hormigón: a - diseño de canales - HPP "Three Gorges": 1 - presa de aliviadero; 2 - presas de la estación de la orilla izquierda y de la orilla derecha y edificios HPP; 3 - ascensor de barcos; 4 - puerta de enlace de dos líneas; b - disposición mixta - UHE Itaipú: 1 - represa del margen izquierdo de materiales de suelo; 2 - canal para omitir los costos de construcción; 3 - aliviadero temporal; 4 - puente inferior; 5 - Edificio HPP; 6 - puente superior; 7 y 8 - presa de hormigón; 9 - aliviadero; 10 - presa de la margen derecha hecha de materiales del suelo; c - opciones para la ubicación de conductos de presión de HPP con un edificio de presa; d - opción con edificio incorporado

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Arroz. 4.5. HPP de Krasnoyarsk: a - plan; b - sección transversal de la presa de la estación y del edificio de la UHE; 1 - Edificio HPP; 2 – presa de la estación; 3 - presa de aliviadero; 4–7 – presas ciegas; 8 - plataforma de montaje; 9 y 10 - rutas de envío aguas arriba y aguas abajo; 11 - dispositivo rotatorio; 12 - cámara de barco; 13 - muro de protección contra olas

En tramos relativamente amplios, la construcción se suele realizar en dos fases con la construcción de una presa aliviadero de hormigón (o parte de la presa) en primer lugar y el paso de los costes de construcción por el cauce estrecho, y tras su taponamiento, en el segundo. segundo turno - a través de las aberturas del aliviadero en la presa del aliviadero construido y la finalización de la construcción de instalaciones hidroeléctricas.

En secciones estrechas, para pasar los costos de construcción, se está construyendo un túnel de construcción que, en condiciones de operación, puede usarse para construir un aliviadero de inundaciones.

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Arroz. 4.6. CH Chirkeyskaya: a – sección transversal; b - plano; 1 - presa; 2 - toma de agua; 3 - conductos de presión; 4 - Edificio HPP; 5 - túnel de acceso; 6 - aliviadero operativo, combinado con un túnel de construcción

Ejemplos de centrales hidroeléctricas con construcción de represas en un alineamiento relativamente amplio son la central hidroeléctrica "Three Gorges" más grande del mundo con una capacidad de 18,2 millones de kW (ver Fig. 4.4, a), la central hidroeléctrica de Itaipu con una capacidad de 12,6 millones de kWh, (ver Fig. 4.4, b), Sayano-Shushenskaya HPP con una capacidad de 6,4 millones de kW, Krasnoyarsk HPP con una capacidad de 6 millones de kW con una producción anual promedio de 20,4 mil millones de kWh. Las estructuras de la UHE Krasnoyarsk incluyen una presa de gravedad con una longitud de 1065 m y una altura máxima de 125 m (Fig. 4.5), que consta de una estación y presas ciegas, una presa de aliviadero, que asegura el paso de un flujo de inundación de 14,6 mil m3/s (teniendo en cuenta la transformación de la crecida en embalse cuando el nivel es forzado), así como un elevador de naves.

Un ejemplo de una central hidroeléctrica con una presa construida en una alineación estrecha es la central hidroeléctrica Chirkey con una capacidad de 1,0 millones de kW con una presa arqueada con una longitud de cresta de 333 m y una altura máxima de 233 m y con una disposición en dos filas de unidades hidráulicas en el edificio (Fig. 4.6). En la margen izquierda, se realizó un aliviadero operativo de túnel, diseñado para pasar un caudal de crecida de 3,5 mil m3/s.

En la HPP Toktogul con una capacidad de 1,2 millones de kW con un edificio de presa en una alineación estrecha con una disposición de dos filas de unidades hidráulicas en el edificio HPP y una presa de gravedad con una altura máxima de 216 m, conductos de presión HPP y un profundo aliviadero se ubican en el cuerpo de la presa, y un aliviadero superficial se ubica en la cara inferior de la presa (Fig. 4.7).

En secciones estrechas con presas de hormigón y de materiales de suelo, se pueden utilizar diseños con un edificio HPP costero y subterráneo.

Los diseños principales de las HPP con presas hechas de materiales del suelo se muestran en la fig. 4.8. En este caso, el edificio HPP se puede ubicar directamente detrás de la presa (a) o se utilizan los diseños más utilizados con el edificio HPP en tierra (b) y subterráneo (c).

Para diseños de HPP con presas hechas de materiales de suelo, la ubicación costera de aliviaderos operativos para pasar los flujos de inundación es típica: en forma de aliviadero de superficie costera con un flujo rápido o aliviadero de túnel. Los túneles de construcción se utilizan comúnmente para evitar los costos de construcción.

Un complejo de instalaciones hidroeléctricas, que incluye una toma de agua, conductos, un edificio de la central hidroeléctrica, hecho fuera de la presa, se denomina unidad de estación de presión (NSU) de la central hidroeléctrica.

Un ejemplo de una central hidroeléctrica de alta presión con un edificio de presa y una presa hecha de materiales de tierra es la central nuclear Nurek con una capacidad de 2,7 millones de kW con una producción anual promedio de 11,2 mil millones de kWh por año (Fig. 4.9). El agua se suministra a las turbinas desde entradas de agua tipo torre mediante túneles de presión. Para agilizar la puesta en marcha de la UHE, las tres primeras unidades hidroeléctricas se operaron a presión reducida, cuando la presa se construyó solo a una altura de 143 m (con una altura de diseño de 300 m), para lo cual se realizó una toma de agua temporal y un se hizo el túnel. Durante el período de construcción, el flujo del río pasaba a través de tres hileras de túneles de construcción ubicados en la margen izquierda. Las descargas de inundación durante el período de operación (descarga máxima 5,4 mil m3/con una probabilidad de 0,01%) son canalizadas a través de un aliviadero de túnel conectado al tramo final del túnel de construcción del tercer nivel.

Las centrales hidroeléctricas de desvío se utilizan en una amplia gama de alturas, que van desde unos pocos metros en pequeñas centrales hidroeléctricas hasta 2000 m (la Reisseck HPP en Austria tiene una altura de 1767 m), y generalmente se construyen en áreas montañosas y al pie de las colinas.

La central hidroeléctrica con desviación por gravedad se puede utilizar con fluctuaciones menores en el nivel del agua en el embalse. En tales HPP, el agua se suministra desde una toma de agua a un canal de desvío que corre a lo largo de la costa (en condiciones topográficas y geológicas apropiadas) oa un túnel de desvío sin presión.

La central hidroeléctrica con desviación de presión se utiliza para fluctuaciones grandes y pequeñas en el nivel del agua en el embalse. En tales HPP, el agua se suministra desde una toma de agua a una tubería de desviación de presión ubicada en la superficie, oa un túnel de desviación de presión (Fig. 4.10). Las estructuras de una central hidroeléctrica de desvío, así como de una central hidroeléctrica con un esquema de derivación de represa (combinado), en el que la presión es creada por una represa y un desvío (ver 2.4), incluyen:

La unidad de cabecera, que está diseñada para crear remanso en el río y dirigir el caudal a la derivación, así como para limpiar el agua de sedimentos, basura, en algunos casos de hielo, lodos, consta de una presa, un aliviadero, un agua instalaciones de toma, un sumidero, lavado y descarga de hielo.

Las cabeceras con presas de baja presión, generalmente construidas sobre ríos de montaña, tienen embalses de volumen limitado, por lo que se toman medidas para evitar su llenado con sedimentos. Para ello, como parte del complejo hidroeléctrico, se construye una presa vertedero de hormigón dotada de compuertas con un umbral bajo y un ancho de frente de vertedero suficiente, que asegura el lavado de sedimentos cuando faltan caudales de crecida. Con una gran cantidad de sedimentos en suspensión en el agua, que pueden provocar una rápida abrasión de la parte de flujo de las turbinas hidráulicas, los tanques de sedimentación están dispuestos en forma de cámara en la que, con una disminución en el caudal, las partículas en suspensión se depositan para la parte inferior y luego se quitan.

La parte ciega de la presa puede ser de hormigón o materiales de tierra. La toma de agua puede combinarse con un dique o hacerse en la orilla.

Los embalses suelen llevar a cabo una regulación diaria y se caracterizan por una pequeña profundidad de descenso, lo que permite realizar derivaciones tanto de flujo libre como de presión.

Las unidades de cabecera con presas de media y alta presión se caracterizan por un gran volumen del embalse (con posibilidad de sedimentación dentro del volumen muerto) y un descenso importante del embalse durante la regulación estacional o de largo plazo del caudal. En este sentido, las tomas de agua son profundas, y la derivación es a presión.

Las presas pueden ser de hormigón (de gravedad, de contrafuerte, de arco) con aliviadero y, en muchos casos, toma de agua de una central hidroeléctrica, así como de materiales locales con aliviadero y toma de agua situada fuera del cuerpo de la presa.

Los conductos y estructuras derivados en su recorrido (derivación), que abastecen de agua al nodo de la estación, se dividen en presurizados (túneles, tuberías) y no presurizados (canales, túneles), a lo largo de cuyo recorrido pueden aliviaderos, sifones y otras estructuras. convenir.

El nodo de estación incluye, en caso de desvío sin presión, una balsa de presión con antecámara, toma de agua, vertedero de emergencia y, independientemente del tipo de derivación, estructuras comunes: compuertas de turbina, si es necesario con tanque de compensación , edificio de una central eléctrica, conductos de desvío en forma de canal o túnel (a presión o sin presión), dispositivo de distribución.

Como parte del nodo de la estación, los edificios HPP son a cielo abierto, subterráneos y, con menos frecuencia, semisubterráneos.

Un ejemplo típico de una CH de derivación de presa es la CH de Inguri (Georgia) con una capacidad de 1,3 millones de kW (Fig. 4.11), cuya unidad principal incluye una presa en arco de 271 m de altura con un aliviadero de inundación diseñado para un caudal de 1900 m3/s. El embalse tiene un volumen útil de 0,68 km3 con una profundidad de vaciado de 70 m.De una toma de agua profunda, diseñada para un caudal de 450 m3/s, parte un túnel de presión de desvío de 9,5 m de diámetro y 15,3 de longitud. kilómetros La unidad de la estación HPP incluye un tanque de compensación tipo pique, una sala de válvulas de mariposa, conductos de turbinas de túnel, un edificio HPP subterráneo, un túnel de flujo libre de descarga y un canal con una longitud total de 3,2 km.

La altura estática total de la UHE Inguri, igual a 409,5 m, se forma a partir de la presión creada por la presa (226 m) y la derivación (183,5 m). La altura de diseño es de 325 m y la producción anual promedio es de 5.400 millones de kWh por año.

Tipos de edificios HPP y sus principales elementos. El edificio HPP es una estructura hidráulica en la que, con la ayuda de energía hidráulica, eléctrica, hidromecánica, equipos auxiliares, sistemas de control, la energía mecánica del agua se convierte en electricidad transmitida al sistema de energía a los consumidores. Al mismo tiempo, la operación confiable, la fuerza y ​​​​la estabilidad del edificio HPP bajo la acción de cargas externas (presión hidrostática e hidrodinámica, presión de filtración, temperatura, efectos sísmicos, etc.), así como las cargas de la operación del equipo de proceso, debe estar asegurado.

El tipo y las soluciones de diseño de los edificios HPP están determinados por el diseño general de las estructuras HPP y los principales equipos de energía. En función de la presión y las condiciones de trabajo, en los edificios de la UHE se instalan turbinas de álabes rotativos, axiales, radial-axiales, diagonales y de cangilones.

La parte inferior del edificio, donde se encuentra la ruta de flujo, incluida la cámara espiral, la tubería de succión, el equipo de turbina y una serie de sistemas tecnológicos, se denomina parte agregada, y la parte superior del edificio con la estructura superior, donde se encuentra la sala de máquinas con hidrogeneradores y equipos de grúas, así como transformadores de potencia, equipos de grifería de toma de agua (en edificios de pasada), reparación de compuertas de tuberías de succión y otros equipos tecnológicos - el supraárido parte.

El diseño y las dimensiones del edificio HPP en planta y altura, la penetración en la base se ven significativamente afectados por las dimensiones de la unidad hidráulica, la cámara en espiral (turbina) y la tubería de succión, la penetración del eje del impulsor de la turbina hidráulica bajo el nivel de aguas residuales y el número de unidades hidráulicas. Como regla general, se instalan dos o más unidades hidroeléctricas en el edificio de la central hidroeléctrica (por ejemplo, en el edificio de la central hidroeléctrica Saratovskaya - 23 unidades hidroeléctricas, la central hidroeléctrica Kanevskaya - 24 unidades hidroeléctricas), rara vez - una unidad hidroeléctrica, ya que cuando se repara, el HPP deja de funcionar por completo.

La estructura del edificio HPP incluye un sitio de instalación, donde se lleva a cabo la instalación de unidades hidroeléctricas y su reparación durante la operación. El sitio de montaje también alberga parte de los sistemas auxiliares.

Los edificios HPP de unidades múltiples, que tienen una longitud considerable, están divididos en secciones separadas por juntas de expansión: temperatura-sedimentaria con una base blanda, temperatura con una base rocosa. Así, el edificio de la CH Volzhskaya con una capacidad de 2530 MW con 22 unidades hidroeléctricas se divide en secciones de 60 m de largo, cada una de las cuales alberga dos bloques agregados con turbinas de paletas rotativas con un diámetro de impulsor de 9,3 m (con una cabeza de diseño de 19 m y una potencia de 115 MW).

El bloque de la plataforma de montaje también suele estar separado del edificio por una costura.

La parte agregada del edificio HPP se caracteriza por una considerable masividad. Percibe la presión hidrostática e hidrodinámica en la trayectoria del flujo, las cargas de los equipos y las estructuras aguas arriba del edificio y las transfiere a la base. Las condiciones geológicas tienen un impacto significativo en el diseño de la parte agregada del edificio. Entonces, con una base rocosa, se facilita mucho. En la parte agregada del edificio hay sistemas de suministro de agua técnica, drenaje de la parte que fluye, drenaje del edificio, etc.

El diseño de la parte agregada depende del tipo de edificio HPP.

De acuerdo con los tipos de centrales hidroeléctricas, existen:

Edificios de pasada de centrales hidroeléctricas, que forman parte del frente de presión y perciben presión del lado de aguas arriba. En edificios de pasada de hasta 50 m de caída se pueden utilizar turbinas de álabes rotativos, y con más de 30 m de caída también radiales-axiales.

Edificios de presa ubicados detrás de la presa, que recibe presión del lado de aguas arriba. El suministro de agua a los mismos se realiza mediante conductos de turbinas. En los edificios de presas con una cabeza de 30 a 300 m, se utilizan principalmente turbinas de eje radial, así como, bajo ciertas condiciones, turbinas de paletas rotativas de alta presión (por ejemplo, en la HPP de Orlik con un rango de cabeza de 45– 71 m y una potencia unitaria de 90 MW) y diagonales (por ejemplo, la HPP Zeya con un alcance de 78,5 a 97 m y una potencia unitaria de 215 MW).

Los edificios costeros utilizados en presas y esquemas de desvío de HPP prácticamente no difieren de los edificios de presas.

Los edificios subterráneos, que también se utilizan en presas y esquemas de desvío de HPP, tienen túneles de descarga (con o sin presión). En los edificios de las CH de desvío con saltos altos, se utilizan turbinas radiales-axiales hasta un salto de 600 m y turbinas de cangilones a partir de un salto de 500 m. Todos los tipos de edificios anteriores se utilizan tanto en los esquemas de centrales hidroeléctricas como en centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo.

Los diagramas principales de la parte agregada de los edificios HPP (excepto los edificios HPP subterráneos) se muestran en la fig. 4.12. Los esquemas I y II muestran las partes agregadas de un edificio HPP de pasada de baja presión con unidades hidráulicas verticales y tuberías de succión dobladas de tipo simple y combinado, respectivamente, con conductos de aliviadero profundo, y los diagramas IV y V muestran horizontal y unidades hidráulicas inclinadas de tipo combinado con aliviadero superficial.

El Esquema III muestra la parte agregada de la presa o edificio de desvío de la CH con una cámara de turbina metálica (espiral) de sección transversal circular.

El Esquema VII muestra la parte agregada de una CH de desvío con unidades hidráulicas de baja capacidad utilizando tuberías de succión verticales cónicas y de enchufe. Al mismo tiempo, se hace un canal de descarga de sección transversal rectangular para drenar el agua.

El esquema VI muestra la parte agregada de una central hidroeléctrica de derivación con turbinas hidráulicas de cubo (activas), que se distingue por la ausencia de cámaras de turbina y tuberías de succión convencionales, por lo que la parte agregada se simplifica enormemente.

Los parámetros de la parte supraagregada del edificio HPP dependen del diseño y las dimensiones de la estructura superior.

Con una estructura superior de tipo cerrado con un cuarto de máquinas alto dentro del edificio HPP y el sitio de instalación, se brindan las condiciones más favorables para la operación, instalación y reparación del equipo principal bajo diversas condiciones climáticas. Al mismo tiempo, la altura y el ancho de la sala de turbinas están determinados tanto por las condiciones para colocar el equipo en ella como por su entrega mediante grúas de la sala de turbinas al bloque agregado o al sitio de instalación durante la instalación o reparación. del equipo principal.

La superestructura generalmente consta de un marco de soporte en forma de un sistema de columnas sobre las cuales se apoyan vigas de grúa y vigas de piso, paredes, losas y techos de piso.

La mayoría de los edificios HPP están construidos con una sala de turbinas alta (Fig. 4.13 - 4.15).

Con una estructura superior semiabierta con cuarto de máquinas reducido dentro del edificio de la HPP y el sitio de instalación, los equipos principales se ubican en el cuarto de máquinas, excepto la grúa de gran tonelaje principal, que se ubica fuera del mismo. Durante la instalación y reparación, el montaje y desmontaje de las unidades hidráulicas se realiza a través de un techo desmontable encima de cada unidad hidráulica (en forma de cubiertas desmontables) utilizando una grúa pórtico externa. En las grandes centrales hidroeléctricas, en la mayoría de los casos, se instala una grúa de capacidad reducida en una sala de turbinas más baja, con la ayuda de la cual se realizan trabajos de instalación y reparación que no requieren el uso de la grúa principal (Fig. 4.16 - 4.18).

De estructura superior tipo abierta sin cuarto de máquinas, el generador hidroeléctrico se ubica bajo una cubierta removible, y el resto de los equipos se encuentran en los cuartos de proceso de la parte agregada del edificio de la central y el sitio de instalación. Los trabajos de instalación y reparación se realizan con una grúa externa. Dada la complicación de las condiciones de operación, instalación y reparación de unidades hidráulicas, este tipo de superestructura se usa muy raramente.

Edificios HPP de pasada(Figura 4.19). Los edificios de pasada de las UHE están sometidos a las mismas cargas que las presas de hormigón, y están sujetos a los mismos requisitos de resistencia, estabilidad, condiciones de filtración en la base, que se aseguran con las dimensiones adecuadas del edificio, impermeabilidad y Dispositivos de drenaje en la base. Los edificios del canal se dividen en no combinados y combinados con un aliviadero.

Debido al hecho de que el flujo que ingresa al canal de salida desde un edificio no combinado y especialmente combinado tiene un exceso de energía cinética para evitar la erosión, la fijación se realiza en el canal de salida (ver Fig. 4.2).

Arroz. 4.17. Edificio de aliviadero de pasada con unidades hidráulicas capsulares horizontales de la UHE de Kyiv: a - sección transversal; b - cuarto de máquinas; 1 - grúa pórtico; 2 - unidad hidráulica capsular; 3 - ranura de la rejilla de basura

La conexión entre el edificio HPP y la presa de tierra adyacente o con la orilla se lleva a cabo con la ayuda de estribos de interfaz en forma de muros de contención (gravitacional, de esquina, de contrafuerte, celular y otros tipos).

En las edificaciones de pasada de tipo no combinado con grupos hidráulicos verticales, la parte de impulsión comprende una toma de agua, una cámara espiral, principalmente de sección en T, y una tubería de aspiración, cuyas dimensiones determinan las dimensiones del bloque de árido. . En este caso, el ancho del bloque con una turbina Kaplan puede ser de 2,6 a 3,2 del diámetro del impulsor de la turbina (D1). Las dimensiones de la toma de agua están determinadas por la profundidad requerida bajo el ULV, la provisión de condiciones hidráulicas favorables en la entrada y, cuando se combina con una cámara en espiral, las velocidades de flujo permitidas en las rejillas (generalmente 0,8–1,2 m/s), la colocación de las puertas de rejilla, reparación de emergencia y reparación , cuyas ranuras se pueden combinar con las ranuras de la celosía. En la sección de entrada de la toma de agua, por regla general, se hace un enchufe con una pared de visera, lo que garantiza un suministro de agua sin problemas.

La profundización del edificio HPP por debajo del nivel del agua de descarga depende de la profundización requerida del eje del impulsor por debajo del nivel del agua de descarga (altura de succión) y el tamaño de la tubería de succión, así como también de las condiciones geológicas y de ingeniería de los cimientos.

Los transformadores elevadores principales están instalados en el piso sobre las instalaciones tecnológicas desde el lado aguas abajo.

Se pueden hacer edificios de pasada del tipo combinado, en los que, además de los conductos de la turbina, también se ubican los aliviaderos: con aliviaderos inferiores colocados debajo de la cámara en espiral sobre las tuberías de succión: Volgogradskaya, Novosibirskaya, Kakhovskaya HPP (Fig. 4.19, b);

• con aliviaderos inferiores y una entrada alta de conductos de turbina - Cheboksarskaya, Golovnaya HPP (ver Fig. 4.13);
• con aliviaderos profundos ubicados sobre la cámara espiral (entre ella y el generador) - Irkutsk, Saratov, Dubossary HPP (ver Fig. 4.16);
• aliviadero con unidades hidráulicas verticales - Pavlovskaya, Plyavinskaya (ver Fig. 4.14), Dniester HPP;
• vertederos con unidades hidráulicas horizontales: Kyiv, Kanevskaya HPP (ver Fig. 4.17);
• gobios con la colocación de unidades hidroeléctricas en los gobios de la presa del aliviadero - Ortochalskaya (Georgia), Wells (EE. UU.).

Los edificios de tipo combinado pueden reducir significativamente la longitud de las presas de aliviadero o abandonarlas por completo, lo que es especialmente importante cuando se construyen HPP sobre cimientos blandos, lo que reduce los costos de construcción. Entonces, en la central hidroeléctrica de Novosibirsk, la longitud de la presa del aliviadero se redujo en un 50%. En las centrales hidroeléctricas de Irkutsk, Pavlovskaya, Plyavinskaya y Dniéster, la capacidad de rendimiento de los aliviaderos del edificio de la central garantiza el paso del caudal de inundación estimado sin presas de aliviadero. En edificios HPP combinados, la toma de agua incluye una toma de agua de turbina y una parte de toma de agua de los aliviaderos.

Las desventajas de tales edificios incluyen la complejidad del diseño, cargas hidrodinámicas adicionales significativas durante la operación de aliviaderos y la complicación de las condiciones de operación.

En edificios de tipo combinado con unidades de cápsula horizontal, utilizados a bajas presiones (hasta 25 m), debido a la ausencia de una cámara espiral y al uso de una tubería de succión cónica de eje recto, una reducción significativa en el ancho del agregado se consigue un bloque y un aumento de la cimentación de la zapata del edificio. Además, mejorar la geometría y las condiciones hidráulicas de la trayectoria del flujo, incluyendo la parte de entrada sin cámara espiral de configuración compleja y reemplazando la tubería de succión doblada por una cónica de eje recto con mayor rendimiento energético, puede reducir las pérdidas de presión, aumentar la el rendimiento de una unidad horizontal en un 20-30% y, en consecuencia, a la misma potencia, reduzca el diámetro del impulsor. En general, el uso de unidades de cápsula horizontales, en comparación con las verticales, reduce el ancho del bloque de agregado hasta en un 35%, aumenta la eficiencia. en un 2-4%.

Arroz. 4.19. Edificaciones rústicas. Secciones transversales y vistas desde aguas abajo: a - Kremenchug yb - HPP Kakhovskaya: 1 - losa de cimentación; 2 - tablestacas metálicas; 3 - aliviadero inferior

El aliviadero superficial proporciona condiciones favorables para el paso de las crecidas, y en muchos casos permite abandonar la instalación de una presa aliviadero. En tales edificios, se coloca una cápsula de metal con un hidrogenerador encerrado en la parte de flujo del edificio desde el lado de aguas arriba. El acceso a la cápsula se realiza a través de cavidades especiales en el toro vertical. El montaje y desmontaje del grupo hidráulico se realiza mediante un puente grúa, que se encuentra en la sala de máquinas bajo el aliviadero, y un pórtico exterior a través de trampillas con tapas desmontables en el umbral del aliviadero (ver Fig. 4.17).

En varias centrales hidroeléctricas pequeñas, el generador está ubicado abiertamente en la sala de turbinas, el eje de la unidad hidráulica está inclinado y el agua se suministra a la turbina a través de un conducto que pasa por debajo del generador (ver Fig. 4.12, esquema V )

Los edificios de pasada del tipo gobio se utilizan muy raramente, principalmente en ríos que transportan una gran cantidad de sedimentos, proporcionando condiciones favorables para el paso de hielo, sedimentos y flujos de inundación a través de los tramos de aliviadero. En la UHE Wells tipo toro (EE.UU.) con una capacidad de 870 MW y un salto de 30 m, están instaladas 10 unidades hidroeléctricas en los gobios de la presa, el caudal de inundación estimado es de 33,4 mil m3/s. Las desventajas de tales HPP incluyen la falta de una sala de máquinas común, el alargamiento de las comunicaciones tecnológicas y, en general, la complicación de las condiciones de operación.

Edificios de la presa de la central hidroeléctrica. En los edificios de presas de las UHE, el agua se alimenta a las turbinas a través de conductos de turbina (metálicos o de hormigón armado), pasando principalmente en el cuerpo o en la cara inferior de las presas de hormigón, con la colocación de la toma de agua en la parte superior cara de las presas, el edificio HPP directamente adyacente a la presa y una costura separada (ver Fig. 4.3, 4.5–4.7). En las presas de planta rectilínea, el edificio de la UHE también es rectilíneo; cuando se ubica detrás de presas arqueadas o de gravedad en arco, el edificio de la UHE puede tener un contorno rectilíneo o curvilíneo a lo largo de un arco correspondiente al contorno del paramento aguas abajo del presa.

Para garantizar un suministro fluido de agua desde el conducto de la turbina a la cámara espiral, generalmente se hace una sección horizontal del conducto con una longitud de (4–6) D 1 delante de él, dentro de la cual se organizan salas tecnológicas con escalones. Hasta transformadores colocados en planta alta.

En las presas de materiales locales, el suministro de agua a las turbinas se realiza a través de conductos de turbinas que atraviesan el cuerpo de la presa o lo circunvalan en forma de túneles o conductos abiertos, con toma de agua separada aguas arriba y con el edificio de la central ubicado a cierta distancia de la presa.

A diferencia de los edificios de presas de pasada, no perciben la presión de aguas arriba, y la presión que se les transmite a través de los conductos de las turbinas es pequeña, lo que permite facilitar la construcción del edificio.

Las cámaras en espiral de tales edificios tienen una sección transversal circular y están hechas de metal o de hormigón armado con acero con revestimiento de metal.

El ancho del bloque agregado con turbinas hidráulicas verticales radiales-axiales (o diagonales) está determinado por las dimensiones de la cámara de la turbina (voluta) y es al menos 4D 1 (diámetro del impulsor).

Un ejemplo típico de construcción de una presa es la construcción de la central hidroeléctrica Krasnoyarsk con una longitud total junto con un sitio de instalación de 428,5 m, donde se instalan 12 unidades hidroeléctricas con una capacidad total de 6 millones de kW (ver Fig. 4.5). La presa estacionaria tiene una toma de agua con 24 bocas de toma. El suministro de agua a la unidad se realiza a través de dos conductos de hormigón armado con acero de 7,5 m de diámetro.

En la CH Chirkeyskaya con una presa de arco construida en un desfiladero estrecho, se logra una reducción en la longitud de la construcción de la presa mediante una disposición de dos filas de unidades hidráulicas (ver Fig. 4.6). Ambas salas de turbinas son atendidas por una grúa puente, que se transfiere de una sala de turbinas a otra a lo largo de las pistas de la grúa en el sitio de instalación. La colocación de tuberías de succión en dos niveles conduce a una profundización adicional del edificio HPP.

Al colocar centrales hidroeléctricas en un desfiladero estrecho, donde es difícil realizar aliviaderos costeros, los aliviaderos discurren en el cuerpo de la presa, en su lado de aguas abajo y en el suelo del edificio. Tal disposición se realizó en la HPP de Toktogul con una disposición de unidades en dos filas en el edificio de la HPP (ver Fig. 4.7). En este caso, los transformadores elevadores se colocan en interiores. Con tal disposición, el flujo, que pasa a través del aliviadero, es lanzado desde el edificio HPP por un trampolín de punta a una distancia considerable, y la energía se extingue principalmente debido a la aireación del flujo.

Un ejemplo típico de construcción de una represa ubicada detrás de una represa hecha con materiales locales con suministro de agua a través de túneles es la construcción de la central hidroeléctrica de Nurek (ver Fig. 4.9, 4.18). El edificio de la UHE cuenta con 9 unidades con una capacidad de 300 MW cada una con una caída máxima de 275 m El suministro de agua se realiza a través de tres túneles de 9 m de diámetro, cada uno dividido en 3 conductos de turbinas. El edificio está hecho con una sala de turbinas rebajada con cubiertas removibles en el techo sobre las unidades hidráulicas y el sitio de instalación. Se instalan puentes grúa en la sala de turbinas y en la sala de válvulas para el mantenimiento y reparación de los equipos, y se utiliza una grúa pórtico para la instalación y desmontaje completo de la unidad hidráulica y la válvula de bola.

Edificios de HPPs de desvío con turbinas radiales-axiales prácticamente no difieren de los edificios de presas. Al instalar turbinas de cubo, cambia el diseño de la parte agregada del edificio HPP. En lugar de una cámara de turbina, se hace una tubería de distribución de presión en forma de una carcasa de metal, en la que se montan boquillas de turbina con mecanismos de control de flujo, y el agua se descarga de la turbina a través de una bandeja sin presión. Dependiendo de la potencia de la turbina hidráulica y el número de boquillas, el eje de la unidad hidráulica se puede ubicar vertical u horizontalmente. Debido al hecho de que el impulsor de las turbinas de cubo está ubicado por encima del nivel máximo del agua de descarga, cuando se instalan, la profundidad del edificio se reduce significativamente.

En los edificios de las CH de desviación de alta presión, con una gran longitud o ramificación de conductos de presión, se instalan válvulas de disco o de bola delante de las turbinas, según la presión y el diámetro (a presiones superiores a 600 m, solo válvulas de bola). ), que permiten cerrar las tuberías y detener la unidad hidráulica en caso de emergencia en caso de falla de la paleta guía, así como durante el funcionamiento normal y los trabajos de reparación.

Recientemente, en lugar de las compuertas previas a la turbina, se utilizan compuertas anulares incorporadas, que se colocan entre las columnas del estator y las paletas de guía, lo que permite reducir las dimensiones del edificio, el peso y el costo del equipo.

Edificios HPP subterráneos. En las últimas décadas se ha desarrollado ampliamente la construcción de centrales hidroeléctricas subterráneas. De estos, los más grandes se construyeron en Canadá: Churchill Falls con una capacidad de 5225 MW con una caída de 320 m, Mika - 2610 MW con una caída de 183 m, Ust-Khantayskaya - 441 MW en Rusia, etc. En edificios subterráneos , el trabajo de construcción no depende de las condiciones climáticas, lo cual es importante cuando se construye en regiones del norte con inviernos duros o en los trópicos con una estación lluviosa prolongada. Los edificios subterráneos también se utilizan en los casos en que, debido a condiciones naturales desfavorables en el desfiladero (pendientes pronunciadas propensas a deslizamientos de tierra, alto nivel de agua cuando pasa una inundación), así como una gran profundización del eje de la rueda de la turbina por debajo del nivel del agua de descarga, la construcción de edificios abiertos puede conducir a una violación de la estabilidad de las laderas costeras, a un fuerte aumento en el volumen de trabajo.

Las desventajas de los edificios subterráneos incluyen: en el caso de condiciones geológicas y de ingeniería desfavorables, una complicación significativa del trabajo subterráneo; complicación de las condiciones de operación debido al alargamiento de las comunicaciones tecnológicas, esquemas más complejos para la producción de energía; un aumento en el costo de la electricidad para las necesidades propias, que se debe a la necesidad de ventilación constante de las instalaciones, su iluminación, etc.

Las dimensiones y el diseño de los edificios HPP subterráneos dependen principalmente de los parámetros y la ubicación de los equipos hidroeléctricos, eléctricos e hidromecánicos. En las grandes centrales hidroeléctricas, donde las dimensiones del funcionamiento de las salas de turbinas alcanzan grandes dimensiones (luz de hasta 30 m o más), el equipo de energía hidráulica principal suele colocarse en la sala de turbinas, que es atendida por puentes grúa, y las compuertas previas a la turbina se realizan en una sala separada ubicada a cierta distancia de la sala de turbinas. Con túneles de descarga largos, las compuertas de reparación aguas abajo y los mecanismos que las sirven para cerrar los tubos de escape también se encuentran en una habitación separada. Con un gran número de unidades, se disponen varios túneles de descarga, la mayoría de las veces sin presión o con presión (con grandes fluctuaciones en los niveles de aguas abajo) con un tanque de compensación. Para túneles cortos que descargan agua por separado de cada unidad, se instalan compuertas aguas abajo en los portales de salida de los túneles.

Uno de los factores importantes que determinan la disposición de los edificios de las centrales hidroeléctricas subterráneas es la elección de la disposición de los principales transformadores elevadores: en una sala subterránea separada (HP Kariba en Zimbabue, HPP Yali en Vietnam), en una sala subterránea ampliada sala de turbinas (HPP Timet I y II en Australia), abiertas en la superficie de la tierra en sitios de aparamenta al aire libre (Borisoglebskaya, Ingurskaya).

La disposición abierta de los transformadores se utiliza principalmente para la colocación superficial de un edificio subterráneo (a una profundidad de hasta 200–300 m) y las condiciones topográficas y geológicas favorables del sitio. Al mismo tiempo, los conductores de corriente desde los generadores hasta los transformadores, que tienen una longitud considerable, se colocan en galerías y pozos especiales con la implementación de medidas especiales para la eliminación de calor debido a la gran disipación de calor por parte de los conductores de corriente.

La transmisión de electricidad a la aparamenta exterior y a la aparamenta interior desde los transformadores principales con su emplazamiento subterráneo se realiza a una tensión de 110-500 kV mediante cables rellenos de aceite con medidas especiales para la evacuación del calor y, recientemente, también mediante barras colectoras aisladas en gas. .

En los edificios subterráneos, se proporcionan sitios de instalación, que en la mayoría de los casos son una continuación de la sala de turbinas, ubicadas, por regla general, en su extremo y conectadas al suelo mediante túneles de transporte y pozos de carga.

Se instalan ventiladores y acondicionadores de aire para eliminar el calor y ventilar los espacios subterráneos del edificio HPP.

Los diseños de revestimiento de la sala de turbinas dependen de las condiciones geológicas y de ingeniería. En la mayoría de las salas de turbinas, se realiza una bóveda de apoyo de forma circular con un aumento del espesor del revestimiento de hormigón armado en los talones. En rocas suficientemente fuertes, las paredes se sujetan con hormigón proyectado, y en las menos fuertes, se dispone un revestimiento de hormigón continuo o de hormigón armado de hasta 0,5 m de espesor o más con refuerzo con anclajes, en áreas de rocas debilitadas - con cementación de refuerzo, y en algunos casos se prevén medidas de drenaje.

En el edificio subterráneo de la central hidroeléctrica de Inguri de 145,5 m de longitud, 21,2 m de luz y 53,7 m de altura de corte, se instalaron 5 grupos hidráulicos. El suministro de agua a las unidades se realiza mediante conductos de turbinas, ubicados en planta en ángulo con el eje longitudinal de las unidades, lo que permitió colocar compuertas pre-turbina dentro de la sala de turbinas, prácticamente sin aumentar su luz (ver Fig. 4.20). ). El agua es desviada por un túnel de presión.

Edificios HPP semienterrados. Bajo condiciones de ingeniería geológicas y topográficas favorables y grandes fluctuaciones en el nivel del agua de descarga, se pueden construir edificios semi-subterráneos ubicados en zanjas, y las estructuras superiores de las salas de turbinas se pueden colocar en la superficie de la tierra. Las soluciones para edificios semienterrados son posibles con la colocación de una o más unidades en pozos separados, sobre los cuales se erige la estructura superior de la sala de turbinas en la superficie de la tierra, como en el Dniéster PSP.

El edificio semisubterráneo de la central hidroeléctrica de Vilyui con una capacidad de 648 MW, realizado en una zanja que trabaja a 60 m de profundidad, está completamente ubicado bajo la superficie de la tierra (Fig. 4.21).

Edificios de pequeñas centrales hidroeléctricas. Las pequeñas centrales hidroeléctricas suelen incluir centrales hidroeléctricas con una capacidad de hasta 10-30 MW. Junto con el aprovechamiento de los recursos hidroeléctricos de los grandes ríos en medianas y grandes centrales hidroeléctricas, que en la mayoría de los casos requieren la creación de grandes embalses y operan en sistemas unificados de energía, las pequeñas centrales hidroeléctricas han recibido un amplio desarrollo en el mundo. Tales HPP utilizan el potencial hidroeléctrico de pequeños ríos, afluentes, canales de desecho y tienen un impacto extremadamente limitado en ambiente. Pueden suministrar electricidad a la red eléctrica o trabajar para un consumidor específico, lo cual es especialmente importante para áreas remotas donde no existe una red de transmisión de energía desarrollada.

Las centrales hidroeléctricas pequeñas, al igual que las grandes, se dividen en centrales hidroeléctricas con edificios de pasada y de presa y centrales hidroeléctricas de desvío.

En CH pequeñas, para simplificar las estructuras en edificios con la instalación de unidades hidráulicas verticales, se pueden utilizar tuberías de succión cónicas de eje recto, unidades horizontales, incluidas las cápsulas, así como aquellas con una disposición inclinada del eje de la unidad (ver Fig. 4.12, diagramas IV, V, VII) son ampliamente utilizados.

En la página 283 (foto) y en la fig. 4.22 muestra las HPP de desvío: Tereblya-Rikskaya con una capacidad de 27 MW con una caída de 215 m y Egorlykskaya con una capacidad de 30 MW con una caída de 32 m.

La variedad de opciones y la singularidad de las soluciones técnicas utilizadas en la construcción de centrales hidroeléctricas es sorprendente. De hecho, no es fácil encontrar dos estaciones idénticas. Pero aún existe su clasificación basada en ciertas características: criterios.

Manera de crear presión.

Quizás el criterio más obvio es manera de crear presión:

• central hidroeléctrica de pasada (HPP);
• central hidroeléctrica de desvío;
• planta de energía de almacenamiento por bombeo (PSPP);
• planta de energía mareomotriz (TPP).

Existen diferencias características entre estos cuatro tipos principales de centrales hidroeléctricas. hidroeléctrica del río situado sobre el río, bloqueando su caudal con una presa para crear presión y un embalse. HPP derivado generalmente ubicado en ríos de montaña serpenteantes, donde las ramas del río se pueden conectar con un conducto de agua para permitir que parte de la corriente tome un camino más corto. En este caso, la presión es creada por una diferencia natural en el terreno y el depósito puede estar completamente ausente. Central hidroeléctrica Consta de dos piscinas ubicadas a diferentes niveles. Las cuencas están conectadas por conductos, a través de los cuales el agua puede fluir hacia la cuenca inferior desde la superior y ser bombeada hacia atrás. planta de energía mareomotriz ubicado en una bahía bloqueada por una presa para crear un embalse. A diferencia de planta de almacenamiento de energía por bombeo El ciclo de trabajo del PES depende del fenómeno de la marea.

Valor cabeza

Según la magnitud de la presión creada por la estructura hidráulica (HTS), las centrales hidroeléctricas se dividen en 4 grupos:

• baja presión - hasta 20 m;
• presión media - de 20 a 70 m;
• alta presión - de 70 a 200 m;
• ultra alta presión - desde 200 m.

Cabe señalar que la clasificación cabeza es relativo y varía de una fuente a otra.

Capacidad instalada

De acuerdo con la capacidad instalada de la estación - la suma de las capacidades nominales de los equipos generadores instalados en ella. Esta clasificación tiene 3 grupos:

• microcentrales hidroeléctricas - de 5 kW a 1 MW;
• pequeñas centrales hidroeléctricas: de 1 kW a 10 MW;
• grandes centrales hidroeléctricas - más de 10 MW.

Clasificación por Capacidad instalada así como la magnitud de la presión, no es estricta. La misma estación en diferentes fuentes se puede asignar a diferentes grupos.

diseño de presas

Hay 4 grupos principales de presas hidroeléctricas:

• gravedad;
• contrafuerte;
• arqueado;
• arco-gravedad.

presa de gravedad es una estructura masiva que retiene agua en el embalse debido a su peso. presa de contrafuerte utiliza un mecanismo ligeramente diferente: compensa su peso relativamente pequeño con el peso del agua presionando sobre la cara inclinada de la presa desde el lado de aguas arriba. Presa de arco , quizás la más elegante, tiene forma de arco, apoyada en la ribera con su base y parte redondeada convexa hacia el embalse. La retención de agua en la presa de arco ocurre debido a la redistribución de la presión desde el frente de la presa hacia las orillas del río.

Ubicación de la sala de máquinas

Más precisamente, por la ubicación de la sala de máquinas en relación con la presa, no debe confundirse con el diseño! Esta clasificación solo es relevante para centrales eléctricas de pasada, de derivación y mareomotrices.

• tipo de canal;
• tipo de presa.

A tipo de canal la sala de máquinas se ubica directamente en el cuerpo de la presa, tipo de presa - erigido por separado del cuerpo de la presa y generalmente se encuentra inmediatamente detrás de él.

Diseño

La palabra "disposición" en este contexto significa la ubicación de la sala de máquinas en relación con el lecho del río. Tenga cuidado al leer otra literatura sobre este tema, porque la palabra diseño tiene un significado más amplio. La clasificación es válida únicamente para centrales eléctricas de pasada y de derivación.

• canal;
• llanura aluvial;
• costero.

A disposición del canal el edificio de la sala de máquinas se encuentra en el cauce del río, diseño de llanura aluvial - en la planicie de inundación del río, y en diseño costero - en la orilla del río.

Sobre regulación

A saber, el grado de regulación del caudal del río. La clasificación solo es relevante para las centrales hidroeléctricas de pasada y de derivación.

• regulación diaria (ciclo de trabajo - un día);
• regulación semanal (ciclo de trabajo - una semana);
• regulación anual (ciclo de operación - un año);
• regulación a largo plazo (ciclo de trabajo - varios años).

La clasificación refleja qué tan grande es el embalse hidroeléctrico en relación con el volumen del caudal anual del río.

Todos los criterios anteriores no son excluyentes entre sí, es decir, una misma UHE puede ser de tipo fluvial, de alta presión, media potencia, de pasada, con sala de turbinas tipo presa, presa en arco y embalse. de regulación anual.

Lista de fuentes utilizadas

1. Bryzgalov, V. I. Centrales hidroeléctricas: libro de texto. subsidio / V.I. Bryzgalov, LA Gordon - Krasnoyarsk: CPI KSTU, 2002. - 541 p.
2. Estructuras hidráulicas: en 2 volúmenes / M.M. Grishin [i dr.]. - Moscú: Escuela Superior, 1979. - V.2 - 336 p.

Definición

Peculiaridades

Principio de funcionamiento

hidroelectricidad en el mundo

Las centrales hidroeléctricas más grandes del mundo

Tucuruí estación de energía hidroeléctrica

Gran Coulee

Sayano-Shushenskaya estación de energía hidroeléctrica

Central hidroeléctrica de Krasnoyarsk

Cataratas de Churchill (HPP)

Presa Hoover

Presas de Asuán

Centrales hidroeléctricas (HPP) Federación Rusa

La historia del desarrollo de la ingeniería hidráulica en Federación Rusa

Las mayores centrales hidroeléctricas (HPP) Federación Rusa

Central hidroeléctrica de Bratsk

Ust-Ilimskaya HPP

Central hidroeléctrica Boguchanskaya

Central hidroeléctrica Volzhskaya

CH Zhigulevskaya

CH Bureyskaya

Accidentes e incidentes en centrales hidroeléctricas

Presa de Vayont

Central hidroeléctrica de Novosibirsk

Accidentes en la CH Sayano-Shushenskaya

Pequeña central hidroeléctrica (HPP)

Central hidroeléctrica (HPP) - una central eléctrica que utiliza la energía de una corriente de agua como fuente de energía. Las centrales hidroeléctricas (HPP) generalmente se construyen en los ríos mediante la construcción de presas y embalses.

Para la producción eficiente de energía eléctrica en las centrales hidroeléctricas, son necesarios dos factores principales: un suministro de agua garantizado durante todo el año y las posibles grandes pendientes del río, lo que favorece la topografía en forma de cañón para la construcción hidroeléctrica.

Peculiaridades

Costo inicial electricidad en las centrales eléctricas rusas es más del doble que en las centrales térmicas.

Los generadores hidroeléctricos se pueden encender y apagar lo suficientemente rápido dependiendo del consumo de energía

Fuente de energía renovable

Significativamente menos impacto en el medio ambiente aéreo que otros tipos de plantas de energía.

La construcción de HPP suele ser más intensiva en capital

A menudo, los HPP eficientes están más alejados de los consumidores.

Los embalses a menudo cubren grandes áreas

Las represas a menudo cambian la naturaleza de la economía pesquera, ya que bloquean el camino a las zonas de desove de los peces migratorios, pero a menudo favorecen el aumento de las poblaciones de peces en el propio embalse y la implementación de la piscicultura.

Principio trabajar

Principio trabajar HPS es bastante simple. Una cadena de estructuras hidráulicas proporciona la presión necesaria de agua que fluye hacia las palas de una turbina hidráulica, que impulsa generadores que generan electricidad.

La presión de agua necesaria se forma mediante la construcción de una presa y, como resultado de la concentración del río en un lugar determinado, o por derivación, el flujo natural del agua. En algunos casos, tanto una presa como una derivación se utilizan conjuntamente para obtener la presión de agua necesaria.

Todos los equipos de energía están ubicados directamente en el edificio de la central hidroeléctrica (HPP). Dependiendo del propósito, tiene su propia división específica. En la sala de máquinas hay unidades hidráulicas que convierten directamente la energía de la corriente de agua en energía eléctrica. También existen todo tipo de equipos adicionales, dispositivos de control y monitoreo para la operación de centrales hidroeléctricas, estación transformadora, aparamenta y mucho más.

Las centrales hidroeléctricas se dividen en función de la potencia generada:

potente: produce de 25 MW a 250 MW y más;

medio - hasta 25 MW;

pequeñas centrales hidroeléctricas (HPP) - hasta 5 MW.

La potencia de una central hidroeléctrica depende directamente de la presión del agua, así como de la eficiencia del generador utilizado. Debido al hecho de que, de acuerdo con las leyes naturales, el nivel del agua cambia constantemente, según la estación, y también por una serie de razones, se acostumbra tomar la potencia cíclica como expresión de la potencia de una central hidroeléctrica. Por ejemplo, existen ciclos anuales, mensuales, semanales o diarios de operación de una central hidroeléctrica (HPP).

Las centrales hidroeléctricas (UHE) también se dividen en función del aprovechamiento máximo de la presión del agua:

alta presión - más de 60 m;

presión media - desde 25 m;

baja presión - de 3 a 25 m.

Dependiendo de la presión del agua, se utilizan varios tipos de turbinas en las centrales hidroeléctricas (HPP). Para turbinas de alta presión - de cangilones y radiales-axiales con volutas metálicas. En las UHE de media presión se instalan turbinas de álabes rotativos y radial-axial, en las UHE de baja presión se instalan turbinas de álabes rotativos en cámaras de hormigón armado. El principio de funcionamiento de todos los tipos de turbinas es similar: el agua a presión (presión del agua) ingresa a las palas de la turbina, que comienzan a girar. La energía mecánica se transfiere así al generador hidroeléctrico, que genera electricidad. Las turbinas difieren en algunas características técnicas, así como en las cámaras: hierro u hormigón armado, y están diseñadas para diferentes presiones de agua.

Las estaciones hidroeléctricas también se dividen según el principio de uso de los recursos naturales y, en consecuencia, la concentración de agua resultante. Aquí están los siguientes HPP:

centrales hidroeléctricas de pasada y cercanas a la represa. Estos son los tipos más comunes de centrales hidroeléctricas. La presión del agua en ellos se crea mediante la instalación de una presa que bloquea completamente el río o eleva el nivel del agua al nivel requerido. Estas centrales hidroeléctricas (HPP) se construyen en ríos de tierras bajas con aguas altas, así como en ríos de montaña, en lugares donde el lecho del río es más estrecho y comprimido.

centrales hidroeléctricas de presas. Construido con mayor presión de agua. En este caso, el río está completamente bloqueado por la presa, y el edificio de la propia central hidroeléctrica se encuentra detrás de la presa, en su parte inferior. El agua, en este caso, se suministra a las turbinas a través de túneles especiales de presión, y no directamente, como en las centrales hidroeléctricas de pasada.

centrales hidroeléctricas de derivación (HPP). Estas centrales eléctricas se construyen en lugares donde la pendiente del río es grande. La concentración de agua necesaria en este tipo de HPP se crea por derivación. El agua se desvía del lecho del río a través de sistemas de drenaje especiales. Estos últimos están enderezados y su pendiente es mucho menor que la pendiente media del río. Como resultado, el agua se suministra directamente al edificio de la central eléctrica. Los HPP de desvío pueden ser de varios tipos sin presión o con desvío de presión. En el caso de desviación de presión, el conducto se tiende con una gran pendiente longitudinal. En otro caso, al comienzo de la derivación, se crea una presa más alta en el río y se crea un embalse; este esquema también se denomina derivación mixta, ya que ambos métodos se utilizan para crear la concentración de agua necesaria.

centrales hidroeléctricas de almacenamiento. Dichas centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo son capaces de acumular la electricidad generada y ponerla en funcionamiento en momentos de picos de carga. El principio de funcionamiento de tales centrales eléctricas es el siguiente: en ciertos momentos (momentos de carga no máxima), las unidades de almacenamiento por bombeo funcionan como bombas y bombean agua a piscinas superiores especialmente equipadas. Cuando surge la necesidad, el agua de ellos ingresa a la tubería de presión y, en consecuencia, impulsa turbinas adicionales.

Las centrales hidroeléctricas, dependiendo de su finalidad, también pueden incluir estructuras adicionales, como esclusas o elevadores de barcos que facilitan la navegación por el embalse, pasos de peces, estructuras de toma de agua para riego, y mucho más.

El valor de una central hidroeléctrica radica en que para la producción de energía eléctrica utilizan fuentes renovables Recursos naturales. Debido a que no hay necesidad de combustible adicional para las centrales hidroeléctricas, el costo final de la electricidad generada es mucho menor que cuando se utilizan otros tipos de centrales eléctricas.

hidroelectricidad en el mundo

Canadá también es líder en la generación de energía hidroeléctrica por ciudadano. Se está llevando a cabo la construcción hidroeléctrica más activa a principios de la década de 2000, para la cual la energía hidroeléctrica es la principal fuente potencial de energía, hasta la mitad de las pequeñas centrales hidroeléctricas (HPP) del mundo están ubicadas en el mismo país.

Las centrales hidroeléctricas más grandes del mundo

En 2005, la energía hidroeléctrica proporciona la producción de hasta el 63% de las energías renovables y hasta el 19% de toda la electricidad del mundo, la capacidad hidroeléctrica instalada alcanza los 715 GW.

Los líderes en la producción de energía hidroeléctrica por ciudadano son Noruega, Islandia y Canadá. La obra hidráulica más activa a principios del siglo XXI es Porcelana, para los cuales la hidroelectricidad es la principal fuente potencial de energía, al mismo tiempo país localiza hasta la mitad de las pequeñas centrales hidroeléctricas (HPP) del mundo.

Itaipú

Itaipú es una gran central hidroeléctrica sobre el río Paraná, a 20 km de la ciudad de Foz do Iguacu, en la frontera de Brasil y Paraguay.

El trabajo de diseño y preparación comenzó en 1971, los dos últimos de los 18 generadores planificados se pusieron en servicio en 1991 y dos generadores adicionales se pusieron en servicio en 2007.

La estructura de las instalaciones HPP:

Presa combinada con una longitud total de 7.235 m, una anchura de 400 m y una altura de 196 m;

Aliviadero de hormigón con un caudal máximo de 62.200 m/s.

La capacidad de la central es de 14.000 MW. La producción anual promedio es de 69,5 mil millones de kWh, después de la finalización de la construcción en 2007: 90-95 mil millones de kWh por año.

El equipo de potencia de la central consta de 20 unidades hidráulicas con una capacidad de 700 MW cada una, debido al exceso de la presión calculada, la potencia disponible para los generadores alcanza los 750 MW durante más de la mitad del tiempo de operación.

La represa de la central hidroeléctrica (HPP) formó un embalse relativamente pequeño, en relación con la capacidad, de 170 km de largo, de 7 a 12 km de ancho, 1.350 km² de área y 29 km² de volumen.

Para su construcción, el gobierno reasentó a unas 10 mil familias que viven en la costa paranaense, muchas de las cuales se sumaron al Movimiento de los Sin Tierra.

Precio La construcción de Itaipu fue originalmente estimada por expertos en $4,4 mil millones, pero debido a la política ineficaz de los sucesivos regímenes dictatoriales, en realidad ascendió a $15,3 mil millones.

guri

Guri es una gran central hidroeléctrica en la República de Venezuela en el departamento de Bolívar en el río Caroní, 100 km antes de desembocar en el Orinoco.

El nombre oficial es la central hidroeléctrica (HPP) que lleva el nombre de Simón Bolívar (en 1978-2000, lleva el nombre de Raúl Leoni).

La tercera estación del mundo en términos de potencia después de la china "Sanxia" y la brasileña "Itaipu".

La construcción de la UHE comenzó en 1963, la primera etapa se completó en 1978, la segunda en 1986.

La estructura de las instalaciones HPP:

una presa con una longitud total de 1300 my una altura de 162 m;

dos cuartos de máquinas con 10 unidades hidráulicas cada uno;

aliviadero de hormigón con una capacidad máxima de 25.500 m3/s.

La potencia de la central es de 10.300 MW. En la primera sala de turbinas, se instalan 10 unidades con una capacidad de 400 MW cada una, en la segunda, 10 unidades con una capacidad de 630 MW cada una. La producción máxima anual es de 46 mil millones de kWh. Las estructuras de presión de la CH (longitud total alcanza los 7.000 m) forman un gran embalse de Guri con una longitud de 175 km, un ancho de 48 km, un área de hasta 4.250 km² y un volumen total de 138 km². El borde de agua del embalse se encuentra a una altitud de 272 m sobre el nivel del mar.

La reconstrucción ha estado en marcha desde 2000: hasta 2007, se reemplazaron 5 turbinas y los componentes principales de la segunda sala de turbinas, desde 2007, se reemplazaron cuatro unidades en la primera sala.

Las paredes de la segunda sala de máquinas están decoradas por el artista venezolano Carlos Cruz-Diez.

HPP Tukurui

La UHE Tukurui ( guaraní , portugués : Tucurun , Usina Hidrelétrica de Tucurun ) es una central hidroeléctrica (UHE) en el río Tocantins , ubicada en el municipio de Tukurui , Tocantins .

La central hidroeléctrica lleva el nombre de la ciudad de "Tukurui", que existía cerca del sitio de construcción. Ahora existe una ciudad con el mismo nombre aguas abajo de la presa. La capacidad instalada de la central hidroeléctrica (UHE) es de 8.370 MW, con un total de 24 generadores.

En 1970, se formó a partir de las empresas brasileñas ENGEVIX y THEMAG, que ganó la internacional para el desarrollo y ejecución del proyecto. El trabajo comenzó en 1976 y se completó en 1984. La longitud de la presa fue de 11 km, la altura fue de 76 m.

La central hidroeléctrica que aparece en la película de 1985 The Emerald Forest.

Gran Coulee

Grand Coulee es una planta de energía hidroeléctrica (HPP) ubicada en América del Norte, la más grande de los Estados Unidos y la quinta más grande del mundo.

La construcción de la central hidroeléctrica se completó en junio de 1942. El embalse de 11,9 km3 se construyó para generar electricidad y regar las zonas desérticas de la costa noroeste. Las aguas del embalse riegan unos 2000 km² de tierras agrícolas.

La presa de gravedad de hormigón de la central hidroeléctrica, en cuyo cuerpo se colocaron 9,16 millones de m3 de hormigón, tiene una longitud de 1592 m y una altura de 168 m, el ancho de la parte aliviadero de la presa es de 503 m. 20 TWh de electricidad al año.

CH Sayano-Shushenskaya

La central hidroeléctrica Sayano-Shushenskaya lleva el nombre P. S. Neporozhny es la central eléctrica más poderosa de la Federación Rusa, la sexta central hidroeléctrica (HPP) más grande del mundo. Ubicado en el río Yenisei, en el pueblo de Cheryomushki (Khakassia), cerca de Sayanogorsk.

Es la central eléctrica más potente de la Federación Rusa. Antes del accidente de 2009, producía el 15 por ciento de la energía generada por las centrales hidroeléctricas rusas (HPP) y el 2 por ciento cantidad total de electricidad. La estructura de las instalaciones HPP:

Presa de arco-gravedad de hormigón de 245 m de altura, 1.066 m de longitud, 110 m de anchura en la base, 25 m de anchura en la coronación, 0,6 my la parte ciega de la margen derecha de 298,5 m de longitud.

construcción de represa hidroeléctrica

aliviadero costero en construcción.

Capacidad HPP: 6400 MW (junto con el complejo hidroeléctrico principal: 6721 MW), la producción anual promedio es de 24,5 mil millones de kWh. En 2006, debido a una gran inundación de verano, la central eléctrica generó 26.800 millones de kWh de electricidad.

El edificio de la HPP albergaba 10 unidades hidráulicas radiales-axiales con una capacidad de 640 MW cada una, operando a una altura de diseño de 194 m. La altura máxima estática de la presa es de 220 m. Es mucho menor.

La capacidad del aliviadero de la presa es de 13600 m/s, el caudal máximo registrado en el sitio es de 24400 m/s, el aliviadero en construcción debería aumentar el mayor caudal descargado en 8000 m/s.

Aguas abajo de la central hidroeléctrica Sayano-Shushenskaya se encuentra su contrarregulador, la central hidroeléctrica Mainskaya con una capacidad de 321 MW, que forma parte organizativa del complejo hidroeléctrico Sayano-Shushenskaya.

La presa HPP forma un gran embalse Sayano-Shushenskoye con un volumen total de 31,34 metros cúbicos. km (volumen útil - 15,34 km cúbicos) y una superficie de 621 km2. kilómetros El agua del embalse es de gran calidad, lo que permitió organizar piscifactorías especializadas en el cultivo de truchas aguas abajo de la central hidroeléctrica. Durante la creación del embalse, se inundaron 35,6 mil hectáreas de tierras agrícolas y se trasladaron 2717 edificios. La Reserva de la Biosfera Sayano-Shushensky se encuentra en la zona del embalse.

La central hidroeléctrica Sayano-Shushenskaya fue diseñada por el Instituto Lengydroproekt.

Central hidroeléctrica de Krasnoyarsk

La central hidroeléctrica de Krasnoyarsk se encuentra en el río Yenisei, a cuarenta kilómetros de Krasnoyarsk, cerca de la ciudad de Divnogorsk en el territorio de Krasnoyarsk. La segunda HPP más grande de la Federación Rusa. Incluido en la cascada de la UHE Yenisei.

La HPP de Krasnoyarsk fue diseñada por el Instituto Lengydroproekt.

La construcción de la central hidroeléctrica comenzó en 1956 y finalizó en 1972. El primer bloque de la central hidroeléctrica de Krasnoyarsk se inauguró el 3 de noviembre de 1967.

La estructura de las instalaciones HPP:

Presa de gravedad de hormigón con una longitud de 1.065 m y una altura de 124 m, compuesta por una presa ciega de margen izquierdo de 187,5 m de longitud, un azud de 225 m, una presa de canal ciego de 60 m, una presa de estación de 360 ​​m y una presa ciega margen derecha - 232,5 m el cuerpo de la presa se colocó 5,7 millones de m3 de hormigón.

Central hidroeléctrica de 430 m de longitud junto a la presa.

Instalaciones de recepción y distribución de energía eléctrica - 220 kV y 500 kV.

Ascensor de barcos.

Capacidad HPP - 6000 MW. La generación eléctrica anual promedio es de 20.400 millones de kWh. 12 unidades hidráulicas radiales-axiales con una capacidad de 500 MW cada una, que operan a una cabeza de diseño de 93 m, están instaladas en el edificio HPP Se ha construido el único elevador de barcos en la Federación Rusa para el paso de barcos.

La represa hidroeléctrica forma un gran embalse de Krasnoyarsk. El área del embalse es de unos 2000 km², los volúmenes total y útil son de 73,3 y 30,4 km², respectivamente. El embalse inundó 120 mil hectáreas de tierras agrícolas, durante la construcción se movieron 13.750 edificios.

Cataratas de Churchill (HPP)

Churchill Falls es una central hidroeléctrica de desvío en el río Churchill en la provincia canadiense de Terranova y Labrador, para convertirse en parte de la cascada proyectada de centrales hidroeléctricas en el río. Se construyó una central hidroeléctrica (HPP) en el sitio de las Cataratas Churchill de 75 m de altura, que, luego del desvío del río en 1970, fue drenada, es decir, no existe como cascada la mayor parte del año. El río, la cascada y la central hidroeléctrica llevan el nombre del primer ministro británico W. Churchill.

A partir de 2009, Churchill Falls HPP tiene la segunda planta de energía subterránea más grande del mundo después de Robert-Bourassa HPP en el norte de Quebec, es la primera planta de energía hidroeléctrica (HPP) en América del Norte en términos de producción anual promedio (35 TWh) y el segundo en Canadá por capacidad instalada (5.428 MW).

La construcción de una central hidroeléctrica (HPP) se inició el 17 de julio de 1967 después de varios años de planificación, finalizó el 6 de diciembre de 1971. El embalse - con un área total de 6.988 km2 y un volumen de 28 km3 - estuvo formado no por una presa, sino por 88 presas de desviación con una longitud total de más de 64 km, durante la construcción de las cuales se utilizaron 20 millones de m3 de suelo. La más larga de las presas tiene 6,1 km de largo. Este esquema permitió aumentar el área de captación de 60.000 km2 a 71.700 km2 y llevar el caudal promedio anual en el área del complejo hidroeléctrico a 52 km3 (1.651 m/s).

La central hidroeléctrica (HPP) se realiza según el principio de desvío con el desvío del río en la zona de la cascada. Se alimenta con un aliviadero con un caudal de 1.390 m3/s. Mezcla M3 La sala principal de la UHE, que según proyecto es subterránea, está realizada en una excavación rocosa a una profundidad de 310 m.Las dimensiones de la sala de turbinas son 296 m de largo, 25 m de ancho y 47 m de alto. En total, cuenta con 11 unidades hidroeléctricas con una capacidad total de 5.428 MW. Cada una de las turbinas radiales-axiales, operando a una altura de diseño de 312,4 m, tiene una masa de 73 toneladas y una frecuencia de operación de 200 rpm. Potencia del generador M3 zanja 493,5 MW. Las conducciones de agua de las unidades se realizan en forma de túneles de abastecimiento con una longitud de 427 my un diámetro de 6,1 my vertederos a los generadores con una altura de 263 my un diámetro de 2,13 m.

La estación es propiedad de Churchill Falls (Labrador) corporation Ltd, una participación mayoritaria (65,8%) de la cual es propiedad de Nalcor, 34,2% de Hydro-Québec. Existe un proyecto de desarrollo de plantas que incluye la construcción de nuevas presas y centrales hidroeléctricas adicionales (HPP), que deberían proporcionar un aumento en el área de captación y llevar la capacidad instalada total a 9.252 MW.

Presa Hoover

Presa Hoover, Presa Hoover, Presa Hoover (Ing. Presa Hoover, también conocida como Presa Boulder) es una estructura hidráulica única en EE.UU, una presa de hormigón de 221 m de altura y una central hidroeléctrica (HPP), construida en el curso bajo del río Colorado. Ubicada en el Cañón Negro, en la frontera de los estados de Arizona y Nevada, a 48 km al sureste de Las Vegas; forma un lago (embalse) Mead. Nombrado en honor al 31. ° presidente de los Estados Unidos, Herbert Hoover, 31. ° presidente EE.UU quien jugó un papel importante en su construcción. La construcción de la presa comenzó en 1931 y finalizó en 1936, dos años antes de lo previsto.

La represa es administrada por la Oficina de Reclamación de EE. UU., una división del Departamento del Interior de EE. UU. En 1981, la presa se incluyó en el Registro Nacional de Lugares Históricos de EE. UU. La presa Hoover es una de las atracciones más famosas del área de Las Vegas.

Una central hidroeléctrica (Hydro power plant, HPP) es

Antes de la construcción de la represa, el río Colorado a menudo mostraba su temperamento turbulento, a menudo inundando tierras de cultivo río abajo durante el deshielo de las Montañas Rocosas. Los diseñadores de la represa planearon que su construcción ayudaría a suavizar las fluctuaciones en el nivel del río. Además, se esperaba que el embalse impulsara el desarrollo de la agricultura de regadío y se convirtiera en una fuente de abastecimiento de agua para Los Ángeles y otras áreas del sur de California.

Al mismo tiempo, uno de los obstáculos para la implementación del proyecto fueron las dudas de los estados de la cuenca del río Colorado sobre la distribución justa de los recursos hídricos entre los consumidores. Había temores de que California, con su influencia, recursos financieros y falta de agua, reclamara gran parte de los recursos hídricos del embalse.

Como resultado, en 1922 se creó una comisión que incluía un representante de cada uno de los estados interesados ​​y uno del gobierno federal (que pasó a ser 31.º presidente de los Estados Unidos, Herbert Hoover, en ese momento ministro de comercio en el gobierno presidente Warren Harding). El resultado de las actividades de esta comisión fue la Convención del Río Colorado firmada el 24 de noviembre de 1922, que fijó los métodos para dividir los recursos hídricos. La firma de este documento, llamado Compromiso Hoover, abrió el camino para la construcción de la presa.

La construcción de una estructura hidráulica a gran escala requirió la atracción de importantes fondos del presupuesto estatal. El proyecto de ley de financiación no fue aprobado de inmediato por la Cámara del Congreso de los EE. UU. y la residencia del presidente de los EE. UU. (Casa Blanca). Sólo el 21 de diciembre de 1928 el presidente firmó un proyecto de ley que aprueba la ejecución del proyecto. Las asignaciones iniciales para la construcción de la presa se asignaron recién en julio de 1930, cuando el presidente ya estaba Herbert Clark Hoover.

El plan original era construir una presa en Boulder Canyon. Por lo tanto, a pesar de que finalmente se decidió construir una presa en el Cañón Negro, el proyecto se denominó Proyecto Cañón de Boulder.

Se adjudicó el contrato para la construcción de la represa consorcio Six Companies, Inc., una empresa conjunta entre Morrison-Knudsen Companies Compañía(Boise, estado Idaho); Construcción de Utah Compañía(Ogden, estado Utah); Pacific Bridge Company (Portland, Oregón); Henry J. Kaiser & W. A. ​​​​Bechtel Company (Oakland, California); MacDonald & Kahn Ltd. (Los Ángeles) y J. F. Shea Company (Portland, Oregón).

Se planeó que un pueblo completo - Boulder City - sería erigido para los constructores al lado de la represa, pero el cronograma de construcción se ajustó a favor de acelerar y aumentar el número de puestos de trabajo (esto se hizo para reducir el desempleo masivo que resultó de la gran Depresión). En este sentido, cuando aparecieron los primeros trabajadores, la ciudad aún no estaba lista, y los constructores de la presa pasaron el primer verano en campamentos temporales. Los retrasos en la vivienda y las peligrosas condiciones de trabajo llevaron a una huelga que tuvo lugar el 8 de agosto de 1931. La actuación de los trabajadores se dispersó con armas y garrotes, pero se aceleró el ritmo de construcción de Boulder City, y en la primavera de 1932 los trabajadores se mudó a una vivienda permanente.

La construcción de la presa se llevó a cabo en condiciones difíciles. Parte del trabajo se llevó a cabo en túneles donde los trabajadores sufrieron un exceso de monóxido de carbono (algunos trabajadores quedaron discapacitados o incluso murieron como resultado). El empleador, sin embargo, anunció que estas enfermedades son consecuencia de una neumonía común y que él no es responsable de ello.

El desarrollo de un foso para las estructuras de una central hidroeléctrica (UHE) se llevó a cabo simultáneamente con la excavación de un foso para la fundación de la presa. El movimiento de tierras para la estructura en forma de "U" al pie de la presa se completó a fines de 1933 y el primer hormigón para la casa de máquinas se vertió en noviembre de ese año.

Pequeña central hidroeléctrica (HPP)

Una pequeña central hidroeléctrica (HPP) o una pequeña central hidroeléctrica (SHPP) es una central hidroeléctrica (HPP) que produce una cantidad relativamente pequeña de electricidad. No existe un concepto de pequeña central hidroeléctrica (PHE) generalmente aceptado para todos los países, sino que se toma como característica principal de dichas centrales su capacidad instalada. Más a menudo, las pequeñas centrales hidroeléctricas (HPP) incluyen centrales hidroeléctricas cuya capacidad instalada no supera los 5 MW (Austria, Polonia, la frontera se incrementó a 15 MW, y en 1980 su capacidad instalada máxima se limitó a 30 MW. En la URSS , de acuerdo con SNiP 2.06.01- Las pequeñas centrales hidroeléctricas incluían centrales hidroeléctricas con una capacidad instalada de hasta 30 MW con un diámetro de rueda de turbina de hasta 3 m Las micro centrales hidroeléctricas se distinguen convencionalmente entre las pequeñas centrales hidroeléctricas, cuya capacidad instalada no supera el 0,1 MW.

En Bielorrusia, de acuerdo con el Decreto del Consejo de Ministros de la República de Bielorrusia del 24 de abril de 1997 No. 400 "Sobre el desarrollo de energía pequeña y no tradicional", las plantas de energía con una capacidad instalada de hasta 6 MW son consideradas pequeñas centrales eléctricas. "Belenergo" debe pagar a las pequeñas centrales eléctricas por la electricidad suministrada a doble tarifa. Beneficios similares también se aplican en Letonia, según “ ley on Energy" del 3 de septiembre de 1998, garantiza la compra de electricidad de pequeñas UHE a doble tarifa durante 8 años después de la puesta en marcha. A Suecia Hay 1.350 pequeñas centrales hidroeléctricas que generan el 10% de la electricidad que necesita el país; alrededor de 83.000 pequeñas centrales hidroeléctricas operan en China. En Bielorrusia, antes de la creación de un sistema energético bielorruso unificado, había 179 pequeñas centrales hidroeléctricas que proporcionaban electricidad a la agricultura, después de eso, la mayoría de ellas fueron abandonadas, y ahora se están haciendo intentos para recrearlas.

En la Federación Rusa, JSC HydroOGK considera que las pequeñas centrales hidroeléctricas (HPP) con una capacidad de menos de 25 MW son pequeñas. Construcción datos estaciones asignadas por la campaña a un programa especial operado por una subsidiaria empresa empresas - la Fundación Nueva Energía. Según el programa, para 2010 está previsto introducir al menos 150 MW de capacidad en pequeñas centrales hidroeléctricas, y para 2020, al menos 1.000 MW.

Fuentes

http://es.wikipedia.org/

Enciclopedia del inversor. 2013 . Manual del traductor técnico

PLANTA HIDROELÉCTRICA- (HPP) una central eléctrica que convierte la energía mecánica del flujo de agua en energía eléctrica por medio de turbinas hidráulicas que accionan generadores eléctricos. La capacidad de las centrales hidroeléctricas más grandes hasta varios GW (por ejemplo, ... ... Gran diccionario enciclopédico

PLANTA HIDROELÉCTRICA- PLANTA HIDROELÉCTRICA, un complejo de estructuras que utiliza represas o maremotos para convertir la energía del movimiento del agua en electricidad. En casi todos los esquemas, la energía cinética del agua hace que giren las aspas de una TURBINA de agua, que en su... Diccionario enciclopédico científico y técnico.

Introducción

La gente aprendió hace mucho tiempo a utilizar la energía del agua para hacer girar los impulsores de los molinos, las máquinas herramienta y los aserraderos. Pero gradualmente ha disminuido la participación de la energía hidroeléctrica en la cantidad total de energía utilizada por el hombre. Esto se debe a la capacidad limitada de transferir energía del agua a largas distancias. Con la llegada de la turbina eléctrica impulsada por agua, la energía hidroeléctrica tiene una nueva perspectiva.

Algunas de las primeras instalaciones hidroeléctricas con una capacidad de solo unos pocos cientos de vatios se construyeron en 1876-1881 en Stangasse y Laufen (Alemania) y en Grayside (Inglaterra). El desarrollo de las centrales hidroeléctricas y su uso industrial está íntimamente relacionado con el problema de la transmisión de electricidad a distancia. La construcción de una línea de transmisión de energía (170 km) desde la central hidroeléctrica de Laufen hasta Frankfurt am Main (Alemania) para suministrar electricidad.La Exposición Electrotécnica Internacional (1891) abrió amplias oportunidades para el desarrollo de las centrales hidroeléctricas. En 1892, una central hidroeléctrica construida sobre una cascada en Bulach (Suiza) proporcionó corriente industrial, casi simultáneamente en 1893 se construyeron centrales hidroeléctricas en Gelschen (Suecia), en el río Isar (Alemania) y en California (EE. UU.). En 1896 entró en funcionamiento la Central Hidroeléctrica de Niágara (EE.UU.) de corriente continua; en 1898 dio corriente a la central hidroeléctrica de Reinfeld (Alemania), y en 1901 comenzaron a cargarse los generadores hidroeléctricos de la central hidroeléctrica de Jonat (Francia).

La información convincente sobre la primera central hidroeléctrica del mundo puede considerarse información sobre la primera central hidroeléctrica en Croacia en la ciudad de Sibenik (1885). Para el alumbrado urbano se utilizó un voltaje de corriente alterna de 230 kW.

La más confiable es que la primera central hidroeléctrica en Rusia fue la central hidroeléctrica Berezovskaya (Zyryanovskaya), construida en Rudny Altai en el río Berezovka (un afluente del río Bukhtarma) en 1892. Era un cuatro turbinas con una capacidad total de 200 kW. La energía resultante iluminó las instalaciones de producción, aseguró el funcionamiento de la central telefónica y alimentó electrobombas para el bombeo de agua de los pozos de las minas.

La HPP Nygrinskaya, que apareció en la provincia de Irkutsk en el río Nygri (un afluente del río Vacha) en 1896, también afirma ser la primera. El equipo de potencia de la central constaba de dos turbinas de eje horizontal común, que hacían girar tres dínamos de 100 kW. El voltaje primario se convirtió mediante cuatro transformadores de corriente trifásicos de hasta 10 kV y se transmitió a través de dos líneas de alto voltaje a las minas vecinas Negadanny e Ivanovsky. En las minas, el voltaje se transformó a 220 V. Gracias a la electricidad de la HPP Nygrinskaya, se instalaron ascensores eléctricos en las minas. Además, se electrificó el ferrocarril minero, que servía para la exportación de roca estéril, que se convirtió en el primer ferrocarril electrificado de Rusia.

En 2012, la energía hidroeléctrica proporciona la producción de hasta el 21% de toda la electricidad en el mundo, la capacidad de potencia instalada de las centrales hidroeléctricas (HPP) alcanza los 715 GW. Los líderes en generación hidroeléctrica en términos absolutos son: China, Canadá, Brasil; y per cápita: Noruega, Islandia y Canadá. Las centrales hidroeléctricas más grandes del mundo son:

Tres Gargantas (China, Río Yangtze) - 22,4 GW,

Itaipú (Brasil, Río Paraná) - 14 GW,

Guri (Venezuela, Río Caroní) 10,3 GW,

Tucuruí (Brasil, Río Tocantins) - 8,3 GW,

Grand Coulee (EE.UU., río Columbia) - 6,8 GW,

Sayano-Shushenskaya (Rusia, el río Yenisei) 6,4 GW,

Krasnoyarsk (Rusia, el río Yenisei) 6 GW,

Robert-Bourassa (Canadá, río La Grande) 5,6 GW,

Churchill Falls (Canadá, río Churchill) - 5,4 GW,

A partir de 2011, hay 15 centrales hidráulicas operativas, en construcción y congeladas en Rusia con más de 1000 MW y más de cien centrales hidroeléctricas de menor capacidad.

Al mismo tiempo, en términos del potencial económico de los recursos hidroeléctricos, Rusia ocupa el segundo lugar en el mundo (alrededor de 852 mil millones de kWh) después de China, sin embargo, en términos del grado de su desarrollo, 20%, es inferior a casi todos. países desarrollados y muchos países en desarrollo. El grado de desgaste de los equipos de la mayoría de las centrales hidroeléctricas rusas supera el 40 %, y para algunas HPP esta cifra alcanza el 70 %, lo que está asociado con un problema sistémico para toda la industria hidroeléctrica y su insuficiencia crónica de fondos.

1. Principales tipos de HPP

Centrales hidroeléctricas de pasada y de presa

Presa; 2 - persianas; 3 - nivel máximo de cabecera; 4 - nivel mínimo de cabecera; 5 - elevador hidráulico; 6 - rejilla de basura; 7 hidrogenerador; 8 - turbina hidráulica; 9 - el nivel mínimo de aguas abajo; 10 - nivel máximo de inundación

Presa HPP

Construido con mayor presión de agua. En este caso, el río está completamente bloqueado por la presa, y el edificio de la propia central hidroeléctrica se encuentra detrás de la presa, en su parte inferior. El agua, en este caso, se suministra a las turbinas a través de túneles especiales de presión, y no directamente, como en las centrales hidroeléctricas de pasada.

Presa; 2 - conducto; 3 - sitio de equipos eléctricos de alto voltaje; 4 - la construcción de la sala de turbinas de la UHE.

Centrales hidroeléctricas derivadas:

Centrales hidroeléctricas derivadas. Estas centrales eléctricas se construyen en lugares donde la pendiente del río es grande. La concentración de agua necesaria en este tipo de HPP se crea por derivación. El agua se desvía del lecho del río a través de sistemas de drenaje especiales. Estos últimos están enderezados y su pendiente es mucho menor que la pendiente media del río. Como resultado, el agua se suministra directamente al edificio de la central eléctrica. Los HPP derivados pueden ser de diferentes tipos: sin presión o con derivación a presión. En el caso de desviación de presión, el conducto se tiende con una gran pendiente longitudinal. En otro caso, al comienzo de la derivación, se crea una presa más alta en el río y se crea un embalse; este esquema también se denomina derivación mixta, ya que se utilizan ambos métodos para crear la concentración de agua necesaria.

Esquema de una central hidroeléctrica de derivación: 1 - presa; 2 elevadores de agua; 3 - sumidero; 4 - canal de derivación; 5 - piscina de regulación diaria; 6 - cuenca de presión; 7 - conducto de turbina; 8 - aparamenta; 9 - Edificio HPP; 10 - aliviadero; 11 - caminos de acceso

Centrales de hidroalmacenamiento:

Dichas centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo son capaces de acumular la electricidad generada y ponerla en funcionamiento en momentos de picos de carga. El principio de funcionamiento de tales centrales eléctricas es el siguiente: durante ciertos períodos (sin carga máxima), las unidades de almacenamiento por bombeo funcionan como bombas de fuentes de energía externas y bombean agua a piscinas superiores especialmente equipadas. Cuando surge la necesidad, el agua de ellos ingresa a la tubería de presión y acciona las turbinas.

Centrales hidroeléctricas mareomotrices (CTE):

Un tipo especial de central hidroeléctrica que utiliza la energía de las mareas, pero en realidad la energía cinética de la rotación de la Tierra. Las plantas de energía mareomotriz utilizan la diferencia en los niveles del agua (las fluctuaciones del nivel del agua cerca de la costa pueden alcanzar los 12 metros), que se forma durante la marea alta y baja. Para ello, se separa la cuenca costera mediante un dique bajo, que retiene el agua de marea en bajamar. Luego el agua es liberada, y hace girar las turbinas hidráulicas que pueden operar tanto en modo generador como en modo bomba (para bombear agua al embalse para su posterior funcionamiento en ausencia de mareas).

. El principio de funcionamiento de la central hidroeléctrica. Las principales estructuras y equipos de las centrales hidroeléctricas.

Una central hidroeléctrica es un complejo de estructuras y equipos mediante los cuales la energía del flujo de agua se convierte en energía eléctrica.

Las centrales hidroeléctricas son una parte integral de un complejo hidroeléctrico, un complejo de estructuras hidráulicas diseñadas para utilizar los recursos hídricos en interés de la economía nacional: generación de electricidad, riego, suministro de agua, mejora de las condiciones de navegación, protección contra inundaciones, piscicultura, etc.

La potencia del caudal hidráulico depende del caudal y la presión. El caudal de agua en el río varía a lo largo de su longitud con un cambio en la sección transversal del canal y la pendiente hidráulica. Para concentrar el poder y concentrar la presión del río en cualquier lugar, se levantan estructuras hidráulicas: una presa, un canal de desviación.

Las instalaciones de vertedero desvían el agua de aguas arriba a aguas abajo para evitar superar el nivel máximo de agua de diseño durante el período de inundación, verter hielo, lodos, etc.

Si el río es navegable, entonces las esclusas (elevadores de barcos) con canales de acceso están adyacentes a la presa para el paso de barcos y balsas a través del complejo hidroeléctrico, transbordo de mercancías y transferencia de pasajeros del transporte acuático al terrestre, etc.

Para asegurar la selección y suministro de agua a los consumidores no energéticos, el complejo hidroeléctrico incluye instalaciones de toma de agua y estaciones de bombeo.

Las instalaciones pesqueras son pasos de peces y elevadores de peces para pasar valiosas especies de peces a través del complejo hidroeléctrico a las zonas de desove permanentes, instalaciones de protección de peces e instalaciones para la cría artificial de peces. A veces, los peces pasan a través de las esclusas en el proceso de cerrar los barcos.

Para conectar los objetos del complejo hidroeléctrico entre sí, para conectarlos con la red de carreteras y ferrocarriles estatales, así como para pasar estos caminos a través de las estructuras del complejo hidroeléctrico, se construyen instalaciones de transporte: puentes, carreteras, etc.

Para generar electricidad y distribuirla a los consumidores, el complejo hidroeléctrico incluye varias instalaciones de energía. Estos incluyen: tomas de agua y conductos que traen agua desde aguas arriba a las turbinas y desvían agua hacia aguas abajo; la construcción de centrales hidroeléctricas con turbinas hidráulicas, generadores hidráulicos y transformadores; equipos mecánicos auxiliares y de elevación y transporte; Control remoto; Aparamenta abierta diseñada para recibir y distribuir energía.

El principio de funcionamiento de una central hidroeléctrica es el siguiente: la presa forma un depósito, proporcionando una presión constante de agua. El agua ingresa a la toma de agua y, al pasar por el conducto de presión, hace girar la turbina hidráulica, que impulsa el generador hidráulico. La tensión de salida de los hidrogeneradores se incrementa mediante transformadores para la transmisión a las subestaciones de distribución y luego a los consumidores.

La presión se crea por la concentración de la caída del río en el tramo utilizado por un embalse, o por una derivación, o por un embalse y una derivación juntos. La derivación en ingeniería hidráulica es un conjunto de estructuras que drenan el agua de un río, embalse u otro cuerpo de agua, la transportan al nodo de la estación de una central hidroeléctrica, una estación de bombeo, y también drenan agua de ellos. Distinguir la derivación sin presión y la presión. Desvío de presión: una tubería, un túnel de presión, se usa cuando las fluctuaciones en el nivel del agua en el lugar de su toma o descarga son significativas. Con pequeñas fluctuaciones de nivel, se puede utilizar derivación tanto con presión como sin presión. El tipo de derivación se selecciona teniendo en cuenta las condiciones naturales de la zona en base a un cálculo técnico y económico. La longitud de los conductos de desvío modernos alcanza varias decenas de kilómetros, la capacidad de rendimiento es de más de 2000 m 3 /seg. El equipo de energía principal está ubicado en el edificio HPP: en la sala de máquinas de la planta de energía: unidades hidráulicas, equipos auxiliares, dispositivos de control y monitoreo automáticos; en el puesto de control central, la consola del operador-despachador o el operador automático de la central hidroeléctrica. La subestación transformadora elevadora se encuentra tanto dentro del edificio de la HPP como en edificios separados o en áreas abiertas. Los dispositivos de distribución a menudo se encuentran en un área abierta. El edificio se puede dividir en secciones con una o más unidades y equipos auxiliares, separados de las partes adyacentes del edificio. Se crea un sitio de montaje en el edificio de la central eléctrica o en su interior para el montaje y reparación de diversos equipos y para operaciones de mantenimiento auxiliar. Según la capacidad instalada se distinguen potentes (más de 250 MW), medianas (hasta 25 MW) y pequeñas (hasta 5 MW). La potencia de la HPP depende de la cabeza (la diferencia entre los niveles del flujo de agua superior e inferior Q (m 3 / s)), utilizada en las turbinas hidráulicas y la eficiencia de la unidad hidráulica.

Según la altura máxima utilizada, las HPP se dividen en alta presión (más de 60 m), media presión (de 25 a 60 m) y baja presión (de 3 a 25 m). En ríos planos, las caídas rara vez superan los 100 m; en condiciones montañosas, se pueden crear caídas de hasta 300 m o más por medio de una presa, y hasta 1.500 m con la ayuda de derivaciones.

Uno de los componentes más importantes de las centrales hidroeléctricas son los generadores hidroeléctricos y las hidroturbinas.

Hidroturbinas.

La turbina hidráulica convierte la energía del agua que fluye bajo presión en energía mecánica de rotación del eje.

De acuerdo con el principio de funcionamiento, las turbinas hidráulicas se dividen en chorro (chorro a presión) y activo (chorro libre). El agua ingresa al impulsor a través de boquillas (en turbinas hidráulicas activas) o a través de una paleta guía (en turbinas hidráulicas de chorro).

El tipo más común de turbina hidráulica activa es turbina de cubo. Las turbinas Pelton son estructuralmente muy diferentes de las turbinas de chorro más comunes (radial-axial, de álabes rotativos), en las que el impulsor se encuentra en la corriente de agua. En las turbinas de cubeta, el agua se suministra a través de boquillas tangencialmente a un círculo que pasa por el centro de la cubeta. El agua, al pasar a través de la boquilla, forma un chorro que vuela a alta velocidad y golpea la pala de la turbina, después de lo cual la rueda gira y realiza un trabajo. Después de la desviación de una pala, otra se sustituye bajo el chorro. El proceso de uso de la energía del chorro se lleva a cabo a presión atmosférica y la producción de energía se lleva a cabo únicamente a expensas de la energía cinética del agua. Las palas de la turbina son bicóncavas con una hoja afilada en el medio; la tarea de la pala es dividir el chorro de agua para aprovechar mejor la energía. Las turbinas hidráulicas Pelton se utilizan a alturas de más de 200 metros (la mayoría de las veces de 300 a 500 metros o más), con caudales de hasta 100 m³/seg. La potencia de las turbinas de cubo más grandes puede alcanzar los 200-250 MW o más. En saltos de hasta 700 metros, las turbinas de cubo compiten con las radiales-axiales, en saltos altos su uso no tiene alternativa. Por regla general, las centrales hidroeléctricas con turbinas de cubo se construyen según el esquema de desvío, ya que es problemático obtener presiones tan significativas utilizando una presa. Las ventajas de las turbinas de cubo son la posibilidad de utilizar cabezales muy altos, así como caudales de agua bajos. Las desventajas de la turbina son la ineficiencia a bajas presiones, la imposibilidad de usarla como bomba y los altos requisitos para la calidad del agua suministrada.

Turbina radial-axial (turbina francis) - turbina de chorro. En el impulsor de turbinas de este tipo, el flujo primero se mueve radialmente (desde la periferia hacia el centro) y luego en dirección axial (hacia la salida). Se utilizan en alturas de hasta 600 m Potencias de hasta 640 MW.

La principal ventaja de las turbinas de este tipo es la mayor eficiencia óptima de todos los tipos existentes. La desventaja es una característica operativa menos plana que la de una turbina Kaplan.

turbina Kaplan- una turbina de chorro, cuyas palas pueden girar alrededor de su eje al mismo tiempo, por lo que se regula su potencia. Además, la potencia se puede ajustar utilizando las cuchillas del dispositivo de guía. Las palas de una turbina hidráulica se pueden ubicar tanto perpendiculares a su eje como en ángulo. El flujo de agua en una turbina de álabes rotatorios se mueve a lo largo de su eje. El eje de la turbina se puede ubicar tanto vertical como horizontalmente. Con un eje vertical, el flujo, antes de ingresar a la cámara de trabajo de la turbina, se tuerce en una cámara en espiral y luego se endereza con un carenado. Esto es necesario para un suministro uniforme de agua a los álabes de la turbina y, por tanto, para reducir su desgaste. Se utiliza principalmente en centrales hidroeléctricas de media presión.

Turbina diagonal- turbina de chorro utilizada a media y alta presión. La turbina diagonal es una turbina de paletas rotativas, cuyas paletas están ubicadas en un ángulo agudo (45-60°) con respecto al eje de rotación de la turbina. Esta disposición de las palas le permite aumentar su número (hasta 10-12 piezas) y utilizar la turbina a presiones más altas. Las turbinas diagonales se utilizan en cabezas de 30 a 200 metros, compitiendo en cabezas bajas con las turbinas Kaplan clásicas y en cabezas altas con las turbinas radiales-axiales. Comparadas con estas últimas, las turbinas diagonales tienen una eficiencia ligeramente mayor, pero son estructuralmente más complejas y más propensas al desgaste.

hidrogenerador- una máquina eléctrica diseñada para generar electricidad en una central hidroeléctrica. Por lo general, un hidrogenerador es una máquina eléctrica síncrona de polos salientes de diseño vertical, impulsada por una turbina hidráulica, aunque también existen hidrogeneradores horizontales (incluidos los hidrogeneradores de cápsula).

Los hidrogeneradores tienen una velocidad relativamente baja (hasta 500 rpm) y un diámetro bastante grande (hasta 20 m), lo que determina principalmente el diseño vertical de la mayoría de los hidrogeneradores, ya que con un diseño horizontal se hace imposible proporcionar la resistencia mecánica necesaria. y rigidez de sus elementos estructurales.

Las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo utilizan hidrogeneradores reversibles (hidrogeneradores-motores), que pueden generar energía eléctrica y consumirla. Se diferencian de los hidrogeneradores convencionales en el diseño especial del cojinete de empuje, que permite que el rotor gire en ambas direcciones.

Los hidrogeneradores para centrales hidroeléctricas se diseñan especialmente de acuerdo con la velocidad y potencia de las turbinas hidráulicas a las que están destinados. Los hidrogeneradores para grandes unidades de potencia generalmente se instalan verticalmente sobre cojinetes de empuje con cojinetes de guía apropiados. Suelen ser trifásicos y están diseñados para frecuencia estándar. El sistema de refrigeración por aire es cerrado, con intercambiadores de calor aire-agua.

3. Ventajas y desventajas de HPP

Las principales ventajas de la energía hidroeléctrica son obvias. Por supuesto, la principal ventaja de los recursos hídricos es su renovabilidad: el suministro de agua es prácticamente inagotable. Al mismo tiempo, los recursos hídricos están significativamente por delante de otros tipos de fuentes de energía renovable en desarrollo y pueden proporcionar energía a grandes ciudades y regiones enteras.

Además, es bastante fácil utilizar esta fuente de energía, como lo demuestra la larga historia de la energía hidroeléctrica. Por ejemplo, los generadores hidroeléctricos pueden encenderse o apagarse según la demanda.

Al mismo tiempo, el tema del impacto de la energía hidroeléctrica en el medio ambiente es bastante controvertido. Por un lado, el funcionamiento de las centrales hidroeléctricas no conduce a la contaminación de la naturaleza con sustancias nocivas, a diferencia de las emisiones de CO 2 que producen las centrales térmicas y los posibles accidentes en las centrales nucleares, que pueden tener consecuencias catastróficas a nivel mundial.

Pero al mismo tiempo, la formación de embalses requiere la inundación de grandes áreas, a menudo fértiles, y esto provoca cambios negativos en la naturaleza. Las represas a menudo bloquean el camino para el desove de los peces, interrumpen el flujo natural de los ríos, conducen al desarrollo de procesos estancados, reducen la capacidad de "autopurificación" y, por lo tanto, cambian drásticamente la calidad del agua.

El costo de la energía producida en las centrales hidroeléctricas es mucho más bajo que en las centrales nucleares y térmicas, y pueden alcanzar rápidamente el modo de producción de energía operativa después del encendido, pero su construcción es más costosa.

Las tecnologías modernas para la producción de energía hidroeléctrica le permiten obtener una eficiencia bastante alta. A veces es el doble que el de las centrales térmicas convencionales. En muchos sentidos, esta eficiencia está asegurada por las características de los equipos de las centrales hidroeléctricas. Es muy confiable y fácil de usar.

Además, todo el equipo utilizado tiene otra ventaja importante. Esta es una larga vida útil, que se explica por la ausencia de calor en el proceso de producción. Y muy a menudo no es necesario cambiar el equipo, las averías ocurren muy raramente. La vida útil mínima de una central hidroeléctrica es de unos cincuenta años. Y en las extensiones de la antigua Unión Soviética, las estaciones construidas en los años veinte o treinta del siglo pasado funcionan con éxito. Las centrales hidroeléctricas se gestionan a través de un eje central, por lo que, en la mayoría de los casos, hay pocas personas trabajando allí.

Conclusión

turbina hidroeléctrica precio de costo energía

El potencial de la energía hidroeléctrica se puede determinar sumando todos los caudales de los ríos que existen en el planeta. Los cálculos mostraron que el potencial mundial es igual a cincuenta mil millones de kilovatios por año. Pero esta cifra tan impresionante es solo una cuarta parte de la cantidad de precipitación que cae anualmente en todo el mundo.

Teniendo en cuenta las condiciones de cada región específica y el estado de los ríos del mundo, el potencial real de los recursos hídricos es de dos a tres mil millones de kilovatios. Estas cifras corresponden a una generación eléctrica anual de 10.000 a 20.000 billones de kilovatios por hora.

Para comprender el potencial de la energía hidroeléctrica, expresado por estas cifras, es necesario comparar los datos obtenidos con los indicadores de las centrales térmicas de petróleo. Para generar esta cantidad de electricidad, las centrales alimentadas con petróleo requerirían unos cuarenta millones de barriles de petróleo al día.

Sin duda, la energía hidroeléctrica del futuro no debería tener un impacto negativo en el medio ambiente ni reducirlo al mínimo. Al mismo tiempo, es necesario lograr el máximo aprovechamiento de los recursos hídricos.

Muchos especialistas lo entienden y, por lo tanto, el problema de preservar el entorno natural durante la construcción de ingeniería hidráulica activa es más relevante que nunca. En la actualidad, es especialmente importante una previsión precisa de las posibles consecuencias de la construcción de instalaciones hidrotécnicas. Debe responder a muchas preguntas sobre la posibilidad de mitigar y superar situaciones ambientales indeseables que pueden presentarse durante la construcción. Además, se requiere una evaluación comparativa de la eficiencia ambiental de las futuras instalaciones hidroeléctricas. Es cierto que la implementación de dichos planes aún está lejos, ya que hoy en día no se está llevando a cabo el desarrollo de métodos para determinar el potencial energético ambiental.

Lista de fuentes

1. Neporozhny P.S., Obrezkov V.I.; “Introducción a la especialidad: energía hidroeléctrica”. edición Moscú, 1982

Drobnis VF "Hidráulica y máquinas hidráulicas", ed. Moscú, 1987

planta de energía hidroeléctrica

Central hidroeléctrica (HPP)- una central eléctrica que utiliza la energía de una corriente de agua como fuente de energía. Las centrales hidroeléctricas generalmente se construyen en los ríos mediante la construcción de presas y embalses.

Para la producción eficiente de energía eléctrica en las centrales hidroeléctricas, son necesarios dos factores principales: un suministro de agua garantizado durante todo el año y las posibles grandes pendientes del río, favoreciendo la topografía en forma de cañón de la construcción hidroeléctrica.

Peculiaridades

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento de una central hidroeléctrica es bastante simple. Una cadena de estructuras hidráulicas proporciona la presión necesaria de agua que fluye hacia las palas de una turbina hidráulica, que impulsa generadores que generan electricidad.

Las centrales hidroeléctricas más grandes del mundo

Centrales hidroeléctricas en Rusia

A partir de 2009, Rusia tiene 15 centrales hidroeléctricas de más de 1000 MW (en funcionamiento, en construcción o en construcción) y más de cien centrales hidroeléctricas de menor capacidad.

Las centrales hidroeléctricas más grandes de Rusia.

Notas:

Otras centrales hidroeléctricas en Rusia

Antecedentes del desarrollo de la ingeniería hidráulica en Rusia.

En el período soviético de desarrollo energético, se hizo hincapié en el papel especial del plan económico nacional unificado para la electrificación del país - GOELRO, que fue aprobado el 22 de diciembre de 1920. Este día fue declarado feriado profesional en la URSS - Día del Ingeniero de Energía. El capítulo del plan dedicado a la energía hidroeléctrica se denominó "Electrificación y Energía Hidráulica". Señaló que las centrales hidroeléctricas pueden ser económicamente beneficiosas, principalmente en el caso de uso complejo: para generar electricidad, mejorar las condiciones de navegación o recuperación de terrenos. Se supuso que dentro de 10 a 15 años sería posible construir centrales hidroeléctricas en el país con una capacidad total de 21,254 mil caballos de fuerza (alrededor de 15 millones de kW), incluso en la parte europea de Rusia, con una capacidad de 7394, en Turkestán - 3020, en Siberia - 10,840 mil hp Para los próximos 10 años se planeó la construcción de UHE con una capacidad de 950.000 kW, sin embargo, a futuro se planeó construir diez UHE con una capacidad de trabajo total de las primeras etapas de 535.000 kW.

Aunque ya un año antes, en 1919, el Consejo de Trabajo y Defensa reconoció la construcción de las centrales hidroeléctricas Volkhov y Svir como objetos de importancia defensiva. En el mismo año, comenzaron los preparativos para la construcción de la HPP Volkhovskaya, la primera de las centrales hidroeléctricas construidas según el plan GOELRO.

Sin embargo, incluso antes de la construcción de la CH Volkhovskaya, Rusia tenía una experiencia bastante rica en la construcción hidráulica industrial, principalmente por empresas privadas y concesiones. La información sobre estas centrales hidroeléctricas construidas en Rusia durante la última década del siglo XIX y los primeros 20 años del siglo XX es bastante dispersa, contradictoria y requiere una investigación histórica especial.

La más confiable es que la primera central hidroeléctrica en Rusia fue la central hidroeléctrica Berezovskaya (Zyryanovskaya), construida en Rudny Altai en el río Berezovka (un afluente del río Bukhtarma) en 1892. Era una turbina de cuatro con una capacidad total de 200 kW y estaba destinada a proporcionar electricidad para el drenaje de la mina Zyryanovsky.

La HPP Nygrinskaya, que apareció en la provincia de Irkutsk en el río Nygri (un afluente del río Vacha) en 1896, también afirma ser la primera. El equipo de potencia de la central constaba de dos turbinas de eje horizontal común, que hacían girar tres dínamos de 100 kW. La tensión primaria se convertía mediante cuatro transformadores de corriente trifásicos de hasta 10 kV y se transmitía a través de dos líneas de alta tensión a las minas vecinas. Estas fueron las primeras líneas eléctricas de alto voltaje en Rusia. Una línea (9 km de largo) se tendió a través de la mina Goltsy hasta la mina Negadanny, la otra (14 km) subió por el valle Nygri hasta la desembocadura del manantial Sukhoi Log, donde operó la mina Ivanovsky en esos años. En las minas, el voltaje se transformó a 220 V. Gracias a la electricidad de la HPP Nygrinskaya, se instalaron ascensores eléctricos en las minas. Además, se electrificó el ferrocarril minero, que servía para la exportación de roca estéril, que se convirtió en el primer ferrocarril electrificado de Rusia.

Ventajas

• uso de energías renovables.
• electricidad muy barata.
• trabajo no va acompañado de emisiones nocivas a la atmósfera.
• acceso rápido (en relación con CHP/TPP) al modo de salida de potencia operativa después de encender la estación.

Defectos

• inundación de la tierra cultivable
• la construcción se lleva a cabo solo donde hay grandes reservas de energía hidráulica
• en los ríos de montaña son peligrosos debido a la alta sismicidad de las áreas
• las liberaciones de agua reducidas y no reguladas de los embalses durante 10 a 15 días (hasta su ausencia), conducen a la reestructuración de ecosistemas únicos de llanuras aluviales en todo el lecho del río, como resultado, contaminación del río, reducción de las cadenas alimentarias, disminución del número de peces , la eliminación de animales acuáticos invertebrados, un aumento de la agresividad de los componentes de los mosquitos (jejenes) debido a la desnutrición en las etapas larvarias, la desaparición de los sitios de anidación para muchas especies de aves migratorias, humedad insuficiente en el suelo de la llanura aluvial, sucesiones vegetales negativas (agotamiento de fitomasa), y una reducción en el flujo de nutrientes a los océanos.

Accidentes e incidentes mayores

notas

ver también

Enlaces

• Mapa de las centrales hidroeléctricas más grandes de Rusia (GIF, datos de 2003)