Hidroelektrostacijas ir daļa no hidroelektrostacijas kompleksiem. Hidrauliskais mezgls ir hidrotehnisko būvju komplekss, kas nodrošina ūdens resursu izmantošanu iegūšanai elektriskā enerģija, ūdensapgāde, apūdeņošana, kā arī aizsardzība pret plūdiem, apstākļu uzlabošana kuģošanai, zivju audzēšanai, atpūtai u.c.
Hidroelektrostaciju konstrukciju sastāvs un mērķis. Ja galvenais hidroelektrostacijas izveides mērķis ir elektroenerģijas ražošana, tad to parasti sauc par hidroelektrostaciju vai hidroelektrostaciju. Hidroelektrisko kompleksu būvju kompleksā ietilpst galvenās un palīgbūves. Būvniecības un uzstādīšanas darbu nodrošināšanai būvniecības laikā tiek uzceltas pagaidu būves.
Atkarībā no veiktajām funkcijām galvenās struktūras ir sadalītas:
Ūdens aizturēšanas un drenāžas konstrukcijas,
paredzēts, atkarībā no hidroelektrostacijas projekta, izveidot rezervuāru, visu vai daļu no hidroelektrostacijas spiediena, ekspluatācijas izmaksu novadīšanu apakšējā baseinā, ieskaitot plūdus (ieskaitot dažāda veida aizsprostus un pārplūdes) , kā arī ledus, slāņu, nogulumu mazgāšanai (tai skaitā šiem nolūkiem atsevišķos gadījumos īpašas ierīces). Augstūdens upēs maksimālās palu plūsmas var sasniegt 100 tūkst.m3/s vai vairāk. Tā, pasaulē lielākajā hidroelektrostacijā, “Trīs aizas” upē. Jandzi (Ķīna) hidroelektrostacijas ir paredzētas, lai izturētu maksimālos projektētos plūdus 102,5 tūkst.m3/s FPU laikā, Čeboksaras HES pie Volgas maksimālais projektētais plūsmas ātrums ar varbūtību 0,01% ir 48 tūkst.m3/s, plkst. Dņepras hidroelektrostacija - 25,9 tūkst.m3/s.Enerģētikas struktūras, kas paredzētas elektroenerģijas ražošanai un piegādei energosistēmai, tostarp ūdens ņemšanas vietas; ūdensvadi, kas piegādā ūdeni no augšējā baseina uz hidroelektrostacijas ēkas hidrauliskajām turbīnām un novada ūdeni no hidroelektrostacijas ēkas uz apakšējo rezervuāru; hidroelektrostaciju ēkas ar energoiekārtām (hidrauliskām turbīnām, hidroģeneratoriem, transformatoriem u.c.), mehānisko, pārkraušanas, palīgiekārtām, vadības sistēmu; atvērtas (ORU) vai slēgtas (ZRU) sadales ierīces elektroenerģijas saņemšanai un sadalei energosistēmā, kā arī elektrolīniju avārijas izslēgšanai.
Kuģniecības un plostu konstrukcijas, kas paredzētas kuģu un plostu pārvietošanai caur hidraulisko sistēmu, ieskaitot slūžas, kuģu pacēlājus ar pieejas un izplūdes kanāliem, plostu kuģus utt.
Ūdens ņemšanas vietas apūdeņošanai, ūdens apgādei, nodrošinot nepieciešamo ūdens padevi un ieskaitot ūdens ņemšanas vietas, sūkņu stacijas utt.
Zivju ejas un zivju aizsardzības būves, kas paredzētas migrējošo zivju sugu pāriešanai uz nārsta vietām augšējā baseinā un pretējā virzienā, ieskaitot zivju ejas un zivju pacēlājus.
Transporta būves, kas paredzētas ūdenssaimniecības konstrukciju savstarpējai savienošanai, kā arī ceļu un dzelzceļu šķērsošanai caur tiem, tostarp tiltiem, lielceļiem un dzelzceļiem utt.
Atkarībā no hidroelektrostacijas atrašanās vietas dabiskajiem apstākļiem (hidroloģiskajiem, topogrāfiskajiem, ģeoloģiskajiem, klimatiskajiem), spiediena ģenerēšanas shēmas un hidroelektrostacijas veida, dažas no galvenajām hidroelektrostacijas būvēm var kombinēt ar savā starpā (piemēram, hidroelektrostacijas pārplūdes ēkas, kur hidroelektrostacijas ēka apvienota ar pārgāzni).
Palīgbūves ir paredzētas, lai nodrošinātu nepieciešamos apstākļus ūdenssaimniecības normālai darbībai un apkopes personāla darbam un ietver administratīvās ēkas, ūdensapgādes, kanalizācijas sistēmas utt.
Būvniecības un uzstādīšanas darbiem nepieciešamās pagaidu konstrukcijas var iedalīt divās grupās.
Pirmajā grupā ietilpst būves, kas būvniecības laikā nodrošina upju plūsmu caurlaidību, apejot bedres un būvējamās būves un aizsargājot tās no applūšanas un iekļaujot būvniecības kanālus, cauruļvadus, tuneļus, pārsedzes, atūdeņošanas sistēmas utt.
Otrajā grupā ietilpst palīgražošanas uzņēmumi, tai skaitā betona rūpnīcas ar cementa, betona pildvielu, armatūras noliktavām, kokapstrādes un mehāniskās cehas, mehanizācijas un autotransporta bāzes, noliktavas, pagaidu ceļi, pagaidu elektroapgādes sistēmas, komunikācijas, ūdensapgāde u.c.
Daudzos gadījumos daļa no pagaidu būvēm pēc būvniecības pabeigšanas tiek izmantota hidroelektrostacijas darbības laikā. Līdz ar to no pirmās grupas konstrukcijām būvniecības kanālus un tuneļus pilnībā vai daļēji var iekļaut hidroelektrostacijas pārplūdumos vai ūdensvados, bet pārsedzes – aizsprostos.
Otrās grupas būves var pilnībā vai daļēji izmantot kā sākotnējo infrastruktūru teritoriālajiem ražošanas kompleksiem, kuru pamatā ir hidroelektrostacijas.
Nodrošināt uzticamu un ilgstošu hidroelektrostaciju darbību ekspluatācijas apstākļos, ņemot vērā sarežģīto izmantošanu, panākot maksimālu ekonomisko efektu, samazinot izmaksas, samazinot būvniecības laiku un paātrinot hidroagregātu nodošanu ekspluatācijā, racionāla plānojuma un konstrukciju veidu izvēli, balstoties uz dabas apstākļiem un rezervuāra parametriem, ir svarīgas un hidroelektrostacijas, darbības režīmi.
Ņemot vērā lielo hidroelektrostaciju ilgo būvniecības laiku, kas sasniedz 5–10 gadus, parasti tiek plānots būvēt būves un nodot ekspluatācijā hidroagregātus rindās ar nepabeigtām būvēm un samazinātu spiedienu, tādējādi palielinot ekonomisko efektivitāti.
HES un PSPP ir sadalīti:
Saskaņā ar spiediena radīšanas metodi, pamatojoties uz ķēdes shēmas hidrauliskās enerģijas izmantošana hidroelektrostacijās, hidroelektrostacijas ēkas izvietošana kā konstrukciju sastāvdaļa: hidroelektrostacija ar upes gultnes ēkām; Hidroelektrostacija ar aizsprostu ēkām; novirzīšanas hidroelektrostacijas.
Pēc uzstādītās jaudas (sūknēšanas elektrostacijām ar jaudu ģeneratora režīmā) priekš: liela jauda - vairāk nekā 1000 MW, vidējā jauda no 30 līdz 1000 MW, mazjauda - mazāka par 30 MW.
Pēc spiediena (maksimums): augsts spiediens - vairāk nekā 300 m, vidējais spiediens - no 30-50 līdz 300 m, zems spiediens - mazāks par 30-50 m.
Hidroelektrostacijas ar upju noteces ēkām parasti tiek izmantotas zemienes upēs uz mīkstiem un akmeņainiem pamatiem ar spiedienu līdz 50 m, un tām ir raksturīgs tas, ka hidroelektrostaciju ēkas ir daļa no spiediena frontes un uztver ūdens spiedienu no plkst. augšteces pusē. Hidroelektrostaciju konstrukciju kompleksā parasti ietilpst betona konstrukcijas, tostarp hidroelektrostacijas ēka, pārplūdes aizsprosts un kuģu slūžas un zemes aizsprosti, kas veido lielāko spiediena frontes daļu. Daudzos gadījumos upes ietekas hidroelektrostaciju ēkas tiek būvētas kopā ar pārgāzēm. Kombinēto upju noteces ēku izmantošana Kijevas, Kaņevskas, Dņestras (Ukraina), Pļavinskas (Latvija), Saratovskajas (Krievija) hidroelektrostacijās un vairākās citās ļāva atteikties no betona pārplūdes aizsprostiem, samazināt fasādi. no betona konstrukcijām un gūt ievērojamus ietaupījumus. Augstūdens upēs izmantojamo hidroelektrostaciju būvju ar tekošajām ēkām, kur paredzamās palu plūsmas būvniecības laikā var sasniegt 10–20 tūkst.m3/s, vispārējā plānojuma izvēli būtiski ietekmē upes caurteces shēma būvniecības periodā.
Atkarībā no hidroelektrostacijas betona konstrukciju izvietojuma izšķir šādus izkārtojumus (4.1. att.):
Piekrastes un palienes plānojums.
Šādi izkārtojumi izceļas ar to, ka galvenās betona konstrukcijas (hidroelektrostacijas ēka, pārplūdes dambis u.c.) atrodas ārpus upes gultnes, to bedre ir iežogota ar pārsedzēm, un to būvniecības laikā tiek aprēķinātas būvniecības izmaksas, tostarp plūdi. veikta gar upes gultni. Uzceļot betona konstrukcijas, kanāls tiek aizsprostots ar aklo dambi, visbiežāk māla dambi, un upes tecējums tiek izvadīts caur betona konstrukcijām. Izmantojot piekrastes plānojumu, pārsedžu augstums ir mazāks, un, kad bedre atrodas krasta posmā, kuru būvniecības laikā plūdi neapplūst, pārsedzes nav jāievieto vispār. Būtisks piekrastes plānojuma trūkums ir nepieciešamība veikt lielus rakšanas darbus, lai izraktu augsni bedrē, ieplūdes un izplūdes kanālos. Ar palienes plānojumu betona konstrukciju bedre tiek novietota palienē tuvāk upes gultnei, kas, no vienas puses, noved pie bedres aptverošo pārsedžu augstuma palielināšanās, no otras puses, samazinās. rakšanas darbu apjomā.
Kanālu izkārtojums. Ar šo izkārtojumu upes gultnē tiek novietotas betona konstrukcijas. Šajā gadījumā tiek izmantotas šādas būvniecības shēmas:
Vienā bedrē, nožogota ar pārsedzēm, ar būvniecības izmaksām ejot caur bankā izgatavotu kanālu.
Divos (retāk trijos) posmos, kad daļa no kanāla ir norobežota ar pārsedzēm un tajā tiek uzceltas 1. kārtas betona konstrukcijas, un būvniecības izmaksas tiek novirzītas caur otru kanāla daļu. Uzceļot 1.kārtas konstrukcijas, caur tām tiek izvadītas upes straumes, bet otra upes gultnes daļa ir norobežota ar pārsedzēm un tiek uzceltas 2.kārtas betona konstrukcijas.
Jaukts izkārtojums. Ar šo izkārtojumu betona konstrukcijas tiek novietotas daļēji kanālā un krastā (palienē) vai kanālā visā tā platumā un daļēji krastā (palienē).
HES izvietojuma varianta izvēli katrā konkrētajā gadījumā nosaka HES atrašanās vietas dabas apstākļi, labvēlīgu ekspluatācijas apstākļu nodrošināšana, būvniecības laika samazinājums, hidroelektrostacijas kompleksa izmaksas un tiek veikta, pamatojoties uz tehniski ekonomisko salīdzinājumu. no iespējām.
Kā piemēru attēlā. 4.2 parāda Kijevas hidroelektrostacijas izkārtojumu. Labajā krastā izvietotās betona konstrukcijas ietver: upes gultnes hidroelektrostacijas ēka ar 20 horizontālām kapsulām hidroelektrostacijām ar kopējo uzstādīto jaudu 360 MW ar vidējo gada jaudu 0,64 miljardi kWh gadā, apvienojumā ar virszemes pārplūdēm, vienkameru slūžas. Kanālu bloķējošais zemes aizsprosts un kreisā krasta aizsprosts kopējais garums ir aptuveni 54 km. Maksimālais hidroelektrostacijas augstums ir 11,8 m, projektētais 7,6 m Paredzamā maksimālā plūdu caurplūde caur hidroelektrostacijas konstrukcijām ir 14,8 tūkst.m3/s, un maksimālais īpatnējais caurplūdums rezervuārā ir 90 m3/ s. Smilšainās pamatnes apstākļos upes gultnes hidroelektrostacijas ēkas drošas darbības nodrošināšanai paredzēti pretfiltrācijas pasākumi, tai skaitā māla nogāze, lokšņu pāļu aizkars zem hidroelektrostacijas ēkas pamatu plātnes, aiz kura. lejtecē ir pieslēgta drenāža. Lai novērstu bīstamu dibena eroziju hidroelektrostacijas darbības laikā un plūdu pāreju lejtecē, tika veikts stiprinājums, tajā skaitā ūdens baseins un priekšauts no dzelzsbetona plātnēm ar biezumu no 2,5 līdz 1,5 m un spainis, kas piepildīts ar akmeņu pildījumu, kas, veidojoties erozijas piltuvei, novērsīs tālāku eroziju.
Būvju kompleksā ietilpst Kijevas sūkņu akumulācijas elektrostacija, kas atrodas Kijevas ūdenskrātuves krastā, 3,5 km attālumā no hidroelektrostacijas.
Hidroelektrostacijas ar aizsprostu ēkām ir būvētas uz zemienes un kalnu upēm, galvenokārt uz akmeņaina pamata ar spiedienu no 30 līdz 300 m, un tām ir raksturīgs tas, ka hidroelektrostacijas ēka atrodas aiz dambja.
Spiediena ūdensvadu garums un hidroelektrostacijas ēkas plānojums ir atkarīgs no dambja veida, augstuma un citiem parametriem, kā arī no vietas dabiskajiem apstākļiem.
Zemienes upju apstākļos hidroelektrostaciju izkārtojums ar dambja pusē esošām ēkām ir līdzīgs izkārtojumiem ar upes gultnes ēkām un atšķiras no tiem ar to, ka ēkas priekšā ir betona dambis ar ūdens ņemšanas un spiediena. cauruļvadi (stacijas dambis), kas atdalīti no hidroelektrostacijas ēkas ar izplešanās šuvi. Interesants šāda izkārtojuma piemērs ir Dņepras hidroelektrostacija (4.3. att.).
Pēc Kremenčugas hidroelektrostacijas būvniecības ar rezervuāru ar lietderīgo jaudu 9 km3, nodrošinot sezonālu Dņepras plūsmas regulēšanu, aprēķinātā maksimālā Dņepras hidroelektrostacijas plūdu plūsma regulētas plūsmas apstākļos samazinājās no 40 līdz 25,9 tūkst.m3 / s, kuru dēļ tika atbrīvota daļa no dambja pārplūdes atverēm (laidumiem), kas ļāva tās izmantot kā ūdens ņemšanas vietas hidroelektrostacijas otrajai ēkai ar kopējo jaudu 888 MW un palielināt kopējo jaudu. Dņepras hidroelektrostacijas jauda līdz 1595 MW. Katrai turbīnai ūdens tiek piegādāts no diviem laidumiem (ūdens ņemšanas atverēm) pa diviem dzelzsbetona spiedvadiem, kas balstās uz aizsprosta un ir atdalīti no hidroelektrostacijas ēkas ar izplešanās šuvi.
A 
b 
V 
Rīsi. 4.3. Dneproges: a – plāns; b, c – attiecīgi GES-1 un GES-2 turbīnu telpa; 1 – GES-1 ēka; 2 – gravitācijas dambis; 3 – GES-2 ēka; 4 – vārteja
Augstākā spiedienā, parasti kalnu upju apstākļos, hidroelektrostaciju izvietojumam ar betona aizsprostiem un dambjiem no grunts materiāliem ir savas īpatnības.
Plānojumi ar betona aizsprostiem, kā likums, ir tekoši vai sajaukti ar hidroelektrostacijas ēkas novietojumu aiz gravitācijas, balsta vai arkas aizsprostiem, un tos raksturo spiediena ūdensvadu izvietojums dambja korpusā, tā augštecē vai lejtecē (4.4. att.). Hidroelektrostacijas kompleksā ietilpst stacijas dambis ar hidroelektrostacijas ēku pie dambja, pārplūdes dambis un aklie aizsprosti, kas var būt betona vai no grunts materiāliem.
Šauros posmos grūtības rodas ar hidroelektrostacijas ēkas un pārgāznes izvietošanu. Šajos gadījumos pārgājienu var veikt atsevišķi krastā (piemēram, Čirkijas hidroelektrostacija) vai virszemes pārgājiena veidā, kas atrodas hidroelektrostacijas dambja ēkas grīdā (piemēram, Toktogul hidroelektrostacija). Ārkārtīgi reti dambja korpusā atrodas hidroelektrostacijas turbīnu telpa (piemēram, Monteynard hidroelektrostacija Francijā, kur atrodas turbīnu zāle ar četriem hidroagregātiem ar kopējo jaudu 320 MW dobumā arkas gravitācijas aizsprostā ar augstumu 153 m un cekules garumu 210 m, un virszemes izplūdi uz lejteces malas aizsprostiem). Šādas iebūvētās ēkas, kas novietotas dobumā betona dambja iekšpusē (sk. 4.4. att., d), veido atsevišķu grupu un nosacīti tiek klasificētas kā dambja puses ēkas.
A 
b
V 
G
Rīsi. 4.4. Hidroelektrostaciju plānojumi ar aizsprostu ēkām un betona dambjiem: a – kanālu izvietojums – Trīs aizu hidroelektrostacija: 1 – pārplūdes dambis; 2 – kreisā krasta un labā krasta staciju dambji un hidroelektrostaciju ēkas; 3 – kuģu lifts; 4 – divu diegu vārteja; b – jauktais plānojums – Itaipu HES: 1 – kreisā krasta dambis no grunts materiāliem; 2 – kanāls būvniecības izmaksu nodošanai; 3 – pagaidu noplūde; 4 – apakšējais džemperis; 5 – hidroelektrostacijas ēka; 6 – augšējais džemperis; 7 un 8 – betona dambis; 9 – pārtece; 10 – labā krasta dambis no grunts materiāliem; c – hidroelektrostacijas ar dambja ēku spiedūdens vadu izvietošanas iespējas; g – iespēja ar iebūvētu ēku
b 
Rīsi. 4.5. Krasnojarskas hidroelektrostacija: a – plāns; b – stacijas dambja un hidroelektrostacijas ēkas šķērsgriezums; 1 – hidroelektrostacijas ēka; 2 – stacijas dambis; 3 – pārplūdes dambis; 4–7 – aklie dambji; 8 – uzstādīšanas vieta; 9. un 10. – augšteces un lejteces kuģošanas ceļi; 11 – rotācijas iekārta; 12 – kuģa kamera; 13 – viļņu aizsargsiena
Salīdzinoši plašos posmos būvniecību parasti veic divos posmos, pirmkārt, izbūvējot betona pārplūdes aizsprostu (vai dambja daļu) un izlaižot būvniecības izmaksas caur ierobežoto upes gultni un pēc tās bloķēšanas, otrajā pagriezienā cauri pārplūdes atverēm uzceltajā pārplūdes dambī un hidroelektrostacijas būvju būvniecības pabeigšana.
Šauros posmos, lai segtu būvniecības izmaksas, tiek izveidots būvniecības tunelis, kuru ekspluatācijas apstākļos var izmantot plūdu pārplūdes izbūvei.
A 
b
Rīsi. 4.6. Chirkeyskaya HES: a – šķērsgriezums; b – plāns; 1 – dambis; 2 – ūdens ņemšana; 3 – spiediena ūdensvadi; 4 – hidroelektrostacijas ēka; 5 – piekļuves tunelis; 6 – ekspluatācijas pārgāze apvienota ar būvniecības tuneli
Hidroelektrostaciju piemēri ar dambja ēku salīdzinoši plašā izkārtojumā ir pasaulē lielākā hidroelektrostacija "Trīs aizas" ar jaudu 18,2 milj.kW (sk. 4.4. att., a), Itaipu hidroelektrostacija ar jaudu 12,6 milj. kWh, (sk. 4.4.,b att.), Sayano-Shushenskaya HES ar jaudu 6,4 miljoni kW, Krasnojarskas HES ar jaudu 6 miljoni kW ar vidējo gada jaudu 20,4 miljardi kWh. Krasnojarskas hidroelektrostacijas konstrukcijās ietilpst gravitācijas aizsprosts ar 1065 m garumu un maksimālo augstumu 125 m (4.5. att.), kas sastāv no stacijas un aklo dambjiem, pārplūdes aizsprosts, kas nodrošina plūdu caurplūdi. 14,6 tūkst.m3/s (ņemot vērā plūdu pārtapšanu ūdenskrātuvē, kad līmenis ir piespiedu kārtā), kā arī kuģu lifts.
Hidroelektrostacijas piemērs ar dambja ēku šaurā līnijā ir Chirkey hidroelektrostacija ar jaudu 1,0 miljoni kW ar arkveida aizsprostu ar cekules garumu 333 m un maksimālo augstumu 233 m un ar dubultu -hidraulisko agregātu rindu izvietojums ēkā (4.6. att.). Kreisajā krastā ir tuneļa ekspluatācijas pārplūde, kas paredzēta plūdu plūsmai 3,5 tūkst.m3/s.
Toktogul hidroelektrostacijā ar jaudu 1,2 miljoni kW ar dambja ēku šaurā virzienā ar hidroagregātu divrindu izvietojumu hidroelektrostacijas ēkā un gravitācijas aizsprostu ar maksimālo augstumu 216 m, spiedūdens. dambja korpusā ir izvietoti hidroelektrostacijas cauruļvadi un dziļa pārgāze, bet dambja apakšējā malā ir virszemes pārgājiens (4.7. att.).
Šauros posmos ar betona aizsprostiem un grunts materiāliem var izmantot konfigurācijas ar sauszemes un pazemes hidroelektrostaciju ēkām.
Galvenie hidroelektrostaciju izkārtojumi ar dambjiem, kas izgatavoti no grunts materiāliem, ir parādīti attēlā. 4.8. Šajā gadījumā hidroelektrostacijas ēka var atrasties tieši aiz dambja (a) vai tiek izmantoti visbiežāk izmantotie plānojumi ar sauszemes (b) un pazemes (c) hidroelektrostacijas ēku.
Hidroelektrostaciju izvietojums ar aizsprostiem, kas izgatavoti no augsnes materiāliem, raksturojas ar ekspluatācijas pārplūdes ceļiem krastā plūdu plūsmu pārvadīšanai: piekrastes virszemes pārplūdes ar lielu plūsmu vai tuneļa pārplūdes veidā. Lai segtu būvniecības izmaksas, parasti tiek izmantoti būvniecības tuneļi.
Hidroelektrostaciju kompleksu, kurā ietilpst ūdens ņemšanas vieta, ūdensvadi un hidroelektrostacijas ēka, kas uzbūvēts ārpus dambja, sauc par hidroelektrostacijas spiedstacijas bloku (PSU).
Augstspiediena hidroelektrostacijas piemērs ar dambja ēku un aizsprostu no grunts materiāliem ir Nurek hidroelektrostacija ar jaudu 2,7 miljoni kW ar vidējo gada jaudu 11,2 miljardi kWh gadā (4.9. att.). . Ūdens uz turbīnām tiek piegādāts no torņa tipa ūdens ņemšanas vietām pa spiediena tuneļiem. Lai paātrinātu hidroelektrostacijas nodošanu ekspluatācijā, pirmie trīs hidrauliskie agregāti tika darbināti ar pazeminātu spiedienu, kad dambis tika uzbūvēts tikai līdz 143 m augstumam (ar projektēto augstumu 300 m), kam pagaidu ūdens ņemšanas vieta. un tika uzbūvēts tunelis. Būvniecības laikā upes tecējums tika veikts pa trīs līmeņu būvniecības tuneļiem, kas atrodas kreisajā krastā. Plūdu plūsmas ekspluatācijas periodā (maksimālā caurplūde 5,4 tūkst.m3/ar varbūtību 0,01%) tiek novadītas caur tuneļa pārplūdi, kas savienota ar trešās kārtas būvniecības tuneļa gala posmu.
Diversijas hidroelektrostacijas tiek izmantotas plašā spiediena diapazonā, sākot no dažiem metriem mazās hidroelektrostacijās līdz 2000 m (Austrijā esošās Reissekas hidroelektrostacijas spiediena augstums ir 1767 m), un tās parasti tiek būvētas kalnu pakājē un kalnu apgabali.
Hidroelektrostacijas ar gravitācijas novirzīšanu var izmantot, ja ūdenskrātuvē ir nelielas ūdens līmeņa svārstības. Šādās hidroelektrostacijās ūdens no ūdens ņemšanas vietas tiek piegādāts novirzīšanas kanālā, kas iet gar krastu (pie atbilstošiem topogrāfiskiem un ģeoloģiskiem apstākļiem), vai brīvas plūsmas novirzīšanas tunelī.
Hidroelektrostacijas ar spiediena novirzīšanu tiek izmantotas gan lielām, gan nelielām ūdens līmeņa svārstībām rezervuārā. Šādās hidroelektrostacijās ūdens no ūdens ņemšanas vietas tiek piegādāts spiediena novirzīšanas cauruļvadā, kas atrodas virszemē, vai spiediena novirzīšanas tunelī (4.10. att.). Diversijas hidroelektrostacijas konstrukcijas, kā arī hidroelektrostacijas ar dambja-diversijas (kombinēto) shēmu, kurā spiedienu rada aizsprosts un novirzīšana (sk. 2.4.), ietver:
Galvas bloks, kas paredzēts, lai upē radītu aizplūdi un novirzītu plūsmu, kā arī attīrītu ūdeni no nogulsnēm, gružiem, dažos gadījumos no ledus, dubļiem, sastāv no aizsprosta, pārplūdes, ūdens ņemšanas vietas. , nostādināšanas baseins, izskalošanas un ledus novadīšanas struktūras.
Galvenajās vienībās ar zema spiediena aizsprostiem, kas parasti būvēti uz kalnu upēm, ir ierobežota tilpuma rezervuāri, tāpēc tiek veikti pasākumi, lai novērstu to piepildīšanos ar nogulsnēm. Šim nolūkam hidrauliskā kompleksa ietvaros tiek izveidots betona pārgāzes aizsprosts, kas aprīkots ar vārtiem ar zemu slieksni un pietiekamu pārplūdes priekšpuses platumu, kas nodrošina nogulumu mazgāšanu, pārejot plūdu plūsmām. Plkst lielos daudzumos suspendēto nogulumu ūdenī, kas var izraisīt strauju hidraulisko turbīnu plūsmas daļas noberšanos, nostādināšanas tvertnes tiek uzstādītas kameras veidā, kurā, samazinoties plūsmas ātrumam, suspendētās daļiņas nosēžas uz grunts un pēc tam tiek noņemtas. .
Dambja aklā daļa var būt izgatavota no betona vai grunts materiāliem. Ūdens ņemšanas vietu var apvienot ar aizsprostu vai izvietot krastā.
Rezervuāri parasti veic ikdienas regulēšanu, un tiem raksturīgs sekls izplūdes dziļums, kas nodrošina gan brīvas plūsmas, gan spiediena novirzīšanu.
Galvenie bloki ar vidēja un augsta spiediena aizsprostiem raksturojas ar lielu rezervuāra tilpumu (ar iespēju nogulsnēties mirušajā tilpumā) un ievērojamu rezervuāra izplūdi sezonālās vai ilgtermiņa plūsmas regulēšanas laikā. Šajā sakarā ūdens ņemšanas vietas ir dziļas, un novirzīšana ir spiediens.
Aizsprosti var būt izgatavoti no betona (gravitācijas, balsta, arka) ar izgāztuvi un daudzos gadījumos tajos ierīkotu ūdens ņemšanas vietu hidroelektrostacijai, kā arī no vietējiem materiāliem ar pārplūdes un ūdens ņemšanas vietu ārpus korpusa. no dambja.
Novirzīšanas ūdensvadi un būves to trasē (atvadīšana), kas piegādā ūdeni stacijas mezglam, tiek iedalītas spiedienos (tuneļi, cauruļvadi) un bezspiediena (kanāli, tuneļi), kuru trasē ir pārplūdes, sifoni un citas būves. var uzstādīt.
Bezspiediena atvasināšanas gadījumā stacijas blokā ietilpst spiedtvertne ar priekšējo kameru, ūdens ņemšana, avārijas pārplūdes un neatkarīgi no atvasināšanas veida vispārējās konstrukcijas: turbīnas spiediena ūdens vadi, ja nepieciešams ar pārspriegumu. cisterna, hidroelektrostacijas ēka, izplūdes ūdensvadi kanāla vai tuneļa veidā (spiediena vai brīvas plūsmas), sadales iekārta.
Kā daļa no stacijas mezgla hidroelektrostaciju ēkas tiek veidotas atklātā krastā, pazemē un retāk daļēji pazemē.
Tipisks dambja-diversijas hidroelektrostacijas piemērs ir Inguri hidroelektrostacija (Gruzija) ar jaudu 1,3 miljoni kW (4.11. att.), kuras galvenajā blokā ietilpst 271 m augsts arkas dambis ar projektētu plūdu pārplūdi. plūsmai 1900 m3 / s. Rezervuāra lietderīgais tilpums ir 0,68 km3 ar drenāžas dziļumu 70 m. No dziļūdens ņemšanas vietas, kas paredzēta plūsmas ātrumam 450 m3 / s, sākas novirzīšanas spiediena tunelis ar diametru 9,5 m un garumu 15,3 km. Hidroelektrostacijas stacijas blokā ietilpst šahtas tipa pārsprieguma tvertne, droseļvārstu telpa, tuneļturbīnu ūdensvadi, pazemes hidroelektrostacijas ēka, izplūdes brīvās plūsmas tunelis un kanāls ar kopējo garumu 3,2 km.
Inguru hidroelektrostacijas kopējo statisko augstumu, kas vienāds ar 409,5 m, veido dambja (226 m) un novirzes (183,5 m) radītās galvas. Dizaina augstums ir 325 m, un vidējā gada jauda ir 5,4 miljardi kWh gadā.
Hidroelektrostaciju ēku veidi un to galvenie elementi. Hidroelektrostacijas ēka ir hidroelektrostacijas būve, kurā ar hidroenerģijas, elektrisko, hidromehānisko, palīgiekārtu un vadības sistēmu palīdzību ūdens mehāniskā enerģija tiek pārvērsta elektroenerģijā, kas tiek pārsūtīta uz energosistēmu patērētājiem. Vienlaikus jānodrošina hidroelektrostacijas ēkas uzticama darbība, izturība un stabilitāte ārējo slodžu iedarbībā (hidrostatiskais un hidrodinamiskais spiediens, filtrācijas spiediens, temperatūra, seismiskās ietekmes u.c.), kā arī slodzes, kas rodas no hidroelektrostacijas. tehnoloģisko iekārtu darbība.
Hidroelektrostaciju ēku tipu un dizaina risinājumus nosaka vispārējais hidroelektrostaciju konstrukciju un galveno energoiekārtu izvietojums. Atkarībā no spiediena un ekspluatācijas apstākļiem hidroelektrostaciju ēkās tiek uzstādītas rotācijas lāpstiņas, aksiālās, radiālās aksiālās, diagonālās un kausa turbīnas.
Ēkas apakšējo daļu, kurā atrodas plūsmas ceļš, ieskaitot spirālveida kameru, iesūkšanas cauruli, turbīnu iekārtas un vairākas tehnoloģiskās sistēmas, sauc par agregātu, bet ēkas augšējo daļu ar augšējo konstrukciju, kur atrodas mašīntelpa ar hidrauliskajiem ģeneratoriem un celtņu iekārtām, kā arī spēka transformatoriem, ūdens ņemšanas celtņu iekārtas (upju gultnes ēkās), iesūkšanas cauruļu remonta vārsti un citas tehnoloģiskās iekārtas - virs agregāta daļas.
Hidroelektrostacijas ēkas dizainu un izmērus plānā un augstumā, dziļumu pamatnē būtiski ietekmē hidroagregāta, spirālveida (turbīnas) kameras un iesūkšanas caurules izmēri, hidrauliskās turbīnas lāpstiņriteņa ass dziļums zem. aizplūdes ūdens līmenis un hidraulisko vienību skaits. Parasti hidroelektrostacijas ēkā tiek uzstādīti divi vai vairāki hidroagregāti (piemēram, Saratovas hidroelektrostacijas ēkā - 23 hidroagregāti, Kanevskas hidroelektrostacijas ēkā - 24 hidroagregāti), reti - viens. hidroagregāts, jo pēc tā remonta hidroelektrostacija pilnībā pārstāj darboties.
Hidroelektrostacijas ēka ietver uzstādīšanas vietu, kurā tiek uzstādīti hidrauliskie agregāti un remontēti ekspluatācijas laikā. Uzstādīšanas vietā atrodas arī dažas palīgsistēmas.
Vairāku bloku hidroelektrostaciju ēkas, kurām ir ievērojams garums, ar izplešanās šuvēm ir sadalītas atsevišķās sekcijās: temperatūras nogulsnes mīkstai pamatnei, temperatūras akmeņainai pamatnei. Tādējādi Volžskas hidroelektrostacijas ēka ar jaudu 2530 MW ar 22 hidrauliskajiem agregātiem ir sadalīta 60 m garās sekcijās, no kurām katrā atrodas divi energobloki ar rotējošām lāpstiņām turbīnām ar lāpstiņriteņa diametru 9,3 m (ar konstrukciju). augstums 19 m un jauda 115 MW).
Montāžas vietas bloku parasti arī atdala no ēkas ar šuvi.
Hidroelektrostacijas ēkas kopējo daļu raksturo ievērojams masivitāte. Tas uztver hidrostatisko un hidrodinamisko spiedienu plūsmas daļā, slodzes no iekārtām un virsbūves konstrukcijām un pārnes tās uz pamatni. Ģeoloģiskie apstākļi būtiski ietekmē ēkas kopējās daļas projektu. Tātad ar akmeņainu pamatni tas ir ievērojami vieglāk. Ēkas summētajā daļā ir ierīkotas sistēmas ūdens tehniskajai apgādei, caurteces ceļa novadīšanai, ēkas drenāžai u.c.
Agregāta daļas dizains ir atkarīgs no hidroelektrostacijas ēkas veida.
Atkarībā no hidroelektrostaciju veidiem izšķir:
Upes ieplūdes hidroelektrostaciju ēkas, kas ir daļa no spiediena frontes un uztver spiedienu no augšteces puses. Upes ietekas ēkās ar augstumu līdz 50 m var izmantot rotācijas lāpstiņas turbīnas, bet ar augstumu virs 30 m var izmantot arī radiāli aksiālās turbīnas.
Dambja ēkas, kas atrodas aiz dambja, kas saņem spiedienu no augšteces puses. Ūdens piegādi tiem veic turbīnu ūdensvadi. Aizsprostu ēkās ar augstumu no 30 līdz 300 m galvenokārt izmanto radiālās aksiālās turbīnas, kā arī noteiktos apstākļos augstspiediena rotācijas lāpstiņu turbīnas (piemēram, Orlikas hidroelektrostacijā ar spiediena diapazonu 45–71 m un vienības jaudu 90 MW) un diagonāli (piemēram, Zeya hidroelektrostacija ar spiediena diapazonu 78,5–97 m un vienības jaudu 215 MW).
Hidroelektrostaciju dambju un novirzīšanas shēmās izmantotās krasta ēkas praktiski neatšķiras no ēkām, kas atrodas dambja tuvumā.
Pazemes ēkām, kuras tiek izmantotas arī hidroelektrostaciju dambju un novirzīšanas shēmās, ir izplūdes tuneļi (spiediena vai bezspiediena). Diversijas hidroelektrostaciju ēkās ar augstu augstumu izmanto radiāli aksiālās turbīnas līdz 600 m augstumam un kausa turbīnas, sākot no 500 m un augstāk. Visi iepriekš minētie ēku veidi tiek izmantoti gan hidroelektrostacijās, gan sūkņu akumulācijas elektrostacijās.
Hidroelektrostaciju ēku (izņemot pazemes hidroelektrostaciju ēkas) kopējās daļas galvenās diagrammas ir parādītas attēlā. 4.12. I un II diagrammā ir parādītas zemspiediena upes hidroelektrostacijas ēkas kopējās daļas ar vertikāliem hidrauliskajiem blokiem un izliektām nekombinētā un kombinētā tipa iesūkšanas caurulēm, ar dziļām pārplūdes caurulēm, un diagramma IV un V parādīt horizontālas un slīpas kombinētā tipa hidrauliskās vienības ar virsmas izplūdi.
III diagrammā parādīta hidroelektrostacijas dambja vai novirzīšanas ēkas agregāta daļa ar apļveida šķērsgriezuma metāla turbīnas (spirālveida) kameru.
VII diagramma parāda novirzes hidroelektrostacijas kopējo daļu ar mazjaudas hidrauliskajiem blokiem, izmantojot vertikālas koniskas un zvanveida iesūkšanas caurules. Šajā gadījumā ūdens novadīšanai tiek izveidots taisnstūra šķērsgriezuma drenāžas kanāls.
VI diagrammā parādīta novirzīšanas hidroelektrostacijas ar kausu (aktīvām) hidrauliskām turbīnām agregāta daļa, kas izceļas ar parasto turbīnu kameru un iesūkšanas cauruļu trūkumu, kā rezultātā agregāta daļa ir ievērojami vienkāršota.
Hidroelektrostacijas ēkas superagregāta daļas parametri ir atkarīgi no virsbūves konstrukcijas un izmēriem.
Ar slēgtu augšējo konstrukciju ar augstu mašīntelpu hidroelektrostacijas ēkas un uzstādīšanas vietā tiek nodrošināti vislabvēlīgākie apstākļi galveno iekārtu ekspluatācijai, uzstādīšanai un remontam dažādos klimatiskajos apstākļos. Šajā gadījumā turbīnu zāles augstumu un platumu nosaka gan iekārtu ievietošanas nosacījumi tajā, gan tās piegāde ar turbīnu zāles celtņiem bloka blokā vai uzstādīšanas vietā galvenā aprīkojuma uzstādīšanas vai remonta laikā.
Augšējā konstrukcija parasti sastāv no atbalsta rāmja kolonnu sistēmas veidā, uz kuriem balstās celtņa sijas un grīdas kopnes, sienas, plātnes un grīdas jumti.
Lielākā daļa hidroelektrostaciju ēku ir būvētas ar augstu turbīnu halli (4.13. – 4.15. att.).
Ar daļēji atvērta tipa augšējo konstrukciju ar pazeminātu mašīntelpu hidroelektrostacijas ēkas un uzstādīšanas vietā galvenā iekārta atrodas mašīntelpā, izņemot galveno lieljaudas celtni, kas atrodas ārpus tās. Uzstādīšanas un remonta laikā hidraulisko agregātu montāža un demontāža tiek veikta caur noņemamiem griestiem virs katras hidrauliskās vienības (noņemamu vāku veidā), izmantojot ārēju portālceltni. Lielajās hidroelektrostacijās pārsvarā nolaistā mašīntelpā tiek uzstādīts pazeminātas celtspējas celtnis, ar kura palīdzību tiek veikti montāžas un remontdarbi, kuros nav nepieciešams izmantot galveno celtni (4.16. att.). - 4.18).
Atvērtā tipa augšējā konstrukcijā bez turbīnu telpas hidroģenerators atrodas zem noņemama pārsega, bet pārējās iekārtas atrodas hidroelektrostacijas ēkas agregātdaļas un uzstādīšanas vietas tehnoloģiskajās telpās. Uzstādīšanas un remonta darbi tiek veikti, izmantojot ārēju celtni. Ņemot vērā arvien sarežģītākos darba apstākļus, hidraulisko agregātu uzstādīšanu un remontu, šāda veida augšējā konstrukcija tiek izmantota ārkārtīgi reti.
Hidroelektrostaciju ēkas(4.19. att.). Upes noteces hidroelektrostaciju ēkām ir tādas pašas slodzes kā betona aizsprostiem, un tām tiek izvirzītas vienādas prasības attiecībā uz izturību, stabilitāti, filtrācijas apstākļiem pamatnē, kas tiek nodrošinātas ar atbilstošiem ēkas izmēriem, pret. -filtrācijas un drenāžas ierīces pamatnē. Upes gultnes ēkas ir sadalītas nekombinētās un kombinētās ar pārplūdes ceļu.
Sakarā ar to, ka plūsmai, kas ieplūst izvadkanālā no nekombinētas un īpaši kombinētas ēkas, ir pārmērīga kinētiskā enerģija, izvadkanālā tiek veikta nostiprināšana, lai novērstu eroziju (skat. 4.2. att.).
Rīsi. 4.17. Upes gultnes pārplūdes ēka ar Kijevas hidroelektrostacijas horizontālajiem kapsulas hidrauliskajiem blokiem: a – šķērsgriezums; b – mašīntelpa; 1 – portālceltnis; 2 – kapsulas hidrauliskais bloks; 3 – atkritumu savākšanas režģa rieva
Hidroelektrostacijas ēkas savienojums ar blakus esošo zemes aizsprostu vai krastu tiek veikts, izmantojot pārošanās abatmentus atbalsta sienu veidā (gravitācijas, stūra, balsta, šūnu un cita veida).
Upes ietekas ēkās, kas nav apvienotas ar vertikāliem hidrauliskajiem agregātiem, plūsmas daļa ietver ūdens ieplūdi, spirālveida kameru ar galvenokārt T veida sekciju un iesūkšanas cauruli, kuras izmēri nosaka ūdens ieplūdi. vienības bloks. Šajā gadījumā bloka platums ar rotējošās lāpstiņas turbīnu var būt 2,6–3,2 reizes lielāks par turbīnas lāpstiņriteņa diametru (D1). Ūdens ieplūdes izmērus nosaka nepieciešamais dziļums zem ULV, labvēlīgu hidraulisko apstākļu nodrošināšana ieplūdes atverē un saskarnē ar spirālveida kameru, pieļaujamie plūsmas ātrumi uz režģiem (parasti 0,8–1,2 m/s), ūdens apgādes sistēmas novietojums. režģis, avārijas remonta un remonta vārsti, kuru rievas var kombinēt ar režģa rievām. Ūdens ieplūdes ieplūdes daļā, kā likums, tiek izgatavota ligzda ar ieplūdes sienu, kas nodrošina vienmērīgu ūdens padevi.
Hidroelektrostacijas ēkas iedziļināšanās zem aizplūdes ūdens līmeņa ir atkarīga no nepieciešamā lāpstiņriteņa ass dziļuma zem aizplūdes ūdens līmeņa (iesūkšanas augstuma) un iesūkšanas caurules izmēriem, kā arī no pamatu inženiertehniskajiem un ģeoloģiskajiem apstākļiem.
Galvenie pakāpju transformatori ir uzstādīti uz griestiem virs procesa telpām lejteces pusē.
Var izgatavot kombinētā tipa upes novadceļus, kuros papildus turbīnu vadiem atrodas arī pārplūdes: ar apakšējiem pārgāzumiem, kas novietoti zem spirālveida kameras virs iesūkšanas caurulēm - Volgogradas, Novosibirskas, Kahovskas hidroelektrostacijas (4.19.,b att.);
- ar turbīnu ūdensvadu grunts pārplūdēm un augstu ūdens ņemšanu - Čeboksaras, Golovnajas hidroelektrostacija (sk. 4.13. att.);
- ar dziļām pārplūdēm, kas atrodas virs spirālveida kameras (starp to un ģeneratoru) - Irkutskas, Saratovas, Dubosaru hidroelektrostacijas (sk. 4.16. att.);
- pārgāzes ar vertikāliem hidrauliskajiem agregātiem - Pavlovskaja, Pļavinskaja (sk. 4.14. att.), Dņestras hidroelektrostacija;
- pārplūdes ar horizontāliem hidrauliskajiem agregātiem - Kijevas, Kaņevskas hidroelektrostacijas (sk. 4.17. att.);
- vēršu galviņas ar hidraulisko agregātu izvietošanu pārplūdes aizsprosta galvās - Ortochalskaya (Gruzija), Wells (ASV).
Kombinētā tipa ēkas ļauj būtiski samazināt pārplūdes aizsprostu garumu vai tos pilnībā likvidēt, kas īpaši svarīgi, būvējot hidroelektrostacijas uz mīkstajiem pamatiem, nodrošinot būvniecības izmaksu samazinājumu. Tādējādi Novosibirskas hidroelektrostacijā pārplūdes dambja garums tika samazināts par 50%. Irkutskas, Pavlovskas, Pļavinskas un Dņestras hidroelektrostacijās hidroelektrostacijas ēkas pārteku jauda nodrošina aprēķinātās plūdu plūsmas caurlaidību bez pārplūdes aizsprostiem. Kombinētajās hidroelektrostaciju ēkās ūdens ņemšana ietver turbīnas ūdens ņemšanu un ūdens ņemšanas daļu no pārplūdes ceļiem.
Šādu ēku trūkumi ietver projekta sarežģītību, ievērojamas papildu hidrodinamiskās slodzes pārplūdes ceļu darbības laikā un ekspluatācijas apstākļu sarežģītību.
Kombinētā tipa ēkās ar horizontālām kapsulas vienībām, ko izmanto ar zemu augstumu (līdz 25 m), jo nav spirālveida kameras un tiek izmantota taisnaksiāla koniska iesūkšanas caurule, ievērojams agregāta platuma samazinājums. bloks un tiek panākts ēkas pamatnes dziļuma palielinājums. Turklāt, uzlabojot plūsmas ceļa ģeometriju un hidrauliskos apstākļus, ieskaitot padeves daļu bez sarežģītas konfigurācijas spirālveida kameras un nomainot izliekto iesūkšanas cauruli ar taisni aksiālu konisku, kam ir augstāka energoefektivitāte, ļauj samazināt spiediena zudumi, palielina horizontālās vienības caurlaidspēju par 20–30% un attiecīgi ar tādu pašu jaudu samazina lāpstiņriteņa diametru. Kopumā horizontālo kapsulu vienību izmantošana, salīdzinot ar vertikālajām, samazina agregāta platumu līdz pat 35% un palielina efektivitāti. par 2–4%.
Rīsi. 4.19. Upes gultnes ēkas. Šķērsgriezumi un skati no lejteces: a – Kremenčuga un b – Kahovskajas hidroelektrostacija: 1 – pamatu plāksne; 2 – metāla mēle; 3 – apakšējā pārplūde
Virszemes noplūde nodrošina labvēlīgus apstākļus plūdu pārejai un daudzos gadījumos ļauj atteikties no pārplūdes aizsprosta būvniecības. Šādās ēkās ēkas plūsmas daļā augšteces pusē ir ievietota metāla kapsula ar tajā ietvertu ūdeņraža ģeneratoru. Piekļuve kapsulai tiek veikta caur īpašiem vertikālā buļļa dobumiem. Hidrauliskā agregāta uzstādīšana un demontāža tiek veikta, izmantojot paceļamo celtni, kas atrodas mašīntelpā zem pārgājiena, un ārējo portālceltni caur lūkām ar noņemamiem pārsegiem pārplūdes slieksnī (sk. 4.17. att.).
Vairākās mazās hidroelektrostacijās ģenerators ir novietots atvērti turbīnu telpā, hidrauliskā agregāta ass ir slīpa, un ūdens tiek piegādāts turbīnai caur vadu, kas iet zem ģeneratora (sk. 4.12. att., V diagramma). )
Buļļa tipa upju ietekas ēkas tiek izmantotas ārkārtīgi reti, galvenokārt upēs, kas pārvadā lielu nogulumu daudzumu, nodrošinot labvēlīgus apstākļus ledus, nogulumu un plūdu plūsmu cauri drenāžas laidumiem. Velsas hidroelektrostacijā (ASV) ar jaudu 870 MW ar 30 m augstumu dambja galvās ir uzstādīti 10 hidrauliskie agregāti, paredzamā plūdu plūsma ir 33,4 tūkstoši m3 / s. Šādu hidroelektrostaciju trūkumi ietver kopējas turbīnu telpas trūkumu, tehnoloģisko komunikāciju pagarināšanu un kopumā darbības apstākļu sarežģītību.
Hidroelektrostaciju aizsprostu ēkas. Hidroelektrostaciju ēkās, kas atrodas netālu no dambja, ūdens tiek piegādāts turbīnām pa turbīnu ūdensvadiem (metāla vai tērauda dzelzsbetons), kas iet galvenokārt pa betona dambju korpusu vai apakšējo malu, un ūdens ņemšanas vieta atrodas augšējā daļā. dambju malu, dambim tieši piegulošo hidroelektrostacijas ēku un atsevišķu šuvi (sk. 4.3., 4.5.–4.7. att.). Ar taisnleņķa plānojuma aizsprostiem arī hidroelektrostacijas ēka ir taisna; ja tā atrodas aiz arkveida vai arkveida gravitācijas aizsprostiem, hidroelektrostacijas ēkai var būt taisna vai izliekta kontūra plānā pa kontūrai atbilstošu loku. no dambja apakšējās malas.
Lai nodrošinātu vienmērīgu ūdens padevi no turbīnas ūdensvada uz spirālveida kameru, tās priekšā parasti tiek ierīkota horizontāla ūdensvada sekcija ar garumu (4–6)D 1, kurā iekārtotas procesa telpas ar pakāpju transformatori, kas novietoti augšējā stāvā.
Izmantojot dambjus, kas izgatavoti no vietējiem materiāliem, ūdens tiek piegādāts turbīnām caur turbīnu caurulēm, kas iet cauri dambja korpusam vai apejot to tuneļu vai atvērtu vadu veidā, ar atsevišķu ūdens ņemšanas vietu augštecē un ar hidroelektrostacijas ēku. atrodas zināmā attālumā no dambja.
Atšķirībā no upes gultnes ēkām, dambju ēkas neuztver augšteces ūdens spiedienu, un spiediens, kas uz tām tiek pārnests pa turbīnu ūdensvadiem, ir mazs, kas padara ēkas konstrukciju vieglāku.
Šādu ēku spirālveida kamerām ir apļveida šķērsgriezums un tās ir izgatavotas no metāla vai tērauda dzelzsbetona ar metāla apšuvumu.
Agregātu bloka platums ar vertikālām radiāli-aksiālām (vai diagonālām) hidrauliskajām turbīnām tiek noteikts pēc turbīnas (spirālveida) kameras izmēriem un ir vismaz 4D 1 (lāpstiņriteņa diametri).
Tipisks dambja ēkas piemērs ir Krasnojarskas hidroelektrostacijas ēka ar kopējo garumu kopā ar uzstādīšanas vietu 428,5 m, kurā uzstādīti 12 hidroagregāti ar kopējo jaudu 6 miljoni kW (sk. 4.5. att.). Stacionārajam aizsprostam ir ūdens ņemšanas vieta ar 24 ūdens ņemšanas atverēm. Ūdens iekārtai tiek piegādāts pa diviem tērauda dzelzsbetona ūdensvadiem ar diametru 7,5 m.
Čirki hidroelektrostacijā ar šaurā aizā izbūvētu arkveida aizsprostu dambja ēkas garuma samazināšana panākta ar hidroagregātu divu rindu izvietojumu (sk. 4.6. att.). Abas turbīnu zāles apkalpo viens gaisvadu celtnis, kas uzstādīšanas vietā tiek pārvietots no vienas turbīnu zāles uz otru pa celtņa sliedēm. Iesūkšanas cauruļu izvietošana divos līmeņos noved pie hidroelektrostacijas ēkas papildu padziļināšanas.
Hidroelektrostaciju konstrukcijām atrodoties šaurā aizā, kur grūti ierīkot piekrastes pārplūdes, pārgājieni iet cauri dambja korpusam, tā lejtecē un uz ēkas jumta. Šāds izkārtojums veikts Toktogulas HES ar divrindu agregātu izvietojumu HES ēkā (sk. 4.7. att.). Šajā gadījumā pakāpju transformatori tiek novietoti telpās. Izmantojot šo izkārtojumu, plūsma, kas iet cauri pārplūdes ceļam, ar tramplīnu ievērojamā attālumā tiek izmesta no hidroelektrostacijas ēkas, un enerģija tiek absorbēta galvenokārt plūsmas aerācijas dēļ.
Tipisks dambja ēkas piemērs, kas atrodas aiz dambja, kas izgatavots no vietējiem materiāliem, ar ūdens piegādi caur tuneļiem, ir Nurekas hidroelektrostacijas ēka (sk. 4.9., 4.18. att.). Hidroelektrostacijas ēkā ir 9 bloki ar jaudu 300 MW katrs ar maksimālo augstumu 275 m. Ūdens tiek piegādāts pa trim tuneļiem ar diametru 9 m, katrs sadalīts 3 turbīnu ūdensvados. Ēka projektēta ar pazeminātu turbīnu zāli ar noņemamiem pārsegiem griestos virs hidrauliskajiem agregātiem un montāžas platformas. Turbīnu telpā un vārstu telpā iekārtu apkopei un remontam tiek uzstādīti gaisvadu celtņi, bet hidrauliskā mezgla un lodveida vārsta uzstādīšanai un pilnīgai demontāžai tiek izmantots portālceltnis.
Diversijas hidroelektrostaciju ēkas ar radiāli-aksiālajām turbīnām praktiski neatšķiras no aizsprostu ēkām. Uzstādot kausu turbīnas, mainās hidroelektrostacijas ēkas agregāta daļas dizains. Turbīnas kameras vietā tiek izgatavots spiediena sadales cauruļvads metāla korpusa formā, uz kura ir uzstādītas turbīnas sprauslas ar plūsmas regulēšanas mehānismiem, un ūdens tiek izvadīts no turbīnas caur bezspiediena paplāti. Atkarībā no hidrauliskās turbīnas jaudas un sprauslu skaita, hidrauliskās vienības ass var atrasties vertikāli vai horizontāli. Sakarā ar to, ka kausu turbīnu lāpstiņritenis atrodas virs lejteces maksimālā līmeņa, to uzstādīšana ievērojami samazina ēkas dziļumu.
Augstspiediena novirzīšanas hidroelektrostaciju ēkās ar lielu spiediena ūdensvadu garumu vai atzarojumu turbīnu priekšā atkarībā no spiediena un diametra ir uzstādīti diska vai lodveida vārsti (spiedieniem virs 600 m, tikai lodveida vārsti), kas ļauj noslēgt cauruļvadus un apturēt hidraulisko agregātu avārijas gadījumā vadotnes atteices gadījumā, kā arī normālas darbības un remontdarbu laikā.
Pēdējā laikā priekšturbīnas vārstu vietā tiek izmantoti iebūvējami gredzenveida vārsti, kas novietoti starp statora kolonnām un virzošajām lāpstiņām, kas ļauj samazināt ēkas gabarītus, iekārtu svaru un izmaksas.
Pazemes hidroelektrostaciju ēkas. Pēdējās desmitgadēs plaši izplatīta ir pazemes hidroelektrostaciju ēku celtniecība. No tiem lielākās tika uzbūvētas Kanādā: Čērčila ūdenskritums ar jaudu 5225 MW ar augstumu 320 m, Mika - 2610 MW ar 183 m augstumu Inguri hidroelektrostacija ar jaudu 1300 MW Gruzijā ( 4.20. att.), Verkhnetulomskaya - 248 MW un Ust-Hantayskaya - 441 MW Krievijā utt. Pazemes ēkās būvniecības darbi nav atkarīgi no klimatiskajiem apstākļiem, kas ir svarīgi, būvējot ziemeļu reģionos ar skarbām ziemām vai tropos ar ilga lietus sezona. Pazemes ēkas tiek izmantotas arī gadījumos, kad aizā ir nelabvēlīgi dabas apstākļi (stāvas nogruvumiem pakļautas nogāzes, augsts ūdens līmenis plūdiem cauri), kā arī turbīnas lāpstiņriteņa ass lielais dziļums zem aizas ūdens līmeņa. , atklātu ēku celtniecība var izraisīt krasta nogāžu nestabilitāti, strauju darba apjoma pieaugumu.
Pazemes ēku trūkumi ietver: nelabvēlīgu inženiertehnisko un ģeoloģisko apstākļu gadījumā ievērojamu pazemes darbu sarežģījumu; ekspluatācijas apstākļu sarežģītība tehnoloģisko sakaru pagarināšanas dēļ, sarežģītākas jaudas piegādes shēmas; enerģijas izmaksu pieaugums savām vajadzībām, ko izraisa nepieciešamība pēc pastāvīgas telpu ventilācijas, to apgaismojuma u.c.
Pazemes hidroelektrostaciju ēku izmēri un plānojums galvenokārt ir atkarīgi no hidroenerģijas, elektrisko un hidromehānisko iekārtu parametriem un izvietojuma. Lielajās hidroelektrostacijās, kur turbīnu zāles darbības izmēri sasniedz lielus izmērus (laidums līdz 30 m un vairāk), galvenās hidrauliskās iekārtas parasti tiek novietotas turbīnu zālē, kuru apkalpo gaisvadu celtņi, un -turbīnu vārsti ir uzstādīti atsevišķā telpā, kas atrodas zināmā attālumā no turbīnu zāles. Gariem izplūdes tuneļiem atsevišķā telpā atrodas arī lejteces remonta vārti un to apkalpošanas mehānismi iesūkšanas cauruļu noslēgšanai. Ja ir liels agregātu skaits, tiek ierīkoti vairāki izplūdes tuneļi, visbiežāk brīvas plūsmas vai spiediena (ar lielām notekūdeņu līmeņa svārstībām) ar pārsprieguma tvertni. Īsiem tuneļiem, kuros ūdens tiek novadīts atsevišķi no katras vienības, tuneļu izejas portālos ir uzstādīti lejup pa straumi.
Viens no svarīgiem faktoriem, kas nosaka pazemes hidroelektrostaciju ēku plānojumu, ir galveno pakāpju transformatoru izvietojuma izvēle: atsevišķā pazemes telpā (Karibas HES Zimbabvē, Jali HES Vjetnamā), paplašinātā pazemes turbīnu zālē. (I un II laiks Austrālijā), atvērts uz zemes virsmas āra sadales iekārtās (Borisoglebskaya, Ingurskaya).
Transformatoru atklātais izvietojums galvenokārt tiek izmantots, ja pazemes ēka atrodas seklā (200–300 m dziļumā) un vietas topogrāfiskie un ģeoloģiskie apstākļi ir labvēlīgi. Šajā gadījumā strāvas vadītāji no ģeneratoriem līdz transformatoriem, kuriem ir ievērojams garums, tiek novietoti īpašās galerijās un šahtās ar īpašiem siltuma noņemšanas pasākumiem, jo vadītāji lielā mērā izdala siltumu.
Elektrības pārvade uz āra sadales iekārtām un slēgtajām sadales iekārtām no galvenajiem transformatoriem, kad tie atrodas zem zemes, tiek veikta pie 110–500 kV sprieguma ar eļļu pildītiem kabeļiem ar īpašiem siltuma noņemšanas pasākumiem, kā arī pēdējā laikā arī ar gāzi. -izolēti vadītāji.
Pazemes ēkās ir paredzētas uzstādīšanas platformas, kas vairumā gadījumu ir turbīnu zāles turpinājums, kas parasti atrodas tās galā un ir savienots ar zemes virsmu, izmantojot transporta tuneļus un kravas šahtas.
Siltuma noņemšanai un hidroelektrostacijas ēkas pazemes telpu ventilācijai tiek uzstādīti ventilatori un kondicionieri.
Turbīnu halles oderējumu konstrukcijas ir atkarīgas no inženiertehniskajiem un ģeoloģiskajiem apstākļiem. Lielākajā daļā turbīnu zāļu nesošā velve ir veidota apļveida formā ar palielinātu dzelzsbetona oderes biezumu pie pirkstiem. Pietiekami izturīgos iežos sienas stiprina ar smidzināto betonu, un mazāk izturīgos iežos ierīko līdz 0,5 m vai biezāku vienlaidu betona vai dzelzsbetona apšuvumu ar stiegrojumu ar enkuriem, novājinātu iežu vietās - ar stiprinošu cementēšanu, un dažos gadījumos ir paredzēti drenāžas pasākumi.
Inguru hidroelektrostacijas pazemes ēkā ar 145,5 m garumu, 21,2 m laidumu un 53,7 m izplūdes augstumu ir uzstādīti 5 hidroagregāti. Ūdens agregātiem tiek piegādāts pa turbīnu ūdensvadiem, kas izvietoti plānā leņķī pret agregātu garenasi, kas ļāva turbīnu hallē izvietot priekšturbīnas vārstus, praktiski nepalielinot tās laidumu (skat. 4.20. att.) . Ūdens tiek izvadīts caur spiediena tuneli.
Daļēji pazemes hidroelektrostaciju ēkas. Pie labvēlīgiem inženierģeoloģiskajiem un topogrāfiskajiem apstākļiem un lielām atkrituma ūdens līmeņa svārstībām var būvēt daļēji pazemes ēkas, kas atrodas tranšeju atverēs, un turbīnu halles augšējās konstrukcijas var būvēt uz zemes virsmas. Risinājumi daļēji pazemes ēkām iespējami, izvietojot vienu vai vairākus blokus atsevišķās šahtās, virs kurām uz zemes virsmas tiek uzcelta turbīnu zāles augšējā konstrukcija, kā tas ir Dņestras hidroakumulācijas elektrostacijā.
Viļuskajas hidroelektrostacijas daļēji pazemes ēka ar jaudu 648 MW, kas uzbūvēta 60 m dziļā tranšejas izrakumā, pilnībā atrodas zem zemes virsmas (4.21. att.).
Mazo hidroelektrostaciju ēkas. Mazajās hidroelektrostacijās parasti ietilpst hidroelektrostacijas ar jaudu līdz 10–30 MW. Līdz ar lielo upju hidroenerģijas resursu izmantošanu vidējās un lielās hidroelektrostacijās, kas vairumā gadījumu prasa lielu rezervuāru izveidi un darbojas integrētās energosistēmās, pasaulē plaši attīstītas ir mazās hidroelektrostacijas. Šādas hidroelektrostacijas izmanto mazo upju, pieteku un izplūdes kanālu hidroenerģijas potenciālu, un tām ir ārkārtīgi ierobežota ietekme uz vidi. Tie var piegādāt elektroenerģiju elektrotīklā vai strādāt konkrētam patērētājam, kas ir īpaši svarīgi attālos reģionos, kur nav attīstīts elektropārvades tīkls.
Mazās hidroelektrostacijas, tāpat kā lielās, ir sadalītas hidroelektrostacijās ar upju un aizsprostu ēkām un novirzīšanas ēkām.
Mazajās hidroelektrostacijās, lai vienkāršotu ēku konstrukcijas ar vertikālu hidraulisko agregātu uzstādīšanu, var izmantot taisnas ass koniskas iesūkšanas caurules; horizontālās vienības, ieskaitot kapsulas blokus, kā arī tās ar slīpu agregāta asi (sk. att. 4.12, diagrammas IV, V, VII) tiek plaši izmantotas.
283. lappusē (foto) un att. 4.22. attēlā parādītas novirzīšanas hidroelektrostacijas - Terebļa-Rikskaja ar jaudu 27 MW ar 215 m augstumu un Egorlykskaya ar jaudu 30 MW ar 32 m augstumu.
Apbrīnojama ir hidroelektrostaciju būvniecībā izmantoto iespēju daudzveidība un tehnisko risinājumu unikalitāte. Patiesībā nav tik vienkārši atrast divas identiskas stacijas. Bet joprojām pastāv to klasifikācija, pamatojoties uz noteiktām īpašībām - kritērijiem.
Spiediena radīšanas metode
Varbūt visredzamākais kritērijs ir spiediena radīšanas metode:
- upes noplūdes hidroelektrostacija (HES);
- novirzes hidroelektrostacija;
- sūknēšanas spēkstacija (PSPP);
- plūdmaiņu spēkstacija (TPP).
Starp šiem četriem galvenajiem hidroelektrostaciju veidiem ir raksturīgas atšķirības. Upes hidroelektrostacija atrodas uz upes, bloķējot tās tecējumu ar aizsprostu, lai radītu spiedienu un rezervuāru. Atvasinātā hidroelektrostacija parasti atrodas uz līkumotām kalnu upēm, kur ir iespējams savienot upes atzarus ar vadu, lai daļa no plūsmas varētu plūst pa īsāku ceļu. Šajā gadījumā spiedienu rada reljefa dabiskās atšķirības, un rezervuārs var pilnībā nebūt. Sūkņu uzglabāšanas spēkstacija sastāv no diviem baseiniem, kas atrodas dažādos līmeņos. Baseini ir savienoti ar caurulēm, pa kurām ūdens var ieplūst apakšējā baseinā no augšējā un atsūknēt atpakaļ. plūdmaiņu spēkstacija atrodas līcī, ko bloķē dambis, lai izveidotu rezervuāru. Atšķirībā no hidroakumulācijas elektrostacija TES darbības cikls ir atkarīgs no plūdmaiņu parādības.
Spiediena vērtība
Pamatojoties uz hidrauliskās struktūras (HTS) radītā spiediena lielumu, hidroelektrostacijas iedala 4 grupās:
- zems spiediens - līdz 20 m;
- vidējais spiediens - no 20 līdz 70 m;
- augsts spiediens - no 70 līdz 200 m;
- īpaši augsts spiediens - no 200 m.
Ir vērts atzīmēt, ka klasifikācija pēc spiediena vērtība ir relatīvs raksturs un atšķiras no viena avota uz otru.
Uzstādīta jauda
Saskaņā ar stacijas uzstādīto jaudu - tajā uzstādīto ģenerējošo iekārtu nominālo jaudu summa. Šajā klasifikācijā ir 3 grupas:
- mikrohidroelektrostacija - no 5 kW līdz 1 MW;
- mazās hidroelektrostacijas - no 1 kW līdz 10 MW;
- lielās hidroelektrostacijas - virs 10 MW.
Klasifikācija pēc uzstādītā jauda kā arī spiediena ziņā tas nav stingrs. Viena un tā pati stacija dažādos avotos var tikt klasificēta dažādās grupās.
Dambja dizains
Ir 4 galvenās hidroelektrostaciju aizsprostu grupas:
- gravitācijas;
- balsts;
- izliekts;
- arkveida gravitācija.
Gravitācijas aizsprosts Tā ir masīva struktūra, kas sava svara dēļ notur ūdeni rezervuārā. Kontresa dambis izmanto nedaudz atšķirīgu mehānismu - tā salīdzinoši mazo svaru kompensē ar ūdens svaru, kas spiež uz aizsprosta slīpo virsmu no augšteces puses. Arkas dambis , iespējams, elegantākā, ir arkas forma, pamatne balstās uz krastiem un noapaļotā daļa ir izliekta pret rezervuāru. Ūdens tiek aizturēts pie arkas dambja, jo spiediens tiek pārdalīts no dambja priekšpuses uz upes krastiem.
Mašīntelpas atrašanās vieta
Precīzāk, saskaņā ar turbīnas telpas atrašanās vieta attiecībā pret aizsprostu, nedrīkst jaukt ar izkārtojumu! Šī klasifikācija attiecas tikai uz upju, novirzīšanas un plūdmaiņu spēkstacijām.
- kanāla veids;
- dambja veids.
Plkst kanāla veids turbīnu telpa atrodas tieši dambja korpusā, dambja veids - ir uzcelts atsevišķi no dambja korpusa un parasti atrodas tieši aiz tā.
Izkārtojums
Vārds “izkārtojums” šajā kontekstā nozīmē turbīnas telpas atrašanās vietu attiecībā pret upes gultni. Esiet uzmanīgi, lasot citu literatūru par šo tēmu, jo vārdam izkārtojums ir plašāka nozīme. Klasifikācija ir derīga tikai upes un novirzīšanas spēkstacijām.
- kanāls;
- paliene;
- piekrastes.
Plkst kanālu izkārtojums turbīnu zāles ēka atrodas upes gultnē, palienes izkārtojums - upes palienē, un kad piekrastes izkārtojums - upes krastā.
Pārmērīga regulēšana
Proti, upes plūsmas regulēšanas pakāpe. Klasifikācija attiecas tikai uz upes un novirzīšanas hidroelektrostacijām.
- ikdienas regulēšana (darbības cikls - viena diena);
- nedēļas regulējums (darba cikls - viena nedēļa);
- gada regulējums (darbības cikls - viens gads);
- ilgtermiņa regulēšana (darbības cikls - vairāki gadi).
Klasifikācija atspoguļo, cik liela ir hidroelektrostacijas rezervuāra rezervuārs attiecībā pret upes gada caurplūdes apjomu.
Visi iepriekš minētie kritēriji viens otru neizslēdz, tas ir, viena un tā pati hidroelektrostacija var būt upes tipa, augstspiediena, vidējas jaudas, upes ietekas plānojuma ar dambja tipa mašīntelpu, arku dambi un gada regulēšanas rezervuārs.
Izmantoto avotu saraksts
- Brizgalovs, V.I. Hidroelektrostacijas: mācību grāmata. pabalsts / V.I. Bryzgalov, L.A. Gordons - Krasnojarska: IPC KSTU, 2002. - 541 lpp.
- Hidrauliskās konstrukcijas: 2 sējumos / M.M. Grišins [un citi]. - Maskava: Augstskola, 1979. - T.2 - 336 lpp.
Definīcija
Īpatnības
Darbības princips
Hidroenerģija pasaulē
Lielākās hidroelektrostacijas pasaulē
Tucurui hidroelektrostacija
Grand Coulee
Sayano-Shushenskaya hidroelektrostacija
Krasnojarskas hidroelektrostacija
Čērčila ūdenskritums (HPP)
Hūvera dambis
Asuānas aizsprosti
Hidroelektrostacijas (HES) Krievijas Federācija
Hidrotehnikas attīstības priekšvēsture Krievijas Federācija
Lielākās hidroelektrostacijas (HES) Krievijas Federācija
Bratskas hidroelektrostacija
Ust-Ilimskas HES
Bogučanskas HES
Volžskas HES
Žiguļevskas HES
Bureiskas HES
Avārijas un incidenti hidroelektrostacijās
Vajontas dambis
Novosibirskas hidroelektrostacija
Negadījumi Sajano-Šušenskas HES
Mazā hidroelektrostacija (HES)
Hidroelektrostacija (HES)) ir spēkstacija, kas kā enerģijas avotu izmanto ūdens plūsmas enerģiju. Hidroelektrostacijas (HES) parasti būvē uz upēm, būvējot aizsprostus un rezervuārus.
Efektīvai elektroenerģijas ražošanai hidroelektrostacijā ir nepieciešami divi galvenie faktori: garantēta ūdens padeve visu gadu un, iespējams, lielas upes nogāzes, kanjonveida reljefa veidi ir labvēlīgi hidrauliskajai celtniecībai.
Īpatnības
Sākotnējās izmaksas elektrība Krievijas hidroelektrostacijās ir vairāk nekā divas reizes zemāka nekā termoelektrostacijās.
Hidroelektroenerģijas ģeneratorus var ieslēgt un izslēgt diezgan ātri atkarībā no enerģijas patēriņa
Atjaunojamais enerģijas avots
Ievērojami mazāka ietekme uz gaisa vidi nekā cita veida spēkstacijām
Hidroelektrostaciju celtniecība parasti ir kapitālietilpīgāka
Efektīvas hidroelektrostacijas bieži atrodas tālāk no patērētājiem
Rezervuāri bieži aizņem lielas platības
Aizsprosti nereti maina zvejniecības raksturu, jo bloķē migrējošo zivju pāreju uz nārsta vietām, bet bieži vien veicina zivju krājumu palielināšanos pašā ūdenskrātuvē un zivkopības īstenošanu.
Princips strādāt
Princips strādāt Hidroelektrostacija ir diezgan vienkārša. Hidraulisko konstrukciju ķēde nodrošina nepieciešamo ūdens spiedienu, kas plūst uz hidrauliskās turbīnas lāpstiņām, kas darbina ģeneratorus, kas ražo elektrība.
Nepieciešamais ūdens spiediens veidojas, izbūvējot aizsprostu, un upes koncentrācijas rezultātā noteiktā vietā, vai novirzot - dabisko ūdens plūsmu. Dažos gadījumos, lai iegūtu nepieciešamo ūdens spiedienu, kopā tiek izmantots gan aizsprosts, gan novirzīšana.
Visas energoiekārtas atrodas tieši hidroelektrostacijas (HES) ēkā. Atkarībā no mērķa tam ir savs īpašs iedalījums. Mašīntelpā ir hidrauliskās vienības, kas tieši pārvērš ūdens plūsmas enerģiju elektroenerģijā. Ir arī visa veida papildu aprīkojums, vadības un uzraudzības ierīces hidroelektrostaciju darbībai, transformatoru stacija, sadales iekārtas un daudz kas cits.
Hidroelektrostacijas tiek sadalītas atkarībā no saražotās jaudas:
jaudīgs - ražo no 25 MW līdz 250 MW un vairāk;
vidēja - līdz 25 MW;
mazās hidroelektrostacijas (HES) - līdz 5 MW.
Hidroelektrostacijas jauda ir tieši atkarīga no ūdens spiediena, kā arī no izmantotā ģeneratora efektivitātes. Sakarā ar to, ka saskaņā ar dabas likumiem ūdens līmenis pastāvīgi mainās atkarībā no gadalaika, kā arī vairāku citu iemeslu dēļ, ciklisko jaudu pieņemts uzskatīt par hidroelektrostacijas jaudas izpausmi. . Piemēram, ir hidroelektrostacijas (HES) gada, mēneša, nedēļas vai dienas darbības cikli.
Arī hidroelektrostacijas (HES) tiek sadalītas atkarībā no maksimālā ūdens spiediena izmantošanas:
augsts spiediens - vairāk nekā 60 m;
vidējais spiediens - no 25 m;
zems spiediens - no 3 līdz 25 m.
Atkarībā no ūdens spiediena hidroelektrostacijās (HES) tiek izmantotas dažāda veida turbīnas. Augstspiedienam - kausveida un radiāli-aksiālajām turbīnām ar metāla spirālveida kamerām. Vidēja spiediena hidroelektrostacijās tiek uzstādītas rotācijas lāpstiņas un radiāli aksiālās turbīnas, zema spiediena hidroelektrostacijās rotējošo lāpstiņu turbīnas tiek uzstādītas dzelzsbetona kamerās. Visu veidu turbīnu darbības princips ir līdzīgs – ūdens zem spiediena (ūdens spiediens) nonāk turbīnu lāpstiņās, kuras sāk griezties. Tādējādi mehāniskā enerģija tiek pārnesta uz hidroģeneratoru, kas ražo elektroenerģiju. Turbīnas dažos veidos atšķiras tehniskajiem parametriem, kā arī kameras - dzelzs vai dzelzsbetona, un ir paredzētas dažādiem ūdens spiedieniem.
Arī hidroelektrostacijas tiek sadalītas atkarībā no dabas resursu izmantošanas principa un attiecīgi no tā izrietošās ūdens koncentrācijas. Šeit var izdalīt šādas hidroelektrostacijas:
upju un aizsprostu hidroelektrostacijas. Šie ir visizplatītākie hidroelektrostaciju veidi. Ūdens spiediens tajos tiek radīts, ierīkojot dambi, kas pilnībā aizsprosto upi vai paceļ ūdens līmeni tajā līdz vajadzīgajam līmenim. Šādas hidroelektrostacijas (HES) būvē augstūdens līdzenumu upēs, kā arī kalnu upēs, vietās, kur upes gultne ir šaurāka un saspiestāka.
dambja hidroelektrostacijas. Tie ir būvēti ar augstāku ūdens spiedienu. Šajā gadījumā upi pilnībā aizsprosto dambis, un pati hidroelektrostacijas ēka atrodas aiz dambja, tā apakšējā daļā. Ūdens šajā gadījumā tiek piegādāts turbīnām caur īpašiem spiediena tuneļiem, nevis tieši, kā tas notiek upes hidroelektrostacijās.
novirzīšanas hidroelektrostacijas (HES). Šādas elektrostacijas būvē vietās, kur upes slīpums ir augsts. Nepieciešamā ūdens koncentrācija šāda veida hidroelektrostacijā tiek radīta ar novirzīšanu. Ūdens no upes gultnes tiek izvadīts caur īpašām drenāžas sistēmām. Pēdējie ir iztaisnoti, un to slīpums ir daudz mazāks par upes vidējo slīpumu. Rezultātā ūdens tiek piegādāts tieši hidroelektrostacijas ēkai. Diversijas hidroelektrostacijas var būt dažāda veida, bezspiediena vai ar spiediena novirzīšanu. Spiediena novirzīšanas gadījumā ūdensvads tiek likts ar lielu garenslīpi. Citā gadījumā novirzīšanas sākumā upē tiek izveidots augstāks aizsprosts un izveidots ūdenskrātuve - šo shēmu sauc arī par jaukto novirzīšanu, jo tiek izmantotas abas nepieciešamās ūdens koncentrācijas veidošanas metodes.
sūknēšanas spēkstacijas. Šādas sūknēšanas elektrostacijas spēj uzkrāt saražoto elektroenerģiju un nodot to ekspluatācijā maksimālās slodzes laikā. Šādu elektrostaciju darbības princips ir šāds: atsevišķos brīžos (nemaksimālās slodzes laikos) hidroakumulācijas elektrostaciju bloki darbojas kā sūkņi un sūknē ūdeni speciāli aprīkotos augšējos baseinos. Kad rodas pieprasījums, ūdens no tiem nonāk spiediena cauruļvadā un attiecīgi darbina papildu turbīnas.
Hidroelektrostacijas atkarībā no to mērķa var ietvert arī papildu konstrukcijas, piemēram, slūžas vai kuģu pacēlājus, kas atvieglo kuģošanu pa ūdenskrātuvi, zivju ejas, ūdens ņemšanas konstrukcijas, ko izmanto apūdeņošanai, un daudz ko citu.
Hidroelektrostacijas vērtība ir tāda, ka elektroenerģijas ražošanai tās izmanto atjaunojamo enerģiju Dabas resursi. Sakarā ar to, ka hidroelektrostacijām nav nepieciešama papildu degviela, saražotās elektroenerģijas gala izmaksas ir ievērojami zemākas nekā izmantojot cita veida elektrostacijas.
Hidroenerģija pasaulē
Līderi hidroenerģijas ražošanā uz vienu iedzīvotāju ir Kanāda un Kanāda. Aktīvāko hidraulisko būvniecību 2000. gadu sākumā veica Krievija, kurai hidroenerģija ir galvenais potenciālais enerģijas avots, šajā valstī atrodas līdz pusei pasaules mazo hidroelektrostaciju (HES).
Lielākās hidroelektrostacijas pasaulē
Uz 2005. gadu hidroenerģija nodrošina līdz 63% no atjaunojamās elektroenerģijas un līdz 19% no visas elektroenerģijas pasaulē, uzstādītā hidroenerģijas jauda sasniedz 715 GW.
Līderi hidroenerģijas ražošanā uz vienu iedzīvotāju ir Norvēģija, Islande un Kanāda. Aktīvākā hidrauliskā būvniecība 21. gadsimta sākumā ir Ķīna, kam hidroenerģija ir galvenais potenciālais enerģijas avots, tajā pašā valsts atrodas līdz pusei pasaules mazo hidroelektrostaciju (HES).
Itaipu
Itaipu ir liela hidroelektrostacija Paranas upē, 20 km attālumā no Foz do Iguacu pilsētas uz Brazīlijas un Paragvajas robežas.
Projektēšanas un sagatavošanas darbi tika uzsākti 1971. gadā, pēdējie divi no plānotajiem 18 ģeneratoriem tika nodoti ekspluatācijā 1991. gadā, bet papildus divi ģeneratori tika nodoti ekspluatācijā 2007. gadā.
Hidroelektrostaciju konstrukciju sastāvs:
Apvienotā dambja kopējais garums ir 7235 m, platums 400 m un augstums 196 m;
Betona izgāztuve ar maksimālo plūsmu 62 200 m/s.
Stacijas jauda ir 14 000 MW. Vidējā gada produkcija ir 69,5 miljardi kWh, pēc būvniecības pabeigšanas 2007. gadā - 90-95 miljardi kWh gadā.
Stacijas energoiekārtas sastāv no 20 hidrauliskajiem agregātiem ar jaudu 700 MW katrs, projektētā spiediena pārsnieguma dēļ ģeneratoriem pieejamā jauda vairāk nekā pusē darba laika sasniedz 750 MW.
Hidroelektrostacijas dambis (HES) veidoja relatīvi mazu - attiecībā pret jaudu - rezervuāru ar garumu 170 km, platumu no 7 līdz 12 km, platību 1350 km² un tilpumu 29 km².
Tās celtniecībai valdība pārmitināja apmēram 10 tūkstošus ģimeņu, kas dzīvoja Paranas krastos, daudzas no kurām pievienojās Bezzemnieku kustībai.
Cena Sākotnēji Itaipu celtniecību eksperti lēsa 4,4 miljardu dolāru apmērā, taču secīgo diktatorisko režīmu neefektīvās politikas dēļ tā faktiski sasniedza 15,3 miljardus dolāru.
Guri
"Guri" ir liela hidroelektrostacija Venecuēlas Republikā Bolivara departamentā pie Karoni upes, 100 km pirms tās ietekas Orinoko.
Oficiālais nosaukums ir Simona Bolivara vārdā nosauktā hidroelektrostacija (HES) (1978.-2000. gadā - Raula Leoni vārdā).
Jaudas ziņā trešā stacija pasaulē aiz ķīniešu “Sanxia” un brazīliešu “Itaipu”.
Hidroelektrostaciju sāka būvēt 1963. gadā, pirmā kārta pabeigta 1978. gadā, otrā 1986. gadā.
Hidroelektrostaciju konstrukciju sastāvs:
dambis ar kopējo garumu 1300 m un augstumu 162 m;
divas mašīntelpas ar 10 hidrauliskajiem blokiem katrā;
betona pārgāzne ar maksimālo jaudu 25 500 m/s.
Stacijas jauda ir 10 300 MW. Pirmajā mašīntelpā atrodas 10 bloki ar jaudu 400 MW katrā, otrajā - 10 bloki ar jaudu 630 MW katrā. Maksimālā gada jauda ir 46 miljardi kWh. Hidroelektrostacijas spiediena struktūras (kopējais garums sasniedz 7000 m) veido lielo Guri ūdenskrātuvi ar garumu 175 km, platumu 48 km, platību līdz 4250 km² un kopējo tilpumu 138 km³ . Rezervuāra ūdenslīnija atrodas 272 m augstumā virs jūras līmeņa.
Kopš 2000.gada notiek rekonstrukcija: līdz 2007.gadam nomainītas 5 turbīnas un otrās turbīnu zāles galvenās sastāvdaļas, kopš 2007.gada pirmajā zālē nomainīti četri bloki.
Otrās mašīntelpas sienas rotā Venecuēlas mākslinieks Karloss Kruzs-Diezs.
Tukuru hidroelektrostacija
Tucuruí hidroelektrostacija (Guarani, portugāļu: Tucurún, Usina Hidrelétrica de Tucurún) ir hidroelektrostacija (HES) pie Tokantinas upes, kas atrodas Tucurui grāfistē, Tokantinsā, .
Hidroelektrostacija ir nosaukta Tucurui pilsētas vārdā, kas pastāvēja netālu no būvlaukuma. Tagad lejpus dambja atrodas pilsēta ar tādu pašu nosaukumu. Hidroelektrostacijas (HES) uzstādītā jauda ir 8370 MW, tajā kopumā izvietoti 24 ģeneratori.
1970. gadā tā tika izveidota no Brazīlijas uzņēmumiem ENGEVIX un THEMAG, kas ieguva starptautisko par projekta izstrādi un īstenošanu. Darbi tika sākti 1976. gadā un pabeigti 1984. gadā. Dambja garums bija 11 km, augstums 76 m. Pārplūdes ceļu izstrādāja Francisco Rodrigues Saturnino de Brito laboratorija (Riodežaneiro), un tā caurlaidspēja ir pasaulē lielākā 120 000 mі/ s.
Hidroelektrostacija tika parādīta 1985. gada filmā “Smaragda mežs”.
Grand Coulee
Grand Coulee ir hidroelektrostacija (HES), kas atrodas Ziemeļamerikā, lielākā Amerikas Savienotajās Valstīs un piektā lielākā pasaulē.
Hidroelektrostacijas celtniecība tika pabeigta 1942. gada jūnijā. Rezervuārs ar tilpumu 11,9 km3 tika būvēts, lai ražotu elektroenerģiju un apūdeņotu tuksneša apgabalus ziemeļrietumu piekrastē. Rezervuāra ūdeņi apūdeņo aptuveni 2000 km² lauksaimniecības zemes.
Hidroelektrostacijas betona gravitācijas dambis, kura korpusā tika iebērti 9,16 miljoni m betona, ir 1592 m garumā un 168 m augstumā. Dambja pārplūdes daļas platums ir 503 m. hidroelektrostacijas četrās turbīnu telpās, kopumā uzstādītas 33 turbīnas ar kopējo jaudu 6809 MW, kas gadā saražo 20 TWh elektroenerģijas.
Sayano-Shushenskaya HES
Sayano-Shushenskaya hidroelektrostacija nosaukta pēc. P.S. Neporožnija ir jaudīgākā elektrostacija Krievijas Federācijā, sestā jaudīgākā hidroelektrostacija (HES) pasaulē. Atrodas pie Jeņisejas upes, Cheryomushki ciemā (Khakassia), netālu no Sajanogorskas.
Tā ir visspēcīgākā spēkstacija Krievijas Federācijā. Pirms 2009. gada avārijas tas saražoja 15 procentus no Krievijas hidroelektrostaciju (HES) saražotās enerģijas un 2 procentiem kopējais elektroenerģijas apjoms. Hidroelektrostaciju konstrukciju sastāvs:
betona arkas gravitācijas dambis 245 m augsts, 1066 m garš, 110 m platums pie pamatnes, 25 m platums virsotnē.Dambis ietver kreisā krasta aklo daļu 246,1 m garumā, stacijas daļu 331,8 m garumā, pārplūdes daļu 189 m garš ,6 m un labā krasta aklā daļa 298,5 m gara.
dambja hidroelektrostacijas ēka
piekrastes pārplūde tiek būvēta.
Hidroelektrostacijas jauda ir 6400 MW (kopā ar Maģistrālo hidroelektrostaciju - 6721 MW), gada vidējā produkcija ir 24,5 miljardi kWh. 2006. gadā lielu vasaras plūdu dēļ spēkstacija saražoja 26,8 miljardus kWh elektroenerģijas.
Hidroelektrostacijas ēkā atradās 10 radiāli-aksiālie hidrauliskie agregāti ar jaudu 640 MW katrs, kas darbojās ar projektēto augstumu 194 m. Maksimālais statiskais augstums uz dambja bija 220 m. Hidroelektrostacijas dambis ir unikāls; līdzīga veida dambis - Gergebiļskaja - ir tikai vienai citai hidroelektrostacijai Krievijas Federācijā, taču tas ir ievērojami mazāks.
Dambja pārplūdes jauda ir 13 600 m³/sek., maksimālā reģistrētā pieplūde objektā ir 24 400 m³/sek, būvējamajai pārgāznei jāpalielina maksimālais izplūdes caurplūdums par 8 000 m³/sek.
Zem Sayano-Shushenskaya HES atrodas tās pretregulators - Mainskaya HES ar jaudu 321 MW, kas organizatoriski ir daļa no Sayano-Shushenskaya hidroelektrostaciju kompleksa.
Hidroelektrostacijas dambis veido lielo Sayano-Shushenskoye rezervuāru ar kopējo tilpumu 31,34 kubikmetri. km (lietderīgais tilpums - 15,34 kubikkm) un platība 621 kv. km. Ūdenskrātuves ūdens ir kvalitatīvs, kas ļāva hidroelektrostacijas lejtecē izveidot zivju audzētavas, kas specializējas foreļu audzēšanā. Veidojot ūdenskrātuvi, applūda 35,6 tūkstoši hektāru lauksaimniecības zemes un tika pārvietotas 2717 ēkas. Rezervuāra teritorijā atrodas Sayano-Shushensky biosfēras rezervāts.
Sayano-Shushenskaya HES projektēja Lenhydroproekt institūts.
Krasnojarskas hidroelektrostacija
Krasnojarskas hidroelektrostacija atrodas pie Jeņisejas upes, četrdesmit kilometrus no Krasnojarskas, netālu no Divnogorskas pilsētas, Krasnojarskas apgabalā. Otra lielākā hidroelektrostacija Krievijas Federācijā. Iekļauts Jeņisejas hidroelektrostaciju kaskādē.
Krasnojarskas hidroelektrostaciju projektēja Lenhydroproekt institūts.
Hidroelektrostacijas celtniecība sākās 1956. gadā un beidzās 1972. gadā. Krasnojarskas hidroelektrostacijas pirmais bloks tika palaists 1967. gada 3. novembrī.
Hidroelektrostaciju konstrukciju sastāvs:
gravitācijas betona dambis ar garumu 1065 m un augstumu 124 m, sastāv no kreisā krasta aklā dambja ar garumu 187,5 m, pārgāzes - 225 m, aklā kanāla - 60 m, stacijas - 360 m un labā krasta žalūzija - 232,5 m Kopā būvniecības laikā uz dambja korpusa tika uzklāti 5,7 miljoni m3 betona.
430 m gara hidroelektrostacijas ēka pie dambja.
Elektrības pieņemšanas un sadales instalācijas - 220 kV un 500 kV.
Kuģa lifts.
Hidroelektrostacijas jauda ir 6000 MW. Vidējais elektroenerģijas ražošanas apjoms gadā ir 20,4 miljardi kWh. Hidroelektrostacijas ēkā ir 12 radiāli aksiāli hidrauliskie agregāti ar jaudu 500 MW katrs, kas darbojas ar 93 m projektēto augstumu.Kuģu caurbraukšanai tika uzbūvēts vienīgais kuģu lifts Krievijas Federācijā.
Hidroelektrostacijas dambis veido lielo Krasnojarskas ūdenskrātuvi. Rezervuāra platība ir aptuveni 2000 km², kopējais un lietderīgais apjoms ir attiecīgi 73,3 un 30,4 km². Ūdenskrātuve appludināja 120 tūkstošus hektāru lauksaimniecības zemes, un būvniecības laikā tika pārvietotas 13 750 ēkas.
Čērčila ūdenskritums (HPP)
Čērčila ūdenskritums ir novirzes hidroelektrostacija Čērčila upē Kanādas Ņūfaundlendas un Labradoras provincē, kurai jākļūst par daļu no upes plānotās hidroelektrostaciju kaskādes. 75 m augsta Čērčila ūdenskrituma vietā tika uzcelta hidroelektrostacija (HES), kas tika nosusināta pēc upes novirzīšanas 1970. gadā, tas ir, lielāko daļu gada tā nepastāv kā ūdenskritums. Upe, ūdenskritums un hidroelektrostacija nosaukta Lielbritānijas premjerministra V. Čērčila vārdā.
2009. gadā Čērčila ūdenselektrostacijai ir otrā lielākā pazemes turbīnu māja pasaulē pēc Robert-Bourassa hidroelektrostacijas Kvebekas ziemeļos, un tā ir pirmā hidroelektrostacija (HES) Ziemeļamerikā pēc vidējās gada ražošanas apjoma. (35 TWh) un otrā in Kanāda pēc uzstādītās jaudas (5 428 MW).
Hidroelektrostacijas (HES) būvniecība pēc vairāku gadu plānošanas tika uzsākta 1967. gada 17. jūlijā un pabeigta 1971. gada 6. decembrī. Rezervuārs - ar kopējo platību 6988 km2 un tilpumu 28 km3 - veidoja nevis viens dambis, bet 88 novirzīšanas dambji ar kopējo garumu vairāk nekā 64 km, kuru būvniecības laikā tika izmantoti 20 milj.m3 grunts. Garākais no aizsprostiem ir 6,1 km garš. Šī shēma ļāva palielināt sateces baseinu no 60 000 km2 līdz 71 700 km2 un palielināt vidējo gada plūsmu hidroelektrostacijas kompleksa teritorijā līdz 52 km3 (1651 mі/s).
Hidroelektrostacija (HES) ir būvēta pēc novirzīšanas principa ar upes novirzīšanu ūdenskrituma zonā. Aprīkots ar pārplūdi ar jaudu 1390 m3/sek. Mash M3 Hidroelektrostacijas zāle, kas paredzēta pazemē, izbūvēta klints izrakumā 310 m dziļumā, turbīnu zāles izmēri ir 296 m garumā, 25 m platumā un 47 m augstumā. Kopumā tajā ir 11 hidroagregāti ar kopējo jaudu 5428 MW. Katrai no radiāli-aksiālajām turbīnām, kas darbojas ar 312,4 m projektēto augstumu, masa ir 73 tonnas un darba frekvence ir 200 apgr./min. Ģeneratora jauda M3 grāvis 493,5 MV. Agregātu ūdensvadi veidoti padeves tuneļu veidā ar garumu 427 m un diametru 6,1 m un drenāžas šahtas uz ģeneratoriem ar augstumu 263 m un diametru 2,13 m.
Stacija pieder korporācijai Churchill Falls (Labrador) Ltd, kuras kontrolpakete (65,8%) pieder Nalcor un 34,2% - Hydro-Québec. Ir izstrādāts stacijas attīstības projekts, kas ietver jaunu dambju un papildu hidroelektrostaciju (HES) izbūvi, kam jānodrošina sateces baseina palielināšanās un kopējā uzstādītā jauda līdz 9252 MW.
Hūvera dambis
Hūvera aizsprosts, Hūvera aizsprosts, Hūvera aizsprosts, pazīstams arī kā Boulder Dam, ir unikāla hidrauliskā struktūra ASV, 221 m augsts betona dambis un hidroelektrostacija (HES), kas uzbūvēta Kolorādo upes lejtecē. Atrodas Melnajā kanjonā, uz Arizonas un Nevadas robežas, 48 km uz dienvidaustrumiem no Lasvegasas; veido Mīda ezeru. Nosaukts par godu 31. ASV prezidentam Herbertam Hūveram, 31. prezidentam ASV, kam bija nozīmīga loma tās būvniecībā. Dambja celtniecība sākās 1931. gadā un beidzās 1936. gadā, divus gadus pirms grafika.
Dambi pārvalda ASV Meliorācijas birojs, kas ir ASV Iekšlietu departamenta nodaļa. 1981. gadā dambis tika iekļauts ASV Nacionālajā vēsturisko vietu reģistrā. Hūvera dambis ir viens no slavenākajiem apskates objektiem Lasvegasas apgabalā.
Hidroelektrostacija (HES) ir
Ievads
Cilvēki jau sen ir iemācījušies izmantot ūdens enerģiju, lai rotētu dzirnavu, darbgaldu un kokzāģētavu lāpstiņus. Taču pakāpeniski samazinājās hidroenerģijas īpatsvars kopējā cilvēku patērētās enerģijas daudzumā. Tas ir saistīts ar ierobežoto spēju pārnest ūdens enerģiju lielos attālumos. Līdz ar elektrisko turbīnu, ko darbina ūdens, parādīšanos, hidroenerģijai ir jaunas perspektīvas.
Dažas no pirmajām hidroelektrostacijām ar jaudu tikai daži simti vatu tika uzbūvētas 1876.–1881. gadā Stangasā un Laufenā (Vācija) un Greisaidā (Anglijā). Hidroelektrostaciju attīstība un to rūpnieciskā izmantošana ir cieši saistīta ar elektroenerģijas pārvades problēmu attālumos. Elektropārvades līnijas izbūve (170 km) no Laufenas hidroelektrostacijas līdz Frankfurtei pie Mainas (Vācija) elektroenerģijas piegādei.Starptautiskā elektrotehnikas izstāde (1891) pavēra plašas iespējas hidroelektrostaciju attīstībai. 1892. gadā rūpniecisko strāvu nodrošināja hidroelektrostacija, kas uzcelta uz ūdenskrituma Bülachā (Šveice), gandrīz vienlaikus 1893. gadā hidroelektrostacijas tika uzceltas Gelšenē (Zviedrija), Izāras upē (Vācija) un Kalifornijā (ASV) . 1896. gadā sāka darboties Niagāras hidroelektrostacija (ASV) ar līdzstrāvu; 1898. gadā Rheinfeld hidroelektrostacija (Vācija) deva strāvu, bet 1901. gadā sāka noslogot Džonatas hidroelektrostacijas (Francija) hidroģeneratorus.
Pārliecinošu informāciju par pasaulē pirmo hidroelektrostaciju var uzskatīt arī par pirmo hidroelektrostaciju Horvātijā Šibenikas pilsētā (1885). Pilsētas apgaismojumam kalpoja 230 kW maiņstrāvas spriegums.
Par visuzticamāko tiek uzskatīts, ka pirmā hidroelektrostacija Krievijā bija Berezovskas (Zirjanovskas) hidroelektrostacija, kas uzcelta Rudnij Altaja pie Berezovkas upes (Bukhtarmas upes pieteka) 1892. gadā. Tā bija četru turbīnu ar kopējo jaudu 200 kW. Iegūtā enerģija apgaismoja ražošanas telpas, nodrošināja telefona centrāles darbību un darbināja elektriskos sūkņus ūdens atsūknēšanai no raktuvju šahtām.
Arī Nygri hidroelektrostacija, kas parādījās Irkutskas guberņā pie Nygri upes (Vačas upes pieteka) 1896. gadā, arī apgalvo, ka ir pirmā. Stacijas energoiekārtas sastāvēja no divām turbīnām ar kopēju horizontālo vārpstu, kas grieza trīs dinamo ar jaudu 100 kW katra. Primārais spriegums tika pārveidots ar četriem trīsfāzu strāvas transformatoriem līdz 10 kV un pārsūtīts pa divām augstsprieguma līnijām uz blakus esošajām Negadanijas un Ivanovskas raktuvēm. Raktuvēs spriegums tika pārveidots līdz 220 V. Pateicoties Ņigrinskas hidroelektrostacijas elektrībai, raktuvēs tika uzstādīti elektriskie lifti. Turklāt raktuvju vieta tika elektrificēta dzelzceļš, kas kalpoja atkritumiežu izvešanai, kas kļuva par pirmo elektrificēto dzelzceļu Krievijā.
Uz 2012.gadu hidroenerģija nodrošina līdz 21% no visas pasaulē esošās elektroenerģijas, hidroelektrostaciju (HES) uzstādītā enerģētiskā jauda sasniedz 715 GW. Līderi hidroenerģijas ražošanā absolūtos skaitļos ir: Ķīna, Kanāda, Brazīlija; un uz vienu iedzīvotāju – Norvēģija, Islande un Kanāda. Pasaulē lielākās hidroelektrostacijas ir:
· Trīs aizas (Ķīna, Jandzi upe) - 22,4 GW,
Itaipu (Brazīlija, Paranas upe) - 14 GW,
· Guri (Venecuēla, Karoni upe) 10,3 GW,
Tucurui (Brazīlija, Tokantinsas upe) - 8,3 GW,
· Grand Coulee (ASV, Kolumbijas upe) - 6,8 GW,
· Sayano-Shushenskaya (Krievija, Jeņisejas upe) 6,4 GW,
· Krasnojarska (Krievija, Jeņisejas upe) 6 GW,
· Robert-Bourassa (Kanāda, La Grande River) 5,6 GW,
· Čērčila ūdenskritums (Kanāda, Čērčila upe) - 5,4 GW,
Uz 2011. gadu Krievijā ir 15 darbojas, tiek būvētas un apturētas būvniecības hidroelektrostacijas ar jaudu virs 1000 MW un vairāk nekā simts mazākas jaudas hidroelektrostacijas.
Tajā pašā laikā pēc hidroenerģijas resursu ekonomiskā potenciāla Krievija ieņem otro vietu pasaulē (ap 852 miljardi kWh) aiz Ķīnas, tomēr pēc to attīstības pakāpes - 20% - ir zemāka par gandrīz visām. attīstītajām valstīm un daudzām jaunattīstības valstīm. Lielākajā daļā Krievijas hidroelektrostaciju iekārtu nolietojuma pakāpe pārsniedz 40%, un dažām hidroelektrostacijām šis rādītājs sasniedz 70%, kas ir saistīts ar sistēmisku problēmu visā hidroenerģētikā un tās hronisko nepietiekamo finansējumu.
1. Galvenie hidroelektrostaciju veidi
Upes un aizsprostu hidroelektrostacijas
Dambis; 2 - vārti; 3 - augšējā baseina maksimālais līmenis; 4 - augšējā baseina minimālais līmenis; 5 - hidrauliskais pacēlājs; 6 - atkritumu turēšanas režģis; 7 hidroģenerators; 8 - hidrauliskā turbīna; 9 - minimālais aizplūdes ūdens līmenis; 10 - maksimālais plūdu līmenis
Pridamas hidroelektrostacijas
Tie ir būvēti ar augstāku ūdens spiedienu. Šajā gadījumā upi pilnībā aizsprosto dambis, un pati hidroelektrostacijas ēka atrodas aiz dambja, tā apakšējā daļā. Ūdens šajā gadījumā tiek piegādāts turbīnām caur īpašiem spiediena tuneļiem, nevis tieši, kā tas notiek upes hidroelektrostacijās.
Dambis; 2 - ūdensvads; 3 - vieta augstsprieguma elektroiekārtām; 4 - hidroelektrostacijas turbīnu telpas ēka.
Diversijas hidroelektrostacijas:
Diversijas hidroelektrostacijas. Šādas elektrostacijas būvē vietās, kur upes slīpums ir augsts. Nepieciešamā ūdens koncentrācija šāda veida hidroelektrostacijā tiek radīta ar novirzīšanu. Ūdens no upes gultnes tiek izvadīts caur īpašām drenāžas sistēmām. Pēdējie ir iztaisnoti, un to slīpums ir ievērojami mazāks par upes vidējo slīpumu. Rezultātā ūdens tiek piegādāts tieši hidroelektrostacijas ēkai. Diversijas hidroelektrostacijas var būt dažāda veida – brīvas plūsmas vai ar spiediena novirzīšanu. Spiediena novirzīšanas gadījumā ūdensvads tiek likts ar lielu garenslīpi. Citā gadījumā novirzīšanas sākumā upē tiek izveidots augstāks aizsprosts un izveidots ūdenskrātuve - šo shēmu sauc arī par jaukto novirzīšanu, jo tiek izmantotas abas nepieciešamās ūdens koncentrācijas veidošanas metodes.
Diversijas hidroelektrostacijas diagramma: 1 - dambis; 2 ūdens lifts; 3 - nosēdināšanas tvertne; 4 - atvasināšanas kanāls; 5 - ikdienas regulēšanas baseins; 6 - spiediena baseins; 7 - turbīnas ūdensvads; 8 - sadales iekārta; 9 - hidroelektrostacijas ēka; 10 - noplūde; 11 - pievedceļi
Sūknēšanas spēkstacijas:
Šādas sūknēšanas elektrostacijas spēj uzkrāt saražoto elektroenerģiju un nodot to ekspluatācijā maksimālās slodzes laikā. Šādu elektrostaciju darbības princips ir šāds: noteiktos periodos (nevis maksimālās slodzes) hidroakumulācijas elektrostaciju bloki darbojas kā sūkņi no ārējiem enerģijas avotiem un sūknē ūdeni speciāli aprīkotos augšējos baseinos. Kad rodas pieprasījums, ūdens no tiem nonāk spiediena cauruļvadā un virza turbīnas.
Plūdmaiņu hidroelektrostacijas (TPP):
Īpašs hidroelektrostacijas veids, kas izmanto plūdmaiņu enerģiju un faktiski Zemes rotācijas kinētisko enerģiju. Paisuma spēkstacijās tiek izmantotas ūdens līmeņa atšķirības (ūdens līmeņa svārstības krasta tuvumā var sasniegt 12 metrus), kas rodas paisuma un bēguma laikā. Lai to izdarītu, piekrastes baseinu atdala zems aizsprosts, kas aiztur plūdmaiņu ūdeni bēguma laikā. Tad ūdens tiek atbrīvots, un tas rotē hidrauliskās turbīnas, kas var darboties gan ģeneratora režīmā, gan sūkņa režīmā (lai iesūknētu ūdeni rezervuārā turpmākai darbībai, ja nav plūdmaiņu).
. Hidroelektrostacijas darbības princips. Hidroelektrostaciju galvenās konstrukcijas un aprīkojums
Hidroelektrostacija ir konstrukciju un iekārtu komplekss, caur kuru ūdens plūsmas enerģija tiek pārvērsta elektroenerģijā.
Hidroelektrostacijas ir hidroelektrostaciju neatņemama sastāvdaļa - hidrotehnisko būvju komplekss, kas paredzēts ūdens resursu izmantošanai tautsaimniecības interesēs: elektroenerģijas iegūšanai, apūdeņošanai, ūdens apgādei, kuģošanas apstākļu uzlabošanai, aizsardzībai pret plūdiem, zivju audzēšanai u.c. .
Hidrauliskās plūsmas jauda ir atkarīga no plūsmas un spiediena. Ūdens plūsmas ātrums upē mainās visā tās garumā, mainoties kanāla šķērsgriezumam un hidrauliskajam slīpumam. Lai koncentrētu upes spēku un spiedienu vienā vietā, tiek uzceltas hidrotehniskās būves: dambis, novirzīšanas kanāls.
Pārplūdes konstrukcijas novada ūdeni no augšteces uz lejteci, lai izvairītos no maksimālā projektētā ūdens līmeņa pārsniegšanas plūdu periodā, novadītu ledu, dubļus u.c.
Ja upe ir kuģojama, tad dambis pieguļ slūžām (kuģu pacēlājiem) ar piebraukšanas kanāliem kuģu un plostu izvadīšanai cauri ūdenssaimniecībai, kravu pārkraušanai un pasažieru pārvietošanai no ūdens uz sauszemes transportu u.c.
Lai nodrošinātu ūdens izvēli un piegādi neenerģijas patērētājiem, hidroelektrostaciju kompleksā ietilpst ūdens ņemšanas iekārtas un sūkņu stacijas.
Zivsaimniecības būves ir zivju ejas un zivju pacēlāji vērtīgu zivju sugu izvadīšanai cauri ūdensvadam uz pastāvīgām nārsta vietām, zivju aizsardzības būves un mākslīgās zivju audzēšanas būves. Dažreiz zivis tiek izlaistas caur slūžām kuģu bloķēšanas procesā.
Lai savienotu ūdenssaimniecības objektus savā starpā, savienotu tos ar valsts autoceļu un dzelzceļu tīklu, kā arī lai šos ceļus izvadītu caur ūdenssaimniecības objektiem, tiek būvētas transporta būves: tilti, ceļi u.c.
Lai ražotu elektroenerģiju un sadalītu to patērētājiem, hidroelektrostaciju komplekss ietver dažādas enerģētikas struktūras. Tie ietver: ūdens ņemšanas ierīces un cauruļvadus, kas piegādā ūdeni no augšējā baseina uz turbīnām un izvada ūdeni uz apakšējo baseinu; hidroelektrostaciju būvniecība ar hidroturbīnām, hidroģeneratoriem un transformatoriem; mehāniskās palīgierīces un celšanas un transporta aprīkojums; Tālvadība; atvērtas sadales ierīces, kas paredzētas enerģijas saņemšanai un sadalei.
Hidroelektrostacijas darbības princips ir šāds: dambis veido rezervuāru, nodrošinot pastāvīgu ūdens spiedienu. Ūdens iekļūst ūdens ieplūdē un, ejot caur spiediena ūdensvadu, griež hidraulisko turbīnu, kas darbina hidroģeneratoru. Hidroģeneratoru izejas spriegumu palielina ar transformatoriem pārvadīšanai uz sadales apakšstacijām un pēc tam uz patērētājiem.
Spiedienu rada upes krituma koncentrcija apgabal, ko izmanto aizsprosts, vai novirze, vai aizsprosts un novirze kop. Hidrauliskajā inženierijā novirzīšana ir būvju kopums, kas novada ūdeni no upes, ūdenskrātuves vai citas ūdenstilpnes, transportē to uz hidroelektrostaciju, sūkņu staciju, kā arī novada ūdeni no tām. Ir bezspiediena un spiediena novirzīšana. Spiediena novirzīšana - cauruļvads, spiediena tunelis, tiek izmantots, ja ūdens līmeņa svārstības tā ieplūdes vai izplūdes vietā ir būtiskas. Nelielām līmeņa svārstībām var izmantot gan spiediena, gan bezspiediena novirzīšanu. Novirzīšanas veids tiek izvēlēts, ņemot vērā teritorijas dabiskos apstākļus, pamatojoties uz tehniski ekonomisko aprēķinu. Mūsdienu novirzīšanas ūdensvadu garums sasniedz vairākus desmitus kilometru, caurlaides jauda ir vairāk nekā 2000 m 3 /sek. Hidroelektrostacijas ēkā atrodas galvenās energoiekārtas: elektrostacijas turbīnu telpā - hidroagregāti, palīgiekārtas, automātiskās vadības un uzraudzības ierīces; centrālajā vadības postenī atrodas hidroelektrostacijas operatora dispečera vai auto operatora pults. Pakāpju transformatoru apakšstacija atrodas gan hidroelektrostacijas ēkas iekšienē, gan atsevišķās ēkās vai atklātās teritorijās. Sadales iekārtas bieži atrodas atklātās vietās. Ēku var sadalīt daļās, kas satur vienu vai vairākas vienības un palīgiekārtas, kas ir atdalītas no blakus esošajām ēkas daļām. Hidroelektrostacijas ēkā vai tās iekšpusē tiek izveidota uzstādīšanas vieta dažādu iekārtu montāžai un remontam, kā arī palīgdarbībām. Pamatojoties uz uzstādīto jaudu, tos iedala jaudīgajos (virs 250 MW), vidējās (līdz 25 MW) un mazajos (līdz 5 MW). Hidroelektrostacijas jauda ir atkarīga no spiediena (atšķirības starp augšējo un apakšējo ūdens plūsmas līmeni Q (m 3 /sek)), ko izmanto hidrauliskajās turbīnās, un hidroagregāta efektivitātes.
Pamatojoties uz maksimālo izmantoto spiedienu, hidroelektrostacijas iedala augsta spiediena (vairāk nekā 60 m), vidēja spiediena (no 25 līdz 60 m) un zemā spiediena (no 3 līdz 25 m). Zemienes upēs spiediens reti pārsniedz 100 m, kalnainos apstākļos, izmantojot aizsprostu, var radīt spiedienu līdz 300 m vai vairāk, bet ar novirzīšanas palīdzību - līdz 1500 m.
Ūdeņraža ģeneratori un hidrauliskās turbīnas tiek uzskatītas par vienu no svarīgākajām hidroelektrostaciju sastāvdaļām.
Hidroturbīnas.
Hidrauliskā turbīna pārvērš zem spiediena plūstoša ūdens enerģiju vārpstas rotācijas mehāniskajā enerģijā.
Pamatojoties uz darbības principu, hidrauliskās turbīnas iedala reaktīvās (spiediena strūklas) un aktīvajās (brīvās strūklas). Ūdens iekļūst lāpstiņritenī vai nu caur sprauslām (aktīvajās hidrauliskajās turbīnās), vai caur virzošo lāpstiņu (strūklas hidrauliskajās turbīnās).
Visizplatītākais aktīvās hidrauliskās turbīnas veids ir kausa turbīna. Kausu turbīnas strukturāli ļoti atšķiras no izplatītākajām strūklas hidrauliskajām turbīnām (radiāli-aksiālām, rotējošām lāpstiņām), kurās lāpstiņritenis atrodas ūdens plūsmā. Kausu turbīnās ūdens tiek piegādāts caur sprauslām tangenciāli lokam, kas iet caur kausa vidu. Ūdens, kas iet caur sprauslu, veido strūklu, kas lido lielā ātrumā un atsitas pret turbīnas lāpstiņu, pēc tam ritenis griežas, veicot darbu. Pēc viena asmens novirzīšanas zem straumes tiek novietots cits. Strūklas enerģijas izmantošanas process notiek atmosfēras spiedienā, un enerģijas ražošana notiek tikai ūdens kinētiskās enerģijas dēļ. Turbīnu lāpstiņas ir abpusēji ieliektas ar asu asmeni vidū; Lāpstiņas mērķis ir atdalīt ūdens plūsmu, lai labāk izmantotu enerģiju. Kausu hidrauliskās turbīnas tiek izmantotas pie spiediena, kas lielāks par 200 metriem (visbiežāk 300-500 metriem vai vairāk), ar plūsmas ātrumu līdz 100 m³/sek. Lielāko kausu turbīnu jauda var sasniegt 200-250 MW vai vairāk. Augstumā līdz 700 metriem kausveida turbīnas konkurē ar radiāli-aksiālajām turbīnām, bet augstākos augstumos to izmantošanai nav alternatīvas. Parasti hidroelektrostacijas ar kausu turbīnām tiek būvētas pēc novirzīšanas shēmas, jo ir problemātiski iegūt tik ievērojamu spiedienu, izmantojot aizsprostu. Kausu turbīnu priekšrocības ir iespēja izmantot ļoti augstu spiedienu, kā arī zemi ūdens plūsmas ātrumi. Turbīnas trūkumi ir neefektivitāte zemā spiedienā, nespēja to izmantot kā sūkni un augstas prasības piegādātā ūdens kvalitātei.
Radiāli-aksiālā turbīna (Franciska turbīna) - strūklas turbīna. Šāda veida turbīnu lāpstiņritenī plūsma vispirms virzās radiāli (no perifērijas uz centru), bet pēc tam aksiālā virzienā (uz izeju). Lieto pie spiediena līdz 600 m. Jauda līdz 640 MW.
Šāda veida turbīnu galvenā priekšrocība ir visu esošo tipu augstākā optimālā efektivitāte. Trūkums ir tāds, ka darbības raksturlielums ir mazāk plakans nekā hidrauliskās turbīnas ar rotējošu lāpstiņu.
Rotācijas lāpstiņu turbīna (Kaplan turbīna)- reaktīvo turbīnu, kuras lāpstiņas var vienlaicīgi griezties ap savu asi, kā rezultātā tiek regulēta tās jauda. Jaudu var regulēt arī, izmantojot virzošās lāpstiņas. Hidrauliskās turbīnas lāpstiņas var atrasties vai nu perpendikulāri tās asij, vai leņķī. Ūdens plūsma rotējošo lāpstiņu turbīnā pārvietojas pa savu asi. Turbīnas ass var atrasties gan vertikāli, gan horizontāli. Ar vertikālo asi plūsma pirms ieiešanas turbīnas darba kamerā tiek savīta spirālveida kamerā un pēc tam iztaisnota, izmantojot apvalku. Tas ir nepieciešams, lai vienmērīgi piegādātu ūdeni turbīnas lāpstiņām un tādējādi samazinātu nodilumu. To galvenokārt izmanto vidēja spiediena hidroelektrostacijās.
Diagonālā turbīna- reaktīvo turbīnu izmanto vidējā un augstā spiedienā. Diagonālā turbīna ir rotācijas lāpstiņu turbīna, kuras lāpstiņas atrodas akūtā (45-60°) leņķī pret turbīnas rotācijas asi. Šāds lāpstiņu izvietojums ļauj palielināt to skaitu (līdz 10-12 gab.) un izmantot turbīnu pie lielāka spiediena. Diagonālās turbīnas tiek izmantotas spiedienā no 30 līdz 200 metriem, zemā spiedienā konkurējot ar klasiskajām rotācijas lāpstiņu turbīnām un augstā spiedienā ar radiāli-aksiālajām turbīnām. Salīdzinot ar pēdējo, diagonālajām turbīnām ir nedaudz augstāka efektivitāte, taču tās ir strukturāli sarežģītākas un vairāk pakļautas nodilumam.
Hidroģenerators- elektriskā mašīna, kas paredzēta elektroenerģijas ražošanai hidroelektrostacijā. Parasti hidroģenerators ir vertikāla sinhrona izcilā pola elektriskā mašīna, ko darbina hidrauliskā turbīna, lai gan ir arī horizontāli hidrauliskie ģeneratori (tostarp kapsulu hidroģeneratori).
Ūdeņraža ģeneratoriem ir salīdzinoši zems rotācijas ātrums (līdz 500 apgr./min) un diezgan liels diametrs (līdz 20 m), kas galvenokārt nosaka vairuma hidraulisko ģeneratoru vertikālo konstrukciju, jo ar horizontālu konstrukciju kļūst neiespējami nodrošināt nepieciešamo mehānisko. to konstrukcijas elementu izturība un stingrība.
Sūknēšanas spēkstacijās tiek izmantoti reversīvie ūdeņraža ģeneratori (ūdeņraža ģeneratori-motori), kas var gan ražot elektroenerģiju, gan patērēt to. No parastajiem hidroģeneratoriem tie atšķiras ar īpašo vilces gultņa konstrukciju, kas ļauj rotoram griezties abos virzienos.
Hidroģeneratori hidroelektrostacijām ir īpaši izstrādāti atbilstoši to hidraulisko turbīnu rotācijas ātrumam un jaudai, kurām tie paredzēti. Hidroģeneratorus lielai vienības jaudai parasti uzstāda vertikāli uz vilces gultņiem ar atbilstošiem virzošajiem gultņiem. Parasti tie ir trīsfāzu un paredzēti standarta frekvencei. Gaisa dzesēšanas sistēma ir slēgta, ar gaiss-ūdens siltummaiņiem.
3. Hidroelektrostaciju priekšrocības un trūkumi
Galvenās hidroenerģijas priekšrocības ir acīmredzamas. Protams, galvenā hidroresursu priekšrocība ir to atjaunojamība: ūdens apgāde ir praktiski neizsmeļama. Tajā pašā laikā hidroresursi ir ievērojami priekšā citu veidu atjaunojamo energoresursu attīstībā un spēj nodrošināt ar enerģiju lielas pilsētas un veselus reģionus.
Turklāt šo enerģijas avotu var izmantot pavisam vienkārši, par ko liecina ilgā hidroenerģijas vēsture. Piemēram, hidroelektroenerģijas ģeneratorus var ieslēgt vai izslēgt, pamatojoties uz enerģijas patēriņu.
Tajā pašā laikā jautājums par hidroenerģijas ietekmi uz vidi ir visai pretrunīgs. No vienas puses, hidroelektrostaciju darbība neizraisa vides piesārņojumu ar kaitīgām vielām, atšķirībā no termoelektrostaciju radītajām CO 2 emisijām un iespējamām avārijām atomelektrostacijās, kas var radīt globālas katastrofālas sekas.
Bet tajā pašā laikā rezervuāru veidošanai ir nepieciešams appludināt lielas platības, bieži vien auglīgas, un tas izraisa negatīvas izmaiņas dabā. Aizsprosti nereti aizsprosto zivju ceļu uz nārsta vietām, izjauc upju dabisko tecējumu, izraisa stagnācijas procesu attīstību, samazina spēju “pašattīrīties” un līdz ar to krasi maina ūdens kvalitāti.
Hidroelektrostacijās saražotās enerģijas izmaksas ir daudz zemākas nekā atomelektrostacijās un termoelektrostacijās, un tās pēc ieslēgšanas spēj ātri sasniegt darba jaudas izvades režīmu, taču to celtniecība ir dārgāka.
Mūsdienu hidroelektroenerģijas ražošanas tehnoloģijas ļauj iegūt diezgan augstu efektivitāti. Dažreiz tas ir divreiz augstāks nekā parastajās termoelektrostacijās. Daudzējādā ziņā šo efektivitāti nodrošina hidroelektrostaciju iekārtu īpatnības. Tas ir ļoti uzticams un viegli lietojams.
Turklāt visam izmantotajam aprīkojumam ir vēl viena svarīga priekšrocība. Tam ir ilgs kalpošanas laiks, kas ir saistīts ar siltuma trūkumu ražošanas procesā. Un patiešām, nav nepieciešams bieži mainīt aprīkojumu, bojājumi ir ārkārtīgi reti. Hidroelektrostacijas minimālais kalpošanas laiks ir aptuveni piecdesmit gadi. Un bijušās Padomju Savienības plašajos plašumos veiksmīgi darbojas stacijas, kas celtas pagājušā gadsimta divdesmitajos vai trīsdesmitajos gados. Hidroelektrostacijas tiek kontrolētas, izmantojot centrālo centru, un tāpēc vairumā gadījumu tajās ir mazs personāls.
Secinājums
hidroelektrostacijas turbīna maksā enerģiju
Hidroenerģijas potenciālu var noteikt, summējot visas uz planētas esošās upju plūsmas. Aprēķini liecina, ka globālais potenciāls ir piecdesmit miljardi kilovatu gadā. Bet šis ļoti iespaidīgais skaitlis ir tikai ceturtā daļa no nokrišņu daudzuma, kas gadā nokrīt visā pasaulē.
Ņemot vērā katra konkrētā reģiona apstākļus un pasaules upju stāvokli, faktiskais ūdens resursu potenciāls svārstās no diviem līdz trīs miljardiem kilovatu. Šie skaitļi atbilst ikgadējai enerģijas ražošanai 10 000 - 20 000 miljardu kilovatu stundā.
Lai saprastu šo skaitļu izteikto hidroenerģijas potenciālu, iegūtie dati jāsalīdzina ar naftas termoelektrostaciju rādītājiem. Lai saražotu šādu elektroenerģijas daudzumu, ar naftu darbināmām stacijām katru dienu būtu nepieciešami aptuveni četrdesmit miljoni barelu naftas.
Bez šaubām, hidroenerģijai nākotnē nevajadzētu negatīvi ietekmēt vidi vai samazināt to līdz minimumam. Tajā pašā laikā ir jāpanāk maksimāla hidroresursu izmantošana.
Daudzi eksperti to saprot, un tāpēc dabas vides saglabāšanas problēma aktīvās hidrotehniskās būvniecības laikā ir aktuālāka nekā jebkad agrāk. Šobrīd īpaši svarīga ir precīza hidrotehnisko objektu būvniecības iespējamo seku prognoze. Tam vajadzētu atbildēt uz daudziem jautājumiem par iespējām mazināt un pārvarēt nevēlamās vides situācijas, kas var rasties būvniecības laikā. Turklāt ir nepieciešams salīdzinošs nākotnes hidroelektrostaciju vides efektivitātes novērtējums. Tiesa, līdz šādu plānu īstenošanai vēl ir tālu, jo šodien vides enerģētiskā potenciāla noteikšanas metožu izstrāde netiek veikta.
Avotu saraksts
1. Ņeporožnij P.S., Obrezkovs V.I.; "Ievads specialitātē: hidroelektrostacija." ed. Maskava, 1982
Drobnis V.F. "Hidraulika un hidrauliskās mašīnas", red. Maskava, 1987
Hidroelektrostacija
Hidroelektrostacija (HES)- spēkstacija, kas kā enerģijas avotu izmanto ūdens plūsmas enerģiju. Hidroelektrostacijas parasti būvē uz upēm, izbūvējot aizsprostus un rezervuārus.
Efektīvai elektroenerģijas ražošanai hidroelektrostacijā ir nepieciešami divi galvenie faktori: garantēta ūdens padeve visu gadu un, iespējams, lielas upes nogāzes, kanjonveida reljefa veidi ir labvēlīgi hidrauliskajai celtniecībai.
Īpatnības
Darbības princips
Hidroelektrostacijas darbības princips ir diezgan vienkāršs. Hidraulisko konstrukciju ķēde nodrošina nepieciešamo ūdens spiedienu, kas plūst uz hidrauliskās turbīnas lāpstiņām, kas darbina ģeneratorus, kas ražo elektrību.
Lielākās hidroelektrostacijas pasaulē
| Vārds | Jauda, GW |
Vidēji gadā izlaide, miljards kWh |
Īpašnieks | Ģeogrāfija |
|---|---|---|---|---|
| Trīs aizas | 22,40 | 100,00 | R. Jandzi, Sandūpinga, Ķīna | |
| Itaipu | 14,00 | 100,00 | Itaipu Binacional | R. Parana, Foz do Iguacu, Brazīlija / Paragvaja |
| Guri | 10,30 | 40,00 | R. Karoni, Venecuēla | |
| Čērčila ūdenskritums | 5,43 | 35,00 | Ņūfaundlenda un Labradoras hidrogēns | R. Čērčils, Kanāda |
| Tucurui | 8,30 | 21,00 | Eletrobrás | R. Tokantins, Brazīlija |
Krievijas hidroelektrostacijas
Uz 2009. gadu Krievijā ir 15 hidroelektrostacijas ar jaudu virs 1000 MW (darbojas, tiek būvētas vai iesaldētas), un vairāk nekā simts mazākas jaudas hidroelektrostacijas.
Lielākās hidroelektrostacijas Krievijā
| Vārds | Jauda, GW |
Vidēji gadā izlaide, miljards kWh |
Īpašnieks | Ģeogrāfija |
|---|---|---|---|---|
| Sayano-Shushenskaya HES | 2,56 (6,40) | 23,50 | AS RusHydro | R. Jeņisejs, Sajanogorska |
| Krasnojarskas hidroelektrostacija | 6,00 | 20,40 | AS "Krasnojarskas HES" | R. Jeņisejs, Divnogorska |
| Bratskas hidroelektrostacija | 4,52 | 22,60 | OJSC Irkutskenergo, RFBR | R. Angara, Bratska |
| Ust-Ilimskas HES | 3,84 | 21,70 | OJSC Irkutskenergo, RFBR | R. Angara, Ust-Ilimska |
| Bogučanskas HES | 3,00 | 17,60 | AS "Bogučanskaja HES", AS RusHydro | R. Angara, Kodinska |
| Volžskas HES | 2,58 | 12,30 | AS RusHydro | R. Volga, Volžskis |
| Žiguļevskas HES | 2,32 | 10,50 | AS RusHydro | R. Volga, Žiguļevska |
| Bureiskas HES | 2,01 | 7,10 | AS RusHydro | R. Bureja, ciems Talakan |
| Čeboksaras HES | 1,40 (0,8) | 3,31 (2,2) | AS RusHydro | R. Volga, Novočeboksarska |
| Saratovas HES | 1,36 | 5,7 | AS RusHydro | R. Volga, Balakovo |
| Zeyskaya HES | 1,33 | 4,91 | AS RusHydro | R. Zeja, Zeja |
| Ņižņekamskas HES | 1,25 (0,45) | 2,67 (1,8) | AAS "Ģenerācijas uzņēmums", AAS "Tatenergo" | R. Kama, Naberezhnye Chelny |
| Zagorskas PSPP | 1,20 | 1,95 | AS RusHydro | R. Kunja, ciems Bogorodskoje |
| Votkinskas HES | 1,02 | 2,60 | AS RusHydro | R. Kama, Čaikovskis |
| Čirkijas hidroelektrostacija | 1,00 | 2,47 | AS RusHydro | R. Sulak, Dubku ciems |
Piezīmes:
Citas hidroelektrostacijas Krievijā
Hidrotehnikas attīstības priekšvēsture Krievijā
Padomju enerģētikas attīstības periodā uzsvars tika likts uz valsts elektrifikācijas vienotā tautsaimniecības plāna – GOELRO – īpašo lomu, kas tika apstiprināts 1920. gada 22. decembrī. Šī diena PSRS tika pasludināta par profesionāliem svētkiem – Enerģētikas dienu. Plāna hidroenerģijai veltītā nodaļa saucās “Elektrifikācija un ūdens enerģija”. Tajā norādīts, ka hidroelektrostacijas var būt ekonomiski izdevīgas, galvenokārt kompleksās izmantošanas gadījumā: elektroenerģijas ražošanai, kuģošanas apstākļu uzlabošanai vai meliorācijai. Tika pieņemts, ka 10-15 gadu laikā valstī izdosies uzbūvēt hidroelektrostaciju ar kopējo jaudu 21,254 tūkstoši zirgspēku (apmēram 15 miljoni kW), tajā skaitā Krievijas Eiropas daļā - ar 7394 jaudu. , Turkestānā - 3 020, Sibīrijā - 10 840 tūkst. Nākamos 10 gadus bija plānots būvēt hidroelektrostaciju ar jaudu 950 tūkstoši kW, bet pēc tam bija plānots uzbūvēt desmit hidroelektrostacijas ar kopējo pirmo posmu darba jaudu 535 tūkstoši kW.
Lai gan jau gadu iepriekš, 1919. gadā, Darba un aizsardzības padome par aizsardzības nozīmes objektiem atzina Volhovas un Sviras hidroelektrostaciju celtniecību. Tajā pašā gadā sākās gatavošanās Volhovas hidroelektrostacijas celtniecībai, kas ir pirmā no hidroelektrostacijām, kas tika uzbūvēta saskaņā ar GOELRO plānu.
Taču jau pirms Volhovas hidroelektrostacijas būvniecības uzsākšanas Krievijai bija diezgan liela pieredze industriālajā hidrauliskajā būvniecībā, galvenokārt izmantojot privātos uzņēmumus un koncesijas. Informācija par šīm 19. gadsimta pēdējā desmitgadē un 20. gadsimta pirmajos 20 gados Krievijā uzceltajām hidroelektrostacijām ir visai sadrumstalota, pretrunīga un prasa īpašu vēsturisku izpēti.
Par visuzticamāko tiek uzskatīts, ka pirmā hidroelektrostacija Krievijā bija Berezovskas (Zirjanovskas) hidroelektrostacija, kas uzcelta Rudnij Altaja pie Berezovkas upes (Bukhtarmas upes pieteka) 1892. gadā. Tā bija četru turbīnu ar kopējo jaudu 200 kW, un tā bija paredzēta, lai nodrošinātu elektrību raktuvju drenāžai no Zyryanovsky raktuvēm.
Arī Nygri hidroelektrostacija, kas parādījās Irkutskas guberņā pie Nygri upes (Vačas upes pieteka) 1896. gadā, arī apgalvo, ka ir pirmā. Stacijas energoiekārtas sastāvēja no divām turbīnām ar kopēju horizontālo vārpstu, kas grieza trīs dinamo ar jaudu 100 kW katra. Primārais spriegums tika pārveidots ar četriem trīsfāzu strāvas transformatoriem līdz 10 kV un pārsūtīts pa divām augstsprieguma līnijām uz blakus esošajām raktuvēm. Tās bija pirmās augstsprieguma elektropārvades līnijas Krievijā. Viena līnija (9 km gara) tika novilkta cauri kravām uz Negadanijas raktuvēm, otra (14 km) - augšup pa Nygri ieleju līdz Sukhoi Log avota grīvai, kur tajos gados darbojās Ivanovska raktuves. Raktuvēs spriegums tika pārveidots līdz 220 V. Pateicoties Ņigrinskas hidroelektrostacijas elektrībai, raktuvēs tika uzstādīti elektriskie lifti. Turklāt tika elektrificēts raktuvju dzelzceļš, kas kalpoja atkritumiežu izvešanai, kas kļuva par pirmo elektrificēto dzelzceļu Krievijā.
Priekšrocības
- atjaunojamās enerģijas izmantošanu.
- ļoti lēta elektrība.
- darbu nepavada kaitīgas emisijas atmosfērā.
- ātra (attiecībā uz CHP/CHP) piekļuve darba jaudas izvades režīmam pēc stacijas ieslēgšanas.
Trūkumi
- aramzemes applūšana
- būvniecība tiek veikta tikai tur, kur ir lielas ūdens enerģijas rezerves
- kalnu upēs ir bīstamas apgabalu augstās seismiskuma dēļ
- samazināta un neregulēta ūdens izplūde no ūdenskrātuvēm 10-15 dienas (līdz pat to neesamībai) noved pie unikālu palieņu ekosistēmu pārstrukturēšanas visā upes gultnē, kā rezultātā upju piesārņojums, trofisko ķēžu samazināšanās, zivju skaita samazināšanās, palieņu iznīcināšana. bezmugurkaulnieku ūdensdzīvnieki, paaugstinās punduru komponentu (puķu) agresivitāte sakarā ar nepietiekamu uzturu kāpuru stadijās, daudzu gājputnu sugu ligzdošanas vietu izzušana, palieņu augsnes nepietiekams mitrums, negatīva augu sukcesija (fitomasas samazināšanās), plūsmas samazināšanās. barības vielu nokļūšanu okeānos.
Lielas avārijas un incidenti
Piezīmes
Skatīt arī
| Hidroelektrostacija Vikivārdnīcā | |
| Hidroelektrostacija vietnē Wikimedia Commons |
Saites
- Krievijas lielāko hidroelektrostaciju karte (GIF, 2003. gada dati)
| Nozares | |
|---|---|
| Elektroenerģijas nozare | Kodolenerģija (AES) | Vēja elektrostacija (VES) | Hidroenerģija (HES) | Termiskā (TPP) | Ģeotermālā | Ūdeņradis | Saules enerģija | Vilnis | Plūdmaiņas (TES) |
| Degviela | Gāze | Eļļa | Kūdra | Ogles | Naftas rafinēšana | Gāzes pārstrādes rūpnīca |
| Melnā metalurģija | Rūdas izejvielu ieguve | Nemetālisku izejvielu ieguve | Melno metālu ražošana | Cauruļu ražošana | Elektroferosakausējumu ražošana | Koksa ķīmija | Melno metālu pārstrāde | Aparatūras ražošana |
| Krāsainā metalurģija | Ražošana: alumīnijs | alumīnija oksīds | fluora sāļi | niķelis | varš | svins | cinks | alva | kobalts | surma | volframs | molibdēns | dzīvsudrabs | titāns | magnijs | sekundārie krāsainie metāli | reti metāli | Cieto sakausējumu, ugunsizturīgo un karstumizturīgo metālu rūpniecība | Reto metālu rūdu ieguve un ieguve |
| Mašīnbūve un metālapstrāde |
Smags | Dzelzceļš | Kuģu būve | Kuģu remonts | Aviācija | Lidmašīnu remonts | Raķete | Traktors | Automobiļi | Darbgaldu rūpniecība | Ķīmiskā | Lauksaimniecības | Elektriskie | Instrumenti | Precīzi | Metālapstrāde |
| Ķīmiskā | Kalnrūpniecība un ķīmija | Pamata ķīmija | Krāsošana | Sadzīves ķīmijas rūpniecība | Sodas ražošana | Mēslojuma ražošana | Ķīmisko šķiedru un diegu ražošana | Sintētisko sveķu ražošana |
| Ķīmiski-farmaceitiskais | |
| Naftas ķīmija | Riepa | Gumija-azbests |
| Naftas rafinēšana | |
| Ļesnaja (kompleksi) |
Ļesnaja | Kokapstrāde (kokzāģētava, koks un dēlis, mēbeles) | Celuloze un papīrs | Kokmateriālu ķīmija |
| Būvmateriāli | Cements | Dzelzsbetons un betona konstrukcijas | Sienu materiāli | Nemetāliski būvmateriāli |
| Stikls | |
| Porcelāns-fajanss | |
| Viegls | Tekstils | Šūšana | Sauļošanās | Kažokādas | Kurpe |
| Tekstils | Kokvilna | Vilna | Veļa | Zīds | Sintētiskie un mākslīgie audumi | Kaņepes-džuta |
| Ēdiens | Cukurs | Maizes ceptuve | Eļļa un tauki | Sviesta un siera gatavošana | Zivis | Piena | Gaļa | Konditorejas izstrādājumi | Alkohols | Makaroni | Alus darīšana un bezalkoholiskie dzērieni | Vīna darīšana | Miltu dzirnavas | Konservēšana | Tabaka | Solyanaya | Augļi un dārzeņi |
| Enerģija struktūra pēc produktiem un nozarēm |
|||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Elektroenerģijas nozare: elektrība |
| ||||||||||||||||||||||||||