Vannkraftverk er en del av vannkraftkomplekset. Et vannkraftkompleks er et kompleks av hydrauliske strukturer som sikrer bruk av vannressurser for å generere elektrisitet, vannforsyning, vanning, samt flomsikring, forbedre forholdene for navigasjon, fiskeoppdrett, rekreasjon, etc.
Sammensetning og formål med HPP-strukturer. Hvis hovedoppgaven med å lage et vannkraftkompleks er å generere elektrisitet, kalles det vanligvis et vannkraftverk eller et vannkraftanlegg. I komplekset av strukturer til det hydroelektriske komplekset skilles hoved- og hjelpestrukturene. For å sikre produksjon av bygge- og installasjonsarbeider i byggeperioden, oppføres midlertidige konstruksjoner.
Hovedstrukturene, avhengig av funksjonene som utføres, er delt inn i:
vann- og avløpskonstruksjoner,
konstruert, avhengig av skjemaet til vannkraftverket, for å lage et reservoar, hele eller deler av hodet til vannkraftverket, overføre driftskostnader til nedstrøms, inkludert flom (inkludert demninger og overløp av forskjellige typer), samt som for utslipp av is, slaps, vaskesedimenter (inkludert for disse formål i noen tilfeller spesielle enheter). På høyvannselver kan de maksimale flomutslippene nå 100 tusen m3 / s eller mer. Så, ved verdens største vannkraftverk "Three Gorges" ved elven. Yangtze (Kina) vannkraftanlegg er designet for å tillate maksimal designflom på 102,5 tusen m3/s ved FPU, ved Cheboksarskaya HPP på Volga er den maksimale designstrømmen med en sikkerhet på 0,01 % 48 tusen m3/s, kl. Dneproges - 25,9 tusen m3 /s.Kraftanlegg designet for å generere elektrisitet og gi den til kraftsystemet og inkluderer vanninntak; ledninger som leverer vann fra oppstrøms til hydroturbinene i HPP-bygningen og avleder vann fra HPP-bygningen til nedstrøms; HPP-bygg med kraftutstyr (hydroturbiner, hydrogeneratorer, transformatorer, etc.), mekanisk utstyr, håndtering, hjelpeutstyr, kontrollsystem; åpne (ORU) eller lukkede (ZRU) distribusjonsenheter for mottak og distribusjon av elektrisitet til kraftsystemet, samt nødstenging av kraftledninger.
Frakt- og tømmerflåteanlegg designet for å passere skip, flåter gjennom vannkraftkomplekset og inkluderer sluser, skipsheiser med innløps- og utløpskanaler, båter, etc.
Vanninntak for vanning, vannforsyning, sørge for nødvendig vannforsyning og inkludert vanninntak, pumpestasjoner mv.
Fiskepasserende og fiskebeskyttende strukturer designet for å passere fiskearter til gyteplasser i oppstrøms og i motsatt retning, og inkludert fiskepassasjer og fiskeheiser.
Transportanlegg designet for å forbinde strukturene til det vannkraftige komplekset med hverandre, samt å passere veier og jernbaner gjennom dem, og inkludert broer, motorveier og jernbaner, etc.
Avhengig av de naturlige forholdene for plasseringen av vannkraftkomplekset (hydrologisk, topografisk, geologisk, klimatisk), skjemaet for å skape trykk, typen vannkraftverk, noen av hovedstrukturene til vannkraftkomplekset kan kombineres med hverandre (for eksempel overløpsbygg til vannkraftverk, hvor vannkraftverksbygget er kombinert med overløp).
Hjelpekonstruksjoner er designet for å gi de nødvendige forholdene for normal drift av vannkraftkomplekset og arbeidet til vedlikeholdspersonell og inkluderer administrative bygninger, vannforsyningssystemer, kloakksystemer, etc.
Midlertidige strukturer som er nødvendige for produksjon av konstruksjons- og installasjonsarbeider kan deles inn i to grupper.
Den første gruppen inkluderer strukturer som sikrer strømmen av elven under bygging, omgår groper og strukturer under bygging og beskytter dem mot flom og inkluderer konstruksjonskanaler, ledninger, tunneler, demninger, vannreduksjonssystemer, etc.
Den andre gruppen inkluderer hjelpeproduksjonsbedrifter, inkludert betonganlegg med lagre av sement, tilslag for betong, armerings-, trebearbeidings- og mekaniske butikker, mekaniserings- og motortransportbaser, varehus, midlertidige veier, midlertidige strømforsyningssystemer, kommunikasjon, vannforsyning, etc.
I mange tilfeller brukes en del av de midlertidige strukturene etter at byggingen er fullført under driften av HPP. Så fra strukturene til den første gruppen kan konstruksjonskanaler og tunneler inkluderes helt eller delvis i overløpene eller ledningene til vannkraftverk, og overliggere i strukturen til dammer.
Strukturene til den andre gruppen kan brukes helt eller delvis som den første infrastrukturen til territorielle produksjonskomplekser basert på vannkraftverk.
For å sikre pålitelig og varig drift av HPP under driftsforhold, tatt i betraktning integrert bruk, for å oppnå maksimal økonomisk effekt ved å redusere kostnader, redusere byggetid og akselerere idriftsettelse av vannkraftenheter, er det viktig å velge en rasjonell layout og typer av strukturer basert på naturlige forhold, reservoarparametere og vannkraftverk, driftsformer.
Tatt i betraktning de lange byggeperiodene til store HPP-er, som når 5–10 år, er det vanligvis sett for seg å bygge strukturer og sette vannkraftenheter i drift i etapper med uferdige strukturer, lavt trykk, noe som øker den økonomiske effektiviteten.
HPP-er og PSPP-er er delt inn i:
I henhold til metoden for å skape trykk, basert på de grunnleggende ordningene for bruk av hydraulisk energi ved HPP-er, plasseringen av HPP-bygningen som en del av strukturene: HPP med elveløpsbygninger; HPP med dambygninger; avlednings-HPP-er.
Når det gjelder installert kapasitet (for pumpede kraftverk når det gjelder kraft i generatormodus) for: kraftig - mer enn 1000 MW, middels effekt fra 30 til 1000 MW, lav effekt - mindre enn 30 MW.
Etter hode (maksimalt): høyt trykk - mer enn 300 m, middels trykk - fra 30-50 til 300 m, lavt trykk - mindre enn 30-50 m.
Vannkraftverk med kanalbebyggelse brukes vanligvis på flate elver på myke og steinete grunnmurer med fall opp til 50 m og kjennetegnes ved at vannkraftverksbygningene er en del av trykkfronten og oppfatter vanntrykk fra oppstrøms side. Komplekset av HPP-konstruksjoner inkluderer vanligvis betongkonstruksjoner, inkludert HPP-bygningen, overløpsdam og skipsslus, og jorddammer, som utgjør det meste av trykkfronten. I mange tilfeller er elveløpsbygningene til HPP-er kombinert med overløp. Bruken av kombinerte elveløpsbygninger ved Kievskaya, Kanevskaya, Dniesterskaya (Ukraina), Plyavinskaya (Latvia), Saratovskaya (Russland) HPP og en rekke andre gjorde det mulig å forlate overløpsbetongdammer, redusere fronten av betong strukturer og oppnå betydelige besparelser. Valget av den generelle utformingen av HPP-konstruksjoner med elveløpsbygninger brukt på høyvannselver, der de estimerte flomutslippene i byggeperioden kan nå 10–20 tusen m3 / s, påvirkes betydelig av ordningen for hopping elveutslipp i anleggsperioden.
Avhengig av plasseringen av betongkonstruksjonene til HPP, skilles følgende layouter ut (fig. 4.1):
Kyst- og flommarkslayout.
Slike planløsninger utmerker seg ved det faktum at de viktigste betongkonstruksjonene (vannkraftverksbygning, overløpsdam, etc.) er plassert utenfor elveleiet, utgravningen deres er beskyttet av kofferdammer, og under konstruksjonen blir byggekostnadene, inkludert flom, passert langs elveleiet. Når betongkonstruksjoner er reist, blokkeres kanalen av en blind demning, oftest jord, og elvestrømmene føres gjennom betongkonstruksjoner. Med kystplanlegging er høyden på overligger mindre, og når gropen ligger innenfor kystområdet som ikke er oversvømmet av oversvømmelser i anleggsperioden, er det ikke behov for overligger i det hele tatt. En betydelig ulempe med kystplanleggingen er behovet for å utføre store mengder jordarbeid for utgraving i gropen, innløps- og utløpskanalene. Med en flommarksutforming er gropen av betongkonstruksjoner plassert i flomsletten nærmere kanalen, noe som på den ene siden fører til en økning i høyden på overliggene som omslutter gropen, og på den annen side til en nedgang i mengden gravearbeid.
Kanalarrangement. Med denne ordningen plasseres betongkonstruksjoner i elveleiet. I dette tilfellet brukes følgende ordninger for deres konstruksjon:
I en grop, inngjerdet med cofferdammer, med passasje av byggekostnader gjennom en kanal laget i kysten.
I to (sjelden i tre) trinn, når en del av kanalen er inngjerdet med hoppere og betongkonstruksjoner av 1. trinn er reist i den, og byggekostnadene føres gjennom den andre delen av kanalen. Når strukturene til 1. trinn er reist, føres strømmen av elven gjennom dem, og den andre delen av kanalen er beskyttet av hoppere og betongkonstruksjoner i 2. trinn er reist.
Blandet layout. Med denne ordningen legges betongkonstruksjoner dels i kanalen og i fjæra (i flomsletten) eller i kanalen over hele bredden og dels i fjæra (i flomsletten).
Valget av HPP-layoutalternativet i hvert enkelt tilfelle bestemmes av de naturlige forholdene på HPP-området, tilveiebringelse av gunstige driftsforhold, reduksjon av byggetid, kostnadene for vannkraftkomplekset, og er laget på grunnlag av en teknisk og økonomisk sammenligning av alternativer.
Som et eksempel, i fig. 4.2 viser utformingen av Kyiv HPP. Betongkonstruksjonene som ligger på høyre bredd inkluderer: en elveløps-HPP-bygning med 20 horisontale kapselvannkraftenheter med en total installert kapasitet på 360 MW med en gjennomsnittlig årlig produksjon på 0,64 milliarder kWh per år, kombinert med overflatesøl, en enkeltkammerlås. Jorddammen som blokkerer kanalen og dammen på venstre bredd har en total lengde på ca. 54 km. Maksimal fallhøyde for HPP er 11,8 m, den beregnede er 7,6 m. Beregnet maksimal flomstrøm gjennom HPP-anleggene er 14,8 tusen m3/s, og maksimal spesifikk strømningshastighet ved vannbruddet er 90 m3/s. Under forholdene til en sandbunn, for å sikre pålitelig drift av elveløpsbygningen til HPP, er det tilveiebrakt ugjennomtrengelige tiltak, inkludert en leirholdig skråning, en spuntgardin under grunnplaten til HPP-bygningen, bak hvilken drenering er arrangert, koblet til nedstrøms. For å hindre farlig erosjon av bunnen under driften av vannkraftverket og passasje av flom i nedstrøms, ble det laget en innfesting, inkludert en vannpause og et forkle laget av armerte betongplater med en tykkelse på 2,5 til 1,5 m og en øse fylt med steinfylling, som, dersom det dannes en erosjonstrakt, vil forhindre ytterligere erosjon.
Komplekset av fasiliteter inkluderer Kyiv PSP, som ligger ved bredden av Kyiv-reservoaret, 3,5 km fra HPP.
HPP med dambebyggelse er bygget på flate- og fjellelver, hovedsakelig på steinete fundamenter med hode fra 30 til 300 m, og kjennetegnes ved at HPP-bygget ligger bak demningen.
Lengden på trykkrørene og utformingen av HPP-bygningen avhenger av dammens type, høyde og andre parametere, de naturlige forholdene på stedet.
I forhold til lavlandselver er utformingen av HPP-er med dambygninger lik planløsningene med elveløpsbygninger og skiller seg fra dem ved at det er en betongdam med vanninntak og pennstokker (stasjonsdam) foran. bygningen, atskilt fra HPP-bygningen med en ekspansjonsfuge. Et interessant eksempel på en slik layout er Dneproges (fig. 4.3).
Etter byggingen av Kremenchug vannkraftverk med et reservoar med en nyttig kapasitet på 9 km3, som gir sesongregulering av Dnepr-avrenningen, sank den estimerte maksimale flomstrømmen til Dneproges under forholdene med regulert strømning fra 40 til 25,9 tusen m3 / s, på grunn av hvilken del av overløpene (spennene) av demningen ble frigjort, noe som gjorde det mulig å bruke dem som vanninntak i den andre HPP-bygningen med en total kapasitet på 888 MW og øke den totale kapasiteten til Dneproges til 1595 MW. Vann tilføres hver turbin fra to spenn (vanninntak) gjennom to trykkrørledninger av armert betong, støttet av en dam og atskilt fra HPP-bygningen med en ekspansjonsfuge.
en 
b 
i 
Ris. 4.3. Dneproges: a - plan; b, c – turbinhall av henholdsvis HPP-1 og HPP-2; 1 - HPP-1 bygning; 2 - gravitasjonsdemning; 3 - HPP-2 bygning; 4 - gateway
Ved høyere trykk, vanligvis i forhold til fjellelver, har utformingen av vannkraftverk med betongdammer og demninger laget av jordmaterialer funksjoner.
Layouts med betongdammer utføres som regel som kanal eller blandes med plassering av HPP-bygningen bak en gravitasjons-, støtte- eller buedam og er preget av plasseringen av trykkledninger i demningens kropp, oppstrøms. eller nedstrøms sider (fig. 4.4). Strukturen til vannkraftkomplekset inkluderer en stasjonsdam med en dambygning av et vannkraftverk, en overløpsdam og blinddammer, som kan være betong og laget av jordmaterialer.
I smale partier er det vanskeligheter med plassering av bygningen til vannkraftstasjonen og overløpet. I disse tilfellene kan overløpet utføres separat på kysten (for eksempel Chirkeyskaya HPP) eller i form av et overflateoverløp plassert på gulvet i vannkraftverket nær dambygningen (for eksempel Toktogulskaya HPP) . Det er ekstremt sjelden at turbinhallen til et vannkraftverk er plassert i kroppen til en demning (for eksempel Monteinar vannkraftverk i Frankrike, hvor turbinhallen med fire hydrauliske enheter med en total kapasitet på 320 MW er plassert i et hulrom inne i en buegravitasjonsdam 153 m høy og 210 m lang langs toppen, og overløpet er på nedstrøms sidedammene). Slike innebygde bygninger, plassert i et hulrom inne i en betongdam (se fig. 4.4, d), utgjør en egen gruppe og hører betinget til dambygningene.
en 
b
i 
G
Ris. 4.4. HPP-oppsett med dambygninger og betongdammer: a - kanaloppsett - HPP "Three Gorges": 1 - overløpsdam; 2 - stasjonsdammer på venstre bredd og høyre bredd og HPP-bygninger; 3 - skipsheis; 4 - to-linjers gateway; b - blandet layout - HPP Itaipu: 1 - venstrebreddsdam laget av jordmaterialer; 2 - kanal for å hoppe over byggekostnader; 3 - midlertidig overløp; 4 - bunnhopper; 5 - HPP-bygning; 6 - topphopper; 7 og 8 - betongdam; 9 - overløp; 10 - dam på høyre bredd laget av jordmaterialer; c - alternativer for plassering av trykkrør av HPP med en dambygning; d - opsjon med innebygget bygg
b 
Ris. 4.5. Krasnoyarsk HPP: a - plan; b - tverrsnitt av stasjonsdammen og HPP-bygningen; 1 - HPP-bygning; 2 – stasjonsdam; 3 - overløpsdam; 4–7 – blinde demninger; 8 - monteringsplattform; 9 og 10 - oppstrøms og nedstrøms skipsruter; 11 - roterende enhet; 12 - skipets kamera; 13 - bølgebeskyttelsesvegg
I relativt brede seksjoner utføres byggingen vanligvis i to faser med bygging av en overløpsdam av betong (eller en del av demningen) i første omgang og passasje av byggekostnadene gjennom det trange elveleiet, og etter at den er blokkert, i andre sving - gjennom overløpsåpningene i den konstruerte overløpsdammen og ferdigstillelse av konstruksjon av vannkraftanlegg.
I smale partier, for å passere byggekostnadene, bygges det en anleggstunnel, som under driftsforhold kan brukes til å anlegge et flomløp.
en 
b
Ris. 4.6. Chirkeyskaya HPP: a – tverrsnitt; b - plan; 1 - dam; 2 - vanninntak; 3 - trykkledninger; 4 - HPP-bygning; 5 - tilgangstunnel; 6 - operativ overløp, kombinert med anleggstunnel
Eksempler på HPP med en dambygning i relativt bred linjeføring er verdens største HPP "Three Gorges" med en kapasitet på 18,2 millioner kW (se fig. 4.4, a), Itaipu HPP med en kapasitet på 12,6 millioner kWh, (se Fig. 4.4, b), Sayano-Shushenskaya HPP med en kapasitet på 6,4 millioner kW, Krasnoyarsk HPP med en kapasitet på 6 millioner kW med en gjennomsnittlig årlig produksjon på 20,4 milliarder kWh. Strukturene til Krasnoyarsk HPP inkluderer en gravitasjonsdam med en lengde på 1065 m og en maksimal høyde på 125 m (fig. 4.5), bestående av en stasjon og blinddammer, en overløpsdam, som sikrer passasje av en flomstrøm av 14,6 tusen m3 / s (som tar hensyn til transformasjonen av flommen til reservoar når nivået er tvunget), samt en skipsheis.
Et eksempel på en HPP med en dambygning i en smal linjeføring er Chirkey HPP med en kapasitet på 1,0 millioner kW med en buet dam med en topplengde på 333 m og en maksimal høyde på 233 m og med et to-rads arrangement på hydrauliske enheter i bygget (fig. 4.6). På venstre bredd ble det laget et tunneloperativt overløp designet for å passere en flomstrøm på 3,5 tusen m3 / s.
Ved Toktogul HPP med en kapasitet på 1,2 millioner kW med en dambygning i en smal linje med et to-rads arrangement av hydrauliske enheter i HPP-bygningen og en gravitasjonsdam med en maksimal høyde på 216 m, HPP trykkledninger og en dyp overløp er plassert i dammen, og et overløp er plassert på undersiden av dammen (fig. 4.7).
I smale seksjoner med betongdammer og fra jordmaterialer kan oppsett med kyst- og underjordisk HPP-bygg benyttes.
Hovedoppsettene til HPP med demninger laget av jordmaterialer er vist i fig. 4.8. I dette tilfellet kan HPP-bygningen plasseres rett bak demningen (a) eller de mest brukte layoutene med landbasert (b) og underjordisk (c) HPP-bygning brukes.
For utforminger av HPP-er med demninger laget av jordmaterialer, er kystplasseringen av operasjonelle overløp for å passere flomstrømmer typisk: i form av et kystoverflateoverløp med rask strømning eller et tunneloverløp. Byggetunneler brukes ofte for å hoppe over byggekostnader.
Et kompleks av vannkraftanlegg, inkludert et vanninntak, ledninger, en vannkraftstasjonsbygning, laget utenfor demningen, kalles trykkstasjonsenheten (NSU) til vannkraftverket.
Et eksempel på en høytrykks-HPP med en dambygning og en dam laget av jordmaterialer er Nurek HPP med en kapasitet på 2,7 millioner kW med en gjennomsnittlig årlig produksjon på 11,2 milliarder kWh per år (fig. 4.9). Vann tilføres turbinene fra vanninntak av tårntype av trykktunneler. For å få fart på idriftsettelse av HPP ble de tre første vannkraftenhetene drevet med redusert trykk, da demningen ble bygget bare til en høyde på 143 m (med en designhøyde på 300 m), for hvilke et midlertidig vanninntak og en tunnel ble laget. I løpet av anleggsperioden ble strømmen av elven ført gjennom tre lag med anleggstunneler plassert på venstre bredd. Flomutslipp i driftsperioden (maksimalt utslipp 5,4 tusen m3/med en sannsynlighet på 0,01%) føres gjennom et tunneloverløp koblet til endedelen av konstruksjonstunnelen i tredje sjikt.
Avlednings-HPP-er brukes i et bredt spekter av hoder, fra noen få meter ved små HPP-er til opptil 2000 m (Reisseck HPP i Østerrike har en fallhøyde på 1767 m), og er vanligvis bygget i foten og fjellområder.
Vannkraftverk med gravitasjonsavledning kan benyttes ved mindre svingninger i vannstanden i magasinet. Ved slike HPP-er tilføres vann fra et vanninntak til en avledningskanal som går langs kysten (under hensiktsmessige topografiske og geologiske forhold) eller til en ikke-trykkavledningstunnel.
Vannkraftverk med trykkavledning benyttes for både store og mindre svingninger i vannstanden i magasinet. Ved slike HPP-er tilføres vann fra et vanninntak til en trykkavledningsledning som ligger på overflaten, eller til en trykkavledningstunnel (Fig. 4.10). Strukturer av en avlednings-HPP, samt et vannkraftverk med en damavledning (kombinert) ordning, der trykket skapes av en demning og en avledning (se 2.4), inkluderer:
Hovedenheten, som er designet for å skape bakvann i elven og lede strømmen til avledningen, samt å rense vann fra sediment, søppel, i noen tilfeller fra is, slam, består av en demning, et overløp, et vann inntak, kum, vaske- og isutkast.
Hovedenheter med lavtrykksdammer, vanligvis bygget på fjellelver, har reservoarer med begrenset volum, og det tas derfor tiltak for å hindre at de fylles med sedimenter. For å gjøre dette, som en del av vannkraftkomplekset, er det laget en overløpsbetongdam utstyrt med porter med lav terskel og tilstrekkelig bredde på overløpsfronten, noe som sikrer vask av sedimenter når flomstrømmer uteblir. På i stort antall i vannet av suspenderte sedimenter, noe som kan føre til rask slitasje av strømningsdelen av hydrauliske turbiner, er sedimenteringstanker anordnet i form av et kammer der, med en reduksjon i strømningshastigheten, suspenderte partikler legger seg til bunnen og deretter er fjernet.
Den blinde delen av demningen kan være laget av betong eller jordmaterialer. Vanninntaket kan kombineres med demning eller gjøres i fjæra.
Reservoarer utfører vanligvis daglig regulering og kjennetegnes av en liten nedtrekksdybde, som gjør det mulig å utføre både friflyt og trykkavledning.
Hovedenhetene med middels- og høytrykksdammer er preget av et stort volum av reservoaret (med mulighet for sediment avsetning innenfor dødvolumet) og en betydelig nedtrekking av reservoaret under sesong- eller langsiktig strømningsregulering. I denne forbindelse er vanninntakene dype, og avledningen er trykk.
Demninger kan være laget av betong (gravitasjons-, støtteben, buet) med overløp og i mange tilfeller vanninntak til et vannkraftverk, samt av lokale materialer med overløp og vanninntak plassert utenfor damkroppen.
Avledede ledninger og strukturer på deres rute (avledning), som leverer vann til stasjonsnoden, er delt inn i trykk (tunneler, rørledninger) og ikke-trykk (kanaler, tunneler), langs ruten som overløp, sifoner og andre strukturer kan arrangeres.
Stasjonsknutepunktet inkluderer, ved ikke-trykkavledning, et trykkbasseng med forkammer, vanninntak, nødsøl og, uavhengig av type avledning, vanlige strukturer: turbinstokker, om nødvendig med overspenningstank , en kraftverksbygning, avledningsledninger i form av en kanal eller tunnel (trykk eller ikke-trykk), distribusjonsanordning.
Som en del av stasjonsnoden er HPP-bygningene åpen shore, underjordisk og sjeldnere semi-underground.
Et typisk eksempel på en damavledet HPP er Inguri HPP (Georgia) med en kapasitet på 1,3 millioner kW (fig. 4.11), hvis hovedenhet inkluderer en buedam 271 m høy med et flomoverløp designet for en strømningshastighet på 1900 m3/s. Reservoaret har et nyttevolum på 0,68 km3 med en nedtrekksdybde på 70 m. Fra et dypvannsinntak, designet for en strømningshastighet på 450 m3/s, begynner en avledningstrykktunnel med en diameter på 9,5 m og en lengde på 15,3 km. HPP-stasjonsenheten inkluderer en sjakt-type overspenningstank, et spjeldventilrom, tunnelturbinrør, en underjordisk HPP-bygning, en utslippstunnel med fristrøm og en kanal med en total lengde på 3,2 km.
Den totale statiske høyden til Inguri HPP, lik 409,5 m, er dannet fra trykket skapt av demningen (226 m) og avledningen (183,5 m). Den beregnede fallhøyden er 325 m, og gjennomsnittlig årlig produksjon er 5,4 milliarder kWh per år.
Typer av HPP-bygninger og deres hovedelementer. HPP-bygningen er en hydraulisk struktur der, ved hjelp av vannkraft, elektrisk, hydromekanisk, hjelpeutstyr, kontrollsystemer, omdannes den mekaniske energien til vannet til elektrisitet som overføres til kraftsystemet til forbrukerne. På samme tid, pålitelig drift, styrke og stabilitet til HPP-bygningen under påvirkning av eksterne belastninger (hydrostatisk og hydrodynamisk trykk, filtreringstrykk, temperatur, seismiske effekter, etc.), samt belastninger fra driften av prosessutstyr, må sikres.
Type og designløsninger til HPP-bygninger bestemmes av den generelle utformingen av HPP-strukturer og hovedkraftutstyret. Avhengig av trykk og arbeidsforhold installeres roterende blad-, aksial-, radialaksial-, diagonal- og skuffeturbiner i HPP-bygningene.
Den nedre delen av bygningen, der strømningsveien er plassert, inkludert spiralkammeret, sugerøret, turbinutstyret og en rekke teknologiske systemer, kalles aggregatdelen, og den øvre delen av bygningen med den øvre strukturen, hvor maskinrommet med hydrogeneratorer og kranutstyr, samt krafttransformatorer, er plassert kranutstyr til vanninntaket (i elveløpsbygninger), reparasjonsporter til sugerør og annet teknologisk utstyr - supraaggregatet del.
Utformingen og dimensjonene til HPP-bygningen i plan og høyde, inntrengning i basen påvirkes betydelig av dimensjonene til den hydrauliske enheten, spiralkammeret (turbin) og sugerøret, penetreringen av aksen til det hydrauliske turbinhjulet under halevannsnivået, og antall hydrauliske enheter. Som regel er to eller flere vannkraftenheter installert i bygningen til HPP (for eksempel i bygningen av Saratovskaya HPP - 23 vannkraftenheter, Kanevskaya HPP - 24 vannkraftenheter), sjelden - en vannkraftenhet, siden da er reparert, slutter HPP helt å fungere.
Strukturen til HPP-bygningen inkluderer et installasjonssted, hvor installasjon av vannkraftenheter og reparasjon av dem under drift utføres. Monteringsstedet rommer også en del av hjelpesystemene.
HPP-bygninger med flere enheter, som er av betydelig lengde, er delt inn i separate seksjoner med ekspansjonsfuger: temperatur-sedimentært med en myk base, temperatur med en steinete base. Dermed er bygningen av Volzhskaya HPP med en kapasitet på 2530 MW med 22 vannkraftenheter delt inn i seksjoner 60 m lange, som hver rommer to aggregatblokker med roterende bladturbiner med en impellerdiameter på 9,3 m (med et designhode på 19 m og en effekt på 115 MW).
Blokken til monteringsplattformen er vanligvis også adskilt fra bygningen med en søm.
Den samlede delen av HPP-bygget er preget av betydelig massivitet. Den oppfatter hydrostatisk og hydrodynamisk trykk i strømningsbanen, laster fra utstyr og oppstrøms strukturer i bygningen og overfører dem til basen. Geologiske forhold har betydelig innvirkning på utformingen av den samlede delen av bygget. Så, med en steinete base, er det mye lettere. I den samlede delen av bygget er det systemer for teknisk vannforsyning, drenering av rennende del, drenering av bygget, etc.
Utformingen av aggregatdelen avhenger av typen HPP-bygg.
I samsvar med typene vannkraftverk er det:
Elveløpsbygg av vannkraftverk, som er en del av trykkfronten og oppfatter trykk fra oppstrøms side. I elveløpsbygninger med en fallhøyde på inntil 50 m kan roterende bladturbiner brukes, og med en fallhøyde på mer enn 30 m også radialaksiale.
Dambygninger plassert bak demningen, som mottar trykk fra oppstrøms side. Vannforsyning til dem utføres av turbinledninger. I dambygninger med en fallhøyde på 30 til 300 m brukes hovedsakelig turbiner med radialakse, samt under visse forhold høytrykks roterende bladturbiner (for eksempel ved Orlik HPP med et fallhøydeområde på 45– 71 m og en enhetseffekt på 90 MW) og diagonale (for eksempel Zeya HPP med hoderekkevidde 78,5–97 m og enhetseffekt 215 MW).
Landbygninger som brukes i dam- og avledningsordninger for HPP-er skiller seg praktisk talt ikke fra dambygninger.
Underjordiske bygninger, som også brukes i dam- og avledningsordninger for HPP-er, har utslippstunneler (trykk eller ikke-trykk). I bygningene til avlednings-HPP-er med høye høyder, brukes radialaksiale turbiner opp til en fallhøyde på 600 m og skuffeturbiner fra en høyde på 500 m og over. Alle de ovennevnte typer bygninger brukes både i ordningene for vannkraftverk og pumpekraftverk.
Hoveddiagrammene for den samlede delen av HPP-bygninger (unntatt underjordiske HPP-bygninger) er vist i fig. 4.12. Skjema I og II viser de samlede delene av et lavtrykks-elveløp HPP-bygg med vertikale hydrauliske enheter og bøyde sugerør av henholdsvis ukombinert og kombinert type med dype overløpsledninger, og diagrammer IV og V viser horisontale og skråstilte hydrauliske enheter av kombinert type med overflateoverløp.
Skjema III viser den samlede delen av demningen eller avledningsbygningen til HPP med et metallturbinkammer (spiral) med sirkulært tverrsnitt.
Skjema VII viser den samlede delen av en avlednings-HPP med hydrauliske enheter med lav kapasitet som bruker vertikale koniske og muffe sugerør. Samtidig lages en utløpskanal med rektangulær tverrsnitt for å drenere vann.
Skjema VI viser den samlede delen av en avledningsvannkraftstasjon med bøtte (aktive) hydrauliske turbiner, som utmerker seg ved fraværet av konvensjonelle turbinkamre og sugerør, på grunn av hvilket aggregatdelen er sterkt forenklet.
Parametrene til den supraaggregerte delen av HPP-bygningen avhenger av utformingen og dimensjonene til den øvre strukturen.
Med en toppstruktur av lukket type med et høyt maskinrom innenfor HPP-bygningen og installasjonsstedet, er de mest gunstige forholdene for drift, installasjon og reparasjon av hovedutstyret gitt under forskjellige klimatiske forhold. Samtidig bestemmes høyden og bredden på turbinhallen både av betingelsene for å plassere utstyret i den, og for levering av turbinhallens kraner til aggregatblokken eller til installasjonsstedet under installasjon eller reparasjon av hovedutstyret.
Overbygget består vanligvis av en bæreramme i form av et søylesystem som kranbjelker og gulvstoler, vegger, plater og gulvtak er understøttet på.
De fleste HPP-bygg er utført med høy turbinhall (fig. 4.13 - 4.15).
Med en halvåpen oversidestruktur med redusert maskinrom innenfor HPP-bygget og installasjonsstedet, er hovedutstyret plassert i maskinrommet, bortsett fra den tunge hovedkranen som er plassert utenfor denne. Under installasjon og reparasjon utføres montering og demontering av hydrauliske enheter gjennom et avtagbart tak over hver hydraulikkenhet (i form av avtagbare deksler) ved hjelp av en ekstern portalkran. Ved store vannkraftverk er det i de fleste tilfeller installert en kran med redusert kapasitet i en senket turbinhall, ved hjelp av hvilken det utføres installasjons- og reparasjonsarbeid som ikke krever bruk av hovedkranen (fig. 4.16 - 4.18).
Med åpen toppkonstruksjon uten maskinrom er vannkraftgeneratoren plassert under et avtagbart deksel, og resten av utstyret er i prosessrommene til kraftverksbygningens aggregatdel og installasjonsstedet. Installasjons- og reparasjonsarbeid utføres ved hjelp av en ekstern kran. Gitt komplikasjonen av driftsforhold, installasjon og reparasjon av hydrauliske enheter, brukes denne typen overbygning ekstremt sjelden.
Rennende HPP-bygninger(Fig. 4.19). Elveløpsbygninger av HPP-er utsettes for de samme belastningene som betongdammer, og de er underlagt de samme kravene til styrke, stabilitet, filtreringsforhold i basen, som er sikret med passende dimensjoner på bygningen, ugjennomtrengelig og dreneringsanordninger i basen. Kanalbygninger er delt inn i ikke-kombinert og kombinert med overløp.
På grunn av at strømmen som kommer inn i utløpskanalen fra en ukombinert og spesielt en kombinert bygning har overskudd av kinetisk energi for å hindre erosjon, utføres festing i utløpskanalen (se fig. 4.2).
Ris. 4.17. Overløpsbygning med horisontale kapselhydraulikkenheter fra Kyiv HPP: a - tverrsnitt; b - maskinrom; 1 - portalkran; 2 - kapsel hydraulisk enhet; 3 - spor på søppelristen
Forbindelsen mellom HPP-bygningen og jorddammen ved siden av den eller med kysten utføres ved hjelp av grensesnittstøtter i form av støttemurer (gravitasjons-, hjørne-, støtte-, celle- og andre typer).
I elveløpsbygninger av ukombinert type med vertikale hydrauliske enheter inkluderer strømningsdelen et vanninntak, et spiralkammer, hovedsakelig av en T-seksjon, og et sugerør, hvis dimensjoner bestemmer dimensjonene til tilslagsblokken . I dette tilfellet kan bredden på blokken med en Kaplanturbin være 2,6–3,2 av diameteren til turbinhjulet (D1). Dimensjonene til vanninntaket bestemmes av den nødvendige dybden under ULV, tilveiebringelsen av gunstige hydrauliske forhold ved innløpet og når det er parret med et spiralkammer, de tillatte strømningshastighetene på ristene (vanligvis 0,8–1,2 m/s), plassering av risten, nødreparasjons- og reparasjonsporter , hvis spor kan kombineres med sporene i gitteret. Ved innløpsdelen av vanninntaket er det som regel laget en stikkontakt med visirvegg, som sikrer jevn tilførsel av vann.
Utdypingen av HPP-bygningen under bakvannsnivået avhenger av nødvendig utdyping av løpehjulsaksen under bakvannsnivået (sugehøyde) og størrelsen på sugerøret, samt de tekniske og geologiske forholdene til fundamentet.
De viktigste opptrappingstransformatorene er installert i etasjen over de teknologiske lokalene fra nedstrømssiden.
Elveløpsbygninger av den kombinerte typen, hvor det i tillegg til turbinledninger også er overløp, kan lages: med bunnsøl plassert under spiralkammeret over sugerørene - Volgogradskaya, Novosibirskaya, Kakhovskaya HPPs (fig. 4,19, b);
- med bunnslipp og et høyt inntak av turbinrør - Cheboksarskaya, Golovnaya HPP (se fig. 4.13);
- med dype overløp plassert over spiralkammeret (mellom det og generatoren) - Irkutsk, Saratov, Dubossary HPPs (se fig. 4.16);
- overløp med vertikale hydrauliske enheter - Pavlovskaya, Plyavinskaya (se fig. 4.14), Dniester HPP;
- overløp med horisontale hydrauliske enheter - Kyiv, Kanevskaya HPPs (se fig. 4.17);
- gobies med plassering av vannkraftenheter i kutlinger av overløpsdammen - Ortochalskaya (Georgia), Wells (USA).
Bygninger av den kombinerte typen kan redusere lengden på overløpsdammer betydelig eller helt forlate dem, noe som er spesielt viktig når du bygger HPP-er på myke fundamenter, noe som reduserer byggekostnadene. Så ved Novosibirsk vannkraftverk ble lengden på overløpsdammen redusert med 50 %. Ved HPP-ene Irkutsk, Pavlovskaya, Plyavinskaya, Dniester sikrer gjennomstrømningskapasiteten til overløpene til HPP-bygningen passering av den estimerte flomstrømmen uten overløpsdammer. I kombinerte HPP-bygg omfatter vanninntaket et turbinvanninntak og en vanninntaksdel av overløpene.
Ulempene med slike bygninger inkluderer kompleksiteten til designet, betydelige ekstra hydrodynamiske belastninger under driften av overløp og komplikasjonen av driftsforhold.
I bygninger av kombinert type med horisontale kapselenheter, brukt ved lavt trykk (opptil 25 m), på grunn av fraværet av et spiralkammer og bruken av et rettakset konisk sugerør, en betydelig reduksjon i aggregatets bredde blokk og en økning i fundamentet til bygningsfoten oppnås. I tillegg kan forbedring av geometrien og de hydrauliske forholdene til strømningsbanen, inkludert innløpsdelen uten et spiralkammer med kompleks konfigurasjon og å erstatte det bøyde sugerøret med et rettaksialt konisk med høyere energiytelse, redusere trykktap, øke gjennomstrømning av en horisontal enhet med 20–30 % og følgelig, ved samme effekt, redusere løpehjulets diameter. Generelt sett reduserer bruken av horisontale kapselenheter, sammenlignet med vertikale, bredden på aggregatblokken med opptil 35 %, øker effektiviteten. med 2–4 %.
Ris. 4.19. Rustikke bygninger. Tverrsnitt og utsikt fra nedstrøms: a - Kremenchug og b - Kakhovskaya HPP: 1 - fundamentplate; 2 - metallplater; 3 - nedre overløp
Overflateoverløpet gir gunstige forhold for passasje av flom, og gjør det i mange tilfeller mulig å forlate installasjonen av overløpsdam. I slike bygninger plasseres en metallkapsel med en hydrogenerator innelukket i den flytende delen av bygningen fra oppstrømssiden. Tilgang til kapselen er gjennom spesielle hulrom i den vertikale oksen. Montering og demontering av det hydrauliske aggregatet utføres ved hjelp av en traverskran, som er plassert i maskinrommet under overløpet, og en utvendig portalkran gjennom luker med avtagbare deksler i overløpsterskelen (se fig. 4.17).
Ved en rekke små vannkraftverk er generatoren plassert åpent i turbinhallen, aksen til den hydrauliske enheten er skråstilt, og vann tilføres turbinen gjennom en ledning som går under generatoren (se fig. 4.12, skjema V). )
Elveløpsbygninger av kutteltypen brukes ekstremt sjelden, hovedsakelig på elver som bærer store mengder sediment, noe som gir gunstige forhold for passasje av is, sediment og flomstrømmer gjennom overløpsspennene. Ved Wells bull-type HPP (USA) med en kapasitet på 870 MW og en fallhøyde på 30 m, er 10 vannkraftenheter installert i dammens kutlinger, den estimerte flomstrømmen er 33,4 tusen m3 / s. Ulempene med slike HPP-er inkluderer mangelen på et felles maskinrom, forlengelsen av teknologisk kommunikasjon og generelt komplikasjonen av driftsforhold.
Dambygninger til vannkraftverket. I dambygningene til HPP tilføres vann til turbinene gjennom turbinrør (metall- eller stålarmert betong), som hovedsakelig passerer i kroppen eller på undersiden av betongdammer, med plassering av vanninntaket på den øvre forsiden av demningene, HPP-bygningen rett ved siden av demningen, og en separat søm (se fig. 4.3, 4.5–4.7). Med demninger som er rettlinjede i plan, er HPP-bygningen også rettlinjet; når den er plassert bak buede eller buegravitasjonsdammer, kan HPP-bygningen ha en rettlinjet eller krumlinjet kontur langs en bue som tilsvarer omrisset av nedstrømssiden av demning.
For å sikre en jevn tilførsel av vann fra turbinledningen til spiralkammeret, er det vanligvis laget en horisontal seksjon av ledningen med en lengde på (4–6) D 1 foran den, innenfor hvilke teknologiske rom er anordnet med trinn- opp transformatorer plassert i øverste etasje.
Med demninger laget av lokale materialer tilføres vann til turbinene gjennom turbinledninger som går gjennom dammens kropp eller omgås i form av tunneler eller åpne ledninger, med separat vanninntak i oppstrøms og med kraftverksbygningen plassert. et stykke fra demningen.
I motsetning til elveløpsdambygninger, oppfatter de ikke trykket fra oppstrøms, og trykket som overføres til dem gjennom turbinrør er lite, noe som gjør det mulig å lette konstruksjonen av bygget.
Spiralkamrene til slike bygninger har et sirkulært tverrsnitt og er laget av metall eller stålarmert betong med metallkledning.
Bredden på aggregatblokken med vertikale radialaksiale (eller diagonale) hydrauliske turbiner bestemmes av dimensjonene til turbinkammeret (spiral) og er minst 4D 1 (hjuldiameter).
Et typisk eksempel på en dambygning er bygningen til Krasnoyarsk HPP med en total lengde sammen med en installasjonsplass på 428,5 m, hvor det er installert 12 vannkraftenheter med en total kapasitet på 6 millioner kW (se fig. 4.5). Den stasjonære dammen har vanninntak med 24 inntaksåpninger. Vann tilføres enheten gjennom to stålarmert betongrør med en diameter på 7,5 m.
Ved Chirkeyskaya HPP med en buedam bygget i en smal kløft, oppnås en reduksjon i lengden på dambygningen ved et to-rads arrangement av hydrauliske enheter (se fig. 4.6). Begge turbinhallene betjenes av én traverskran, som overføres fra en turbinhall til en annen langs kranbanene på installasjonsstedet. Plassering av sugerør i to lag fører til en ytterligere utdyping av HPP-bygget.
Ved plassering av vannkraftverk i et trangt kløft, hvor det er vanskelig å gjennomføre kystsøl, passerer overløp i demningslegemet, på dens nedstrøms side og på gulvet i bygningen. Et slikt arrangement ble laget ved Toktogul HPP med et to-rads arrangement av enheter i HPP-bygget (se fig. 4.7). I dette tilfellet plasseres step-up transformatorer innendørs. Med et slikt arrangement blir strømmen, som passerer gjennom overløpet, kastet fra HPP-bygningen av et springbrett til en betydelig avstand, og energien slukkes hovedsakelig på grunn av lufting av strømmen.
Et typisk eksempel på en dambygning plassert bak en demning laget av lokale materialer med vanntilførsel gjennom tunneler er bygningen av Nurek HPP (se fig. 4.9, 4.18). HPP-bygget har 9 enheter med en kapasitet på 300 MW hver med en maksimal fallhøyde på 275 m. Vann tilføres gjennom tre tunneler med en diameter på 9 m, hver fordelt på 3 turbinledninger. Bygget er utført med senket turbinhall med avtagbare deksler i himling over hydraulikkaggregatene og oppstillingsstedet. Det er montert traverskraner i turbinhallen og i ventilrommet for vedlikehold og reparasjon av utstyr, og det benyttes portalkran for montering og fullstendig demontering av hydraulikkaggregat og kuleventil.
Bygninger av avlednings-HPPs med radialaksiale turbiner skiller seg praktisk talt ikke fra dambygninger. Ved installasjon av skuffeturbiner endres utformingen av den samlede delen av HPP-bygningen. I stedet for et turbinkammer, er en trykkfordelingsrørledning laget i form av et metallhus, på hvilken turbindyser med strømningskontrollmekanismer er montert, og vann slippes ut fra turbinen gjennom et ikke-trykkbrett. Avhengig av kraften til den hydrauliske turbinen og antall dyser, kan aksen til den hydrauliske enheten plasseres vertikalt eller horisontalt. På grunn av det faktum at løpehjulet til bøtteturbiner er plassert over det maksimale nivået av halevannet, når de er installert, reduseres bygningens dybde betydelig.
I bygningene til høytrykksavlednings-HPP-er, med stor lengde eller forgrening av trykkledninger, er det installert skive- eller kuleventiler foran turbinene, avhengig av trykk og diameter (ved trykk på mer enn 600 m, kun kuleventiler ), som gjør det mulig å stenge av rørledningene og stoppe den hydrauliske enheten i nødstilfelle ved feil på ledeskovlen, samt under normal drift og reparasjonsarbeid.
Nylig, i stedet for pre-turbinporter, brukes innebygde ringporter, som er plassert mellom statorsøylene og ledeskovlene, noe som gjør det mulig å redusere bygningens dimensjoner, vekt og utstyrskostnad.
Underjordiske HPP-bygninger. De siste tiårene har byggingen av underjordiske vannkraftverk blitt mye utviklet. Av disse ble de største bygget i Canada: Churchill Falls med en kapasitet på 5225 MW med en fallhøyde på 320 m, Mika - 2610 MW med en fallhøyde på 183 m. Ust-Khantayskaya - 441 MW i Russland, etc. I underjordiske bygninger , byggearbeid er ikke avhengig av klimatiske forhold, noe som er viktig når man bygger i nordlige områder med harde vintre eller i tropene med lang regntid. Underjordiske bygninger brukes også i tilfeller der det på grunn av ugunstige naturforhold i juvet (bratte skredutsatte skråninger, høy vannstand når en flom passeres), samt en stor utdyping av turbinhjulets akse under bakvannsnivået, bygging av åpne bygninger kan føre til brudd på stabilitet kystskråninger, til en kraftig økning i arbeidsvolumet.
Ulempene med underjordiske bygninger inkluderer: i tilfelle av ugunstige tekniske og geologiske forhold, en betydelig komplikasjon av underjordisk arbeid; komplikasjon av driftsforhold på grunn av forlengelsen av teknologisk kommunikasjon, mer komplekse ordninger for kraftutgang; en økning i kostnadene for elektrisitet til egne behov, som er forårsaket av behovet for konstant ventilasjon av lokalene, deres belysning, etc.
Dimensjonene og utformingen av underjordiske HPP-bygninger avhenger først og fremst av parametere og plassering av vannkraft, elektrisk og hydromekanisk utstyr. Ved store vannkraftverk, hvor dimensjonene til turbinhallene når store størrelser (spenner opp til 30 m eller mer), er hovedhydraulikkkraftutstyret vanligvis plassert i turbinhallen, som betjenes av traverskraner, og pre-turbinportene er laget i et eget rom plassert i et stykke fra turbinhallen. Med lange utløpstunneler er nedstrøms reparasjonsportene og mekanismene som betjener dem for å stenge av eksosrørene også plassert i et eget rom. Med et stort antall enheter er det arrangert flere utløpstunneler, oftest uten trykk eller trykk (med store svingninger i nivåene til nedstrøms) med en overspenningstank. For korte tunneler som slipper ut vann separat fra hver enhet, monteres nedstrøms porter i tunnelenes utgangsportaler.
En av de viktige faktorene som bestemmer utformingen av bygninger til underjordiske vannkraftverk er valget av utformingen av de viktigste opptrappingstransformatorene: i et eget underjordisk rom (HPP Kariba i Zimbabwe, HPP Yali i Vietnam), i en utvidet underjordisk turbinhall (HPP Timet I og II i Australia), åpen på jordoverflaten ved utendørs koblingsanlegg (Borisoglebskaya, Ingurskaya).
Det åpne arrangementet av transformatorer brukes hovedsakelig til grunn plassering av en underjordisk bygning (i en dybde på opptil 200–300 m) og gunstige topografiske og geologiske forhold på stedet. Samtidig legges strømledere fra generatorer til transformatorer, som er av betydelig lengde, i spesielle gallerier og sjakter med gjennomføring av spesielle tiltak for varmefjerning på grunn av den store varmeavledningen fra strømledere.
Overføring av elektrisitet til utendørs og innendørs koblingsanlegg fra hovedtransformatorene med deres underjordiske plassering utføres ved en spenning på 110-500 kV av oljefylte kabler med spesielle tiltak for varmefjerning, og nylig også av gassisolerte samleskinner .
I underjordiske bygninger er det gitt installasjonssteder, som i de fleste tilfeller er en fortsettelse av turbinhallen, som vanligvis ligger i enden og koblet til bakken ved hjelp av transporttunneler og lastesjakter.
Vifter og klimaanlegg er installert for å fjerne varme og ventilere de underjordiske rommene i HPP-bygningen.
Utformingen av turbinhallforing avhenger av tekniske og geologiske forhold. I de fleste turbinhaller lages et bærehvelv med sirkulær form med en økning i tykkelsen på armert betongforing ved hælene. I tilstrekkelig sterke bergarter er veggene festet med sprøytebetong, og i mindre sterke er det anordnet en kontinuerlig betong eller armert betongbekledning opptil 0,5 m tykk eller mer med armering med ankre, i områder med svekket berg - med forsterkende sementering, og i noen tilfeller gis dreneringstiltak.
I den underjordiske bygningen til Inguri vannkraftverk med en lengde på 145,5 m, et spenn på 21,2 m og en klippehøyde på 53,7 m, ble det installert 5 hydrauliske enheter. Vann tilføres enhetene av turbinrør, plassert i planen i en vinkel til enhetenes lengdeakse, som gjorde det mulig å plassere pre-turbinporter inne i turbinhallen, praktisk talt uten å øke spennvidden (se fig. 4.20) ). Vannet ledes bort av en trykktunnel.
Halvunderjordiske HPP-bygninger. Under gunstige ingeniørgeologiske og topografiske forhold og store svingninger i nivået på halevannet, kan semi-underjordiske bygninger bygges plassert i grøftearbeid, og toppstrukturene til turbinhallene kan arrangeres på jordoverflaten. Løsninger for semi-underjordiske bygninger er mulige med plassering av en eller flere enheter i separate sjakter, over hvilke den øvre strukturen til turbinhallen er reist på overflaten av jorden, som ved Dniester PSP.
Den semi-underjordiske bygningen til Vilyui vannkraftverk med en kapasitet på 648 MW, laget i en grøft som arbeider 60 m dyp, er fullstendig plassert under jordens overflate (fig. 4.21).
Bygninger av små vannkraftverk. Små HPP inkluderer vanligvis vannkraftverk med en kapasitet på opptil 10–30 MW. Sammen med bruken av vannkraftressurser i store elver ved mellomstore og store vannkraftverk, som i de fleste tilfeller krever opprettelse av store reservoarer og opererer i enhetlige energisystemer, har små vannkraftverk fått bred utvikling i verden. Slike HPP-er bruker vannkraftpotensialet til små elver, sideelver, avfallskanaler og har en ekstremt begrenset innvirkning på miljøet. De kan levere strøm til strømnettet eller jobbe for en spesifikk forbruker, noe som er spesielt viktig for fjerntliggende områder hvor det ikke er utviklet kraftoverføringsnett.
Små HPP-er, som store, er delt inn i HPP-er med elve- og dambygninger og avlednings-HPP.
Ved små HPP-er, for å forenkle konstruksjonene i bygninger med installasjon av vertikale hydrauliske enheter, kan det brukes rettaksede koniske sugerør, horisontale enheter, inkludert kapsel, samt de med skrånende arrangement av enhetsaksen (se fig. 4.12, diagram IV, V, VII) er mye brukt.
På side 283 (foto) og i fig. 4.22 viser avlednings-HPPs - Tereblya-Rikskaya med en kapasitet på 27 MW med en fallhøyde på 215 m og Egorlykskaya med en kapasitet på 30 MW med en fallhøyde på 32 m.
Variasjonen av alternativer og det unike ved de tekniske løsningene som brukes i byggingen av vannkraftverk er fantastisk. Det er faktisk ikke lett å finne to like stasjoner. Men fortsatt er det deres klassifisering basert på visse funksjoner - kriterier.
Måte å skape press på
Det mest åpenbare kriteriet er kanskje måte å skape press på:
- elvekraftverk (HPP);
- avledning vannkraftverk;
- pumped storage power plant (PSPP);
- tidevannskraftverk (TPP).
Det er karakteristiske forskjeller mellom disse fire hovedtypene vannkraftverk. elvekraftverk plassert på elven, blokkerer strømmen med en demning for å skape trykk og et reservoar. Avledet HPP vanligvis plassert på buktende fjellelver, hvor grener av elven kan kobles sammen med en vannledning for å la en del av bekken ta en kortere vei. I dette tilfellet skapes trykket av en naturlig forskjell i terrenget, og reservoaret kan være helt fraværende. Vannkraftverk består av to bassenger plassert på forskjellige nivåer. Kummene er forbundet med ledninger, gjennom hvilke vann kan strømme inn i det nedre bassenget fra det øvre og pumpes tilbake. tidevannskraftverk ligger i en bukt blokkert av en demning for å lage et reservoar. I motsetning til pumpekraftverk Driftssyklusen til PES avhenger av tidevannsfenomenet.
Hodeverdi
I henhold til størrelsen på trykket som skapes av den hydrauliske strukturen (HTS), er vannkraftverk delt inn i 4 grupper:
- lavtrykk - opptil 20 m;
- middels trykk - fra 20 til 70 m;
- høytrykk - fra 70 til 200 m;
- ultrahøyt trykk - fra 200 m.
Det skal bemerkes at klassifiseringen hode er relativt og varierer fra en kilde til en annen.
Installert kapasitet
I henhold til den installerte kapasiteten til stasjonen - summen av den nominelle kapasiteten til generasjonsutstyret installert på den. Denne klassifiseringen har 3 grupper:
- mikro-vannkraftverk - fra 5 kW til 1 MW;
- små HPP-er - fra 1 kW til 10 MW;
- store vannkraftverk - over 10 MW.
Klassifisering etter Installert kapasitet så vel som størrelsen på trykket, er ikke streng. Den samme stasjonen i forskjellige kilder kan tilordnes forskjellige grupper.
Damdesign
Det er 4 hovedgrupper av vannkraftdammer:
- gravitasjon;
- støtteben;
- buet;
- erkegravitasjon.
gravitasjonsdemning er en massiv struktur som holder vann i reservoaret på grunn av vekten. støttedemning bruker en litt annen mekanisme - den kompenserer for sin relativt lille vekt med vekten av vann som presser på den skrånende siden av demningen fra oppstrømssiden. Buedammen , kanskje den mest elegante, har form som en bue, hviler på bredden med sin base og en avrundet del konveks mot reservoaret. Oppbevaring av vann ved buedammen skjer på grunn av omfordeling av trykket fra fronten av demningen til bredden av elven.
Plassering av maskinrom
Mer presist, av plassering av maskinrommet i forhold til demningen, ikke å forveksle med layout! Denne klassifiseringen er kun relevant for elve-, omlednings- og tidevannskraftverk.
- kanaltype;
- damtype.
På kanaltype maskinrommet er plassert rett i dammen, damtype - reist separat fra dammen og er vanligvis plassert rett bak den.
Oppsett
Ordet «layout» betyr i denne sammenheng plasseringen av maskinrommet i forhold til elveleiet. Vær forsiktig når du leser annen litteratur om dette emnet, fordi ordet layout har en bredere betydning. Klassifiseringen gjelder kun for elveløp og avledningskraftverk.
- kanal;
- flomsletten;
- kystnære.
På kanaloppsett maskinrombygningen ligger i elveleiet, flomsletten layout - i flomsletten i elva, og kl kystlayout - på bredden av elven.
Overregulering
Nemlig graden av regulering av vannføringen i elven. Klassifiseringen er kun relevant for elveløp og fordrøyningsvannkraftverk.
- daglig regulering (arbeidssyklus - en dag);
- ukentlig regulering (arbeidssyklus - en uke);
- årlig regulering (driftssyklus - ett år);
- langsiktig regulering (arbeidssyklus - flere år).
Klassifiseringen reflekterer hvor stort vannkraftmagasinet er i forhold til volumet av elvas årlige vannføring.
Alle kriteriene ovenfor utelukker ikke hverandre, det vil si at en og samme HPP kan være en elvetype, høytrykk, middels kraft, elveløpsoppsett med et dam-type turbinrom, en buedam og et reservoar av årlig regulering.
Liste over kilder som er brukt
- Bryzgalov, V.I. Vannkraftverk: lærebok. godtgjørelse / V.I. Bryzgalov, L.A. Gordon - Krasnoyarsk: CPI KSTU, 2002. - 541 s.
- Hydrauliske strukturer: i 2 volumer / M.M. Grishin [i dr.]. - Moskva: Høyere skole, 1979. - V.2 - 336 s.
Definisjon
Egendommer
Prinsipp for operasjon
Vannkraft i verden
De største vannkraftverkene i verden
Tucurui vannkraftverk
Grand Coulee
Sayano-Shushenskaya vannkraftverk
Krasnoyarsk HPP
Churchill Falls (HPP)
Hoover Dam
Aswan-demninger
Vannkraftverk (HPP) Den russiske føderasjonen
Historien om utviklingen av hydraulikkteknikk i Den russiske føderasjonen
De største vannkraftverkene (HPP) Den russiske føderasjonen
Bratsk HPP
Ust-Ilimskaya HPP
Boguchanskaya HPP
Volzhskaya HPP
Zhigulevskaya HPP
Bureyskaya HPP
Ulykker og hendelser ved vannkraftverk
Vayont Dam
Novosibirsk vannkraftverk
Ulykker ved Sayano-Shushenskaya HPP
Lite vannkraftverk (HPP)
Vannkraftverk (HPP) - et kraftverk som bruker energien til en vannstrøm som energikilde. Vannkraftverk (HPPs) bygges vanligvis på elver ved å bygge demninger og reservoarer.
For effektiv produksjon av elektrisitet ved vannkraftverk er to hovedfaktorer nødvendige: en garantert tilførsel av vann hele året og de mulige store skråningene av elven, som favoriserer vannkonstruksjon canyon-lignende topografi.
Egendommer
Startkostnad elektrisitet ved russiske HPP er mer enn to ganger lavere enn ved termiske kraftverk.
Vannkraftgeneratorer kan slås av og på raskt nok avhengig av energiforbruk
Fornybar energikilde
Vesentlig mindre påvirkning på luftmiljøet enn andre typer kraftverk
HPP-konstruksjon er vanligvis mer kapitalkrevende
Ofte er effektive HPP-er mer fjerntliggende fra forbrukerne
Reservoarer dekker ofte store områder
Demninger endrer ofte fiskeøkonomiens natur, da de blokkerer veien til gyteområder for trekkfisk, men favoriserer ofte økningen i fiskebestandene i selve reservoaret og implementeringen av fiskeoppdrett.
Prinsipp arbeid
Prinsipp arbeid HPS er ganske enkelt. En kjede av hydrauliske strukturer gir det nødvendige trykket av vann som strømmer til bladene til en hydraulisk turbin, som driver generatorer som genererer elektrisitet.
Det nødvendige trykket av vann dannes gjennom bygging av en demning, og som et resultat av konsentrasjonen av elven på et bestemt sted, eller ved avledning - den naturlige vannstrømmen. I noen tilfeller brukes både en demning og en avledning sammen for å oppnå nødvendig vanntrykk.
Alt kraftutstyr er plassert direkte i bygningen til vannkraftverket (HPP). Avhengig av formålet har den sin egen spesifikke inndeling. I maskinrommet er det hydrauliske enheter som direkte omdanner vannstrømmens energi til elektrisk energi. Det finnes også all slags tilleggsutstyr, kontroll- og overvåkingsenheter for drift av vannkraftverk, en transformatorstasjon, koblingsanlegg og mye mer.
Vannkraftstasjoner er delt inn avhengig av generert kraft:
kraftig - produsere fra 25 MW til 250 MW og mer;
medium - opptil 25 MW;
små vannkraftverk (HPP) - opptil 5 MW.
Kraften til et vannkraftverk avhenger direkte av trykket i vannet, samt effektiviteten til generatoren som brukes. På grunn av det faktum at vannstanden i henhold til naturlovene stadig endrer seg, avhengig av årstid, og også av en rekke årsaker, er det vanlig å ta syklisk kraft som et uttrykk for kraften til en vannkraftstasjon. For eksempel er det årlige, månedlige, ukentlige eller daglige sykluser for drift av et vannkraftverk (HPP).
Vannkraftverk (HPP) er også delt inn avhengig av maksimal bruk av vanntrykk:
høyt trykk - mer enn 60 m;
middels trykk - fra 25 m;
lavtrykk - fra 3 til 25 m.
Avhengig av vanntrykket brukes ulike typer turbiner i vannkraftverk (HPP). For høytrykks-skuffe og radialaksiale turbiner med metallvolutter. Ved middels trykk HPP er det installert roterende blad og radialaksiale turbiner, ved lavtrykk HPP er roterende blad turbiner i armert betongkamre installert. Prinsippet for drift av alle typer turbiner er likt - vann under trykk (vanntrykk) kommer inn i turbinbladene, som begynner å rotere. Den mekaniske energien overføres dermed til vannkraftgeneratoren, som genererer elektrisitet. Turbiner er forskjellige i noen tekniske egenskaper, så vel som kamre - jern eller armert betong, og er designet for forskjellige vanntrykk.
Vannkraftstasjoner er også delt avhengig av prinsippet om bruk av naturressurser, og følgelig den resulterende vannkonsentrasjonen. Her er følgende HPP-er:
HPP-er i elveløp og nær-demninger. Dette er de vanligste typene vannkraftverk. Vanntrykket i dem skapes ved å installere en demning som fullstendig blokkerer elven, eller hever vannstanden i den til det nødvendige nivået. Slike vannkraftverk (HPPs) bygges på lavvannselver med høy vann, så vel som på fjellelver, på steder der elveleiet er smalere, komprimert.
dam vannkraftverk. Bygget med høyere vanntrykk. I dette tilfellet er elven fullstendig blokkert av demningen, og bygningen til selve vannkraftverket ligger bak demningen, i dens nedre del. Vann, i dette tilfellet, tilføres turbinene gjennom spesielle trykktunneler, og ikke direkte, som i elvekraftverk.
avledningsvannkraftverk (HPP). Slike kraftverk bygges på steder der elvehellingen er stor. Den nødvendige konsentrasjonen av vann i denne typen HPP skapes ved avledning. Vann ledes fra elveleiet gjennom spesielle dreneringssystemer. Sistnevnte er rettet ut, og skråningen deres er mye mindre enn den gjennomsnittlige helningen til elven. Som et resultat tilføres vann direkte til kraftverksbygningen. Avledning HPP kan være av ulike typer uten trykk, eller med trykkavledning. Ved trykkavledning legges ledningen med stor langsgående fall. I et annet tilfelle, i begynnelsen av avledningen, opprettes en høyere demning på elven, og et reservoar opprettes - denne ordningen kalles også blandet avledning, siden begge metodene brukes til å skape den nødvendige konsentrasjonen av vann.
vannkraftverk. Slike pumpekraftverk er i stand til å akkumulere den genererte elektrisiteten og sette den i drift ved toppbelastninger. Prinsippet for drift av slike kraftverk er som følger: i visse øyeblikk (tider med ikke-toppbelastning) fungerer de pumpede lagringsenhetene som pumper og pumper vann inn i spesialutstyrte øvre bassenger. Når behovet oppstår, kommer vann fra dem inn i trykkrørledningen og driver følgelig ytterligere turbiner.
Vannkraftstasjoner, avhengig av formålet, kan også inkludere tilleggsstrukturer, for eksempel sluser eller skipsheiser som letter navigering gjennom reservoaret, fiskepassasjer, vanninntaksstrukturer som brukes til vanning og mye mer.
Verdien av en vannkraftstasjon ligger i det faktum at for produksjon av elektrisk energi bruker de fornybar Naturlige ressurser. På grunn av at det ikke er behov for ekstra brensel til vannkraftverk, er den endelige kostnaden for produsert elektrisitet mye lavere enn ved bruk av andre typer kraftverk.
Vannkraft i verden
Canada er også ledende når det gjelder å generere vannkraft per innbygger. Den mest aktive vannkraftbyggingen på begynnelsen av 2000-tallet gjennomføres, hvor vannkraft er den viktigste potensielle energikilden, opptil halvparten av verdens små vannkraftverk (HPP) ligger i samme land.
De største vannkraftverkene i verden
I 2005 gir vannkraft produksjon av opptil 63% fornybar og opptil 19% av all elektrisitet i verden, den installerte vannkraftkapasiteten når 715 GW.
Lederne innen produksjon av vannkraft per innbygger er Norge, Island og Canada. Den mest aktive hydrauliske konstruksjonen på begynnelsen av det 21. århundre er Kina, der vannkraft er den viktigste potensielle energikilden, i samme land ligger opptil halvparten av verdens små vannkraftverk (HPP).
Itaipu
Itaipu er et stort vannkraftverk ved elven Parana, 20 km fra byen Foz do Iguacu på grensen til Brasil og Paraguay.
Design og forberedelsesarbeid startet i 1971, de to siste av de planlagte 18 generatorene ble satt i drift i 1991, og ytterligere to generatorer ble satt i drift i 2007.
Strukturen til HPP-anlegg:
Kombinert dam med en total lengde på 7 235 m, en bredde på 400 m og en høyde på 196 m;
Betongoverløp med maksimal vannføring på 62 200 m/s.
Stasjonens kapasitet er 14.000 MW. Gjennomsnittlig årlig produksjon er 69,5 milliarder kWh, etter ferdigstillelse av byggingen i 2007 - 90-95 milliarder kWh per år.
Kraftutstyret til stasjonen består av 20 hydrauliske enheter med en kapasitet på 700 MW hver, på grunn av overskuddet av det beregnede trykket, når kraften tilgjengelig for generatorer 750 MW i mer enn halvparten av driftstiden.
Demningen til vannkraftverket (HPP) dannet et relativt lite - i forhold til kapasitet - reservoar 170 km langt, 7 til 12 km bredt, 1 350 km² i areal og 29 km² i volum.
For konstruksjonen gjenbosatte regjeringen rundt 10 tusen familier som bodde på kysten av Parana, hvorav mange ble med i Landless Movement.
Pris Byggingen av Itaipu ble opprinnelig estimert av eksperter til 4,4 milliarder dollar, men på grunn av den ineffektive politikken til påfølgende diktatoriske regimer utgjorde den faktisk 15,3 milliarder dollar.
Guri
Guri er et stort vannkraftverk i republikken Venezuela i Bolivar-avdelingen ved Caroni-elven, 100 km før den renner ut i Orinoco.
Det offisielle navnet er vannkraftverket (HPP) oppkalt etter Simon Bolivar (i 1978-2000 – oppkalt etter Raul Leoni).
Den tredje stasjonen i verden når det gjelder makt etter kinesiske «Sanxia» og brasilianske «Itaipu».
Byggingen av HPP begynte i 1963, den første etappen ble fullført i 1978, den andre i 1986.
Strukturen til HPP-anlegg:
en demning med en total lengde på 1300 m og en høyde på 162 m;
to maskinrom med 10 hydrauliske enheter i hvert;
betongoverløp med en maksimal kapasitet på 25.500 m3/s.
Kraften til stasjonen er 10.300 MW. I den første turbinhallen er det installert 10 enheter med en kapasitet på 400 MW hver, i den andre - 10 enheter med en kapasitet på 630 MW hver. Maksimal årlig produksjon er 46 milliarder kWh. Trykkstrukturene til HPP (total lengde når 7.000 m) danner et stort Guri-reservoar med en lengde på 175 km, en bredde på 48 km, et område på opptil 4.250 km² og et totalt volum på 138 km². Vannkanten til magasinet ligger i en høyde av 272 moh.
Ombygging har pågått siden 2000: frem til 2007 ble 5 turbiner og hovedkomponentene i den andre turbinhallen skiftet ut, siden 2007 er fire enheter i den første hallen skiftet ut.
Veggene i det andre maskinrommet er dekorert av den venezuelanske kunstneren Carlos Cruz-Diez.
Tukurui HPP
Tukurui HPP (Guarani, portugisisk: Tucurun, Usina Hidrelétrica de Tucurun) er et vannkraftverk (HPP) ved Tocantins-elven, som ligger i fylket Tukurui, Tocantins,.
Vannkraftverket er oppkalt etter byen "Tukurui", som eksisterte i nærheten av byggeplassen. Nå eksisterer en by med samme navn nedstrøms fra demningen. Den installerte effekten til vannkraftverket (HPP) er 8.370 MW, med totalt 24 generatorer.
I 1970, ble dannet fra de brasilianske selskapene ENGEVIX og THEMAG, som vant den internasjonale for utvikling og gjennomføring av prosjektet. Arbeidet startet i 1976 og ble avsluttet i 1984. Lengden på demningen var 11 km, høyden var 76 moh.
Vannkraftverket var med i filmen The Emerald Forest fra 1985.
Grand Coulee
Grand Coulee er et vannkraftverk (HPP) som ligger i Nord-Amerika, det største i USA og det femte største i verden.
Byggingen av vannkraftverket ble fullført i juni 1942. Reservoaret på 11,9 km3 ble bygget for å generere elektrisitet og vanne ørkenområder på nordvestkysten. Vannet i reservoaret vanner rundt 2000 km² med jordbruksland.
Betonggravitasjonsdammen til vannkraftverket, hvor det ble lagt 9,16 millioner m3 betong, har en lengde på 1592 m og en høyde på 168 m. Bredden på overløpsdelen av dammen er 503 m. genererer 20 TWh strøm årlig.
Sayano-Shushenskaya HPP
Sayano-Shushenskaya vannkraftverk oppkalt etter P. S. Neporozjny er det kraftigste kraftverket i Russland, det sjette største vannkraftverket (HPP) i verden. Ligger ved Yenisei-elven, i landsbyen Cheryomushki (Khakassia), nær Sayanogorsk.
Det er det kraftigste kraftverket i den russiske føderasjonen. Før ulykken i 2009 produserte den 15 prosent av energien generert av russiske vannkraftverk (HPP) og 2 prosent total mengde strøm. Strukturen til HPP-anlegg:
betong buegravitasjonsdam 245 m høy, 1 066 m lang, 110 m bred ved bunnen, 25 m bred langs toppen ,6 m og høyre bredd blinddel 298,5 m lang.
vannkraftdambygging
kystvei under bygging.
HPP-kapasitet - 6.400 MW (sammen med vannkraftkomplekset Main - 6.721 MW), den gjennomsnittlige årlige produksjonen er 24,5 milliarder kWh. I 2006, på grunn av en stor sommerflom, genererte kraftverket 26,8 milliarder kWh elektrisitet.
HPP-bygningen huset 10 radialaksiale hydrauliske enheter med en kapasitet på 640 MW hver, som opererer med en designhøyde på 194 m. Den maksimale statiske høyden på demningen er 220 m. den er mye mindre.
Kapasiteten til dammens overløp er 13600 m/s, maksimalt registrert tilsig til stedet er 24400 m/s, overløpet under bygging bør øke den største utslippsstrømmen med 8000 m/s.
Nedstrøms for Sayano-Shushenskaya HPP er dens motregulator, Mainskaya HPP med en kapasitet på 321 MW, som organisatorisk er en del av Sayano-Shushenskaya vannkraftkompleks.
HPP-dammen danner et stort Sayano-Shushenskoye-reservoar med et totalt volum på 31,34 kubikkmeter. km (nyttig volum - 15,34 kubikk km) og et område på 621 kvadratkilometer. km. Vannet i magasinet er av høy kvalitet, noe som gjorde det mulig å organisere oppdrettsanlegg spesialisert på ørretoppdrett i nedstrøms vannkraftverket. Under opprettelsen av reservoaret ble 35,6 tusen hektar jordbruksland oversvømmet og 2717 bygninger ble flyttet. Sayano-Shushensky Biosphere Reserve ligger i området til reservoaret.
Sayano-Shushenskaya HPP ble designet av Lengydroproekt Institute.
Krasnoyarsk HPP
Krasnoyarsk vannkraftverk ligger ved Yenisei-elven, førti kilometer fra Krasnoyarsk, nær byen Divnogorsk i Krasnoyarsk-territoriet. Den nest største HPP i den russiske føderasjonen. Inkludert i Yenisei HPP-kaskaden.
Krasnoyarsk HPP ble designet av Lengydroproekt Institute.
Byggingen av vannkraftverket begynte i 1956 og ble avsluttet i 1972. Den første blokken til Krasnoyarsk vannkraftverk ble lansert 3. november 1967.
Strukturen til HPP-anlegg:
gravitasjonsbetongdam med lengde 1 065 m og høyde 124 m, består av en blinddam på venstre bredd 187,5 m lang, en dam - 225 m, en blindkanaldam - 60 m, en stasjonsdam - 360 m og en høyre bredd blinddam - 232,5 m. dammens kropp ble lagt 5,7 millioner m3 betong.
430 m langt vannkraftverk nær demningen.
Installasjoner for mottak og distribusjon av elektrisitet - 220 kV og 500 kV.
Skipsheis.
HPP-kapasitet - 6000 MW. Gjennomsnittlig årlig elektrisitetsproduksjon er 20,4 milliarder kWh. I HPP-bygningen er det installert 12 radialaksiale hydrauliske enheter med en kapasitet på 500 MW hver, som opererer med en designhøyde på 93 m. Den eneste skipsheisen i den russiske føderasjonen er bygget for passasje av skip.
Den vannkraftige dammen danner et stort Krasnoyarsk-reservoar. Arealet til reservoaret er omtrent 2000 km², de totale og nyttige volumene er henholdsvis 73,3 og 30,4 km². Reservoaret oversvømmet 120 tusen hektar med jordbruksland, under byggingen ble 13 750 bygninger flyttet.
Churchill Falls (HPP)
Churchill Falls er et avledningsvannkraftverk ved Churchill River i den kanadiske provinsen Newfoundland og Labrador, for å bli en del av den prosjekterte kaskaden av vannkraftverk på elven. En vannkraftstasjon (HPP) ble bygget på stedet for de 75 m høye Churchill Falls, som etter omleggingen av elven i 1970 ble drenert, det vil si at den ikke eksisterer som en foss det meste av året. Elven, fossen og vannkraftstasjonen er oppkalt etter den britiske statsministeren W. Churchill.
Fra 2009 har Churchill Falls HPP det nest største underjordiske kraftverket i verden etter Robert-Bourassa HPP i det nordlige Quebec, er det første vannkraftverket (HPP) i Nord-Amerika når det gjelder gjennomsnittlig årlig produksjon (35 TWh) og den andre inn Canada etter installert effekt (5 428 MW).
Byggingen av et vannkraftverk (HPP) ble startet 17. juli 1967 etter flere års planlegging, fullført 6. desember 1971. Reservoaret - med et samlet areal på 6 988 km2 og et volum på 28 km3 - ble ikke dannet av en demning, men av 88 avledningsdammer med en total lengde på mer enn 64 km, under byggingen av disse ble det brukt 20 millioner m3 jord. Den lengste av demningene er 6,1 km lang. Denne ordningen gjorde det mulig å øke nedslagsfeltet fra 60 000 km2 til 71 700 km2 og bringe den gjennomsnittlige årlige vannstrømmen i området til vannkraftkomplekset til 52 km3 (1 651 m/s).
Vannkraftverket (HPP) er laget i henhold til avledningsprinsippet med avledning av elven i området ved fossen. Den leveres med overløp med en gjennomstrømning på 1.390 m3/sek. Mos M3 Hovedhallen til HPP, som er underjordisk i henhold til prosjektet, er laget i et steinete arbeid på en dybde på 310 m. Dimensjonene til turbinhallen er 296 m lang, 25 m bred og 47 m høy. Totalt har den 11 vannkraftenheter med en total kapasitet på 5.428 MW. Hver av de radialt-aksiale turbinene, som opererer med en designhøyde på 312,4 m, har en masse på 73 tonn og en driftsfrekvens på 200 rpm. Generatorkraft M3 grøft 493,5 MW. Vannledningene til enhetene er laget i form av tilførselstunneler med en lengde på 427 m og en diameter på 6,1 m og overløp til generatorer med en høyde på 263 m og en diameter på 2,13 m.
Stasjonen eies av Churchill Falls (Labrador) corporation Ltd, en kontrollerende eierandel (65,8%) som eies av Nalcor, 34,2% av Hydro-Québec. Det er et anleggsutviklingsprosjekt som inkluderer bygging av nye demninger og ytterligere vannkraftverk (HPP), som skal gi en økning i nedbørfeltet og bringe den totale installerte effekten til 9 252 MW.
Hoover Dam
Hoover Dam, Hoover Dam, Hoover Dam (Eng. Hoover Dam, også kjent som Boulder Dam) er en unik hydraulisk struktur i USA, en betongdam med en høyde på 221 m og et vannkraftverk (HPP), bygget i de nedre delene av Colorado River. Ligger i Black Canyon, på grensen til statene Arizona og Nevada, 48 km sørøst for Las Vegas; danner en innsjø (reservoar) Mjød. Oppkalt etter USAs 31. president Herbert Hoover, 31. president USA som spilte en viktig rolle i konstruksjonen. Byggingen av demningen begynte i 1931 og ble avsluttet i 1936, to år før planen.
Demningen administreres av US Bureau of Reclamation, en avdeling av det amerikanske innenriksdepartementet. I 1981 ble demningen oppført i US National Register of Historic Places. Hoover Dam er en av de mest kjente attraksjonene i Las Vegas-området.
Et vannkraftverk (vannkraftverk, HPP) er
Introduksjon
Folk lærte for lenge siden å bruke energien til vann for å rotere pumpehjulene til møller, verktøymaskiner og sagbruk. Men etter hvert har vannkraftens andel av den totale energimengden mennesket har sunket. Dette skyldes den begrensede muligheten til å overføre vannenergi over lange avstander. Med ankomsten av den elektriske turbinen drevet av vann har vannkraften fått et nytt perspektiv.
Noen av de første vannkraftinstallasjonene med en kapasitet på bare noen få hundre watt ble bygget i 1876-1881 i Stangasse og Laufen (Tyskland) og i Grayside (England). Utviklingen av vannkraftverk og deres industrielle bruk er nært knyttet til problemet med å overføre elektrisitet over en avstand. Byggingen av en kraftoverføringslinje (170 km) fra Laufen vannkraftverk til Frankfurt am Main (Tyskland) for å levere elektrisitet.Den internasjonale elektrotekniske utstillingen (1891) åpnet store muligheter for utvikling av vannkraftverk. I 1892 ga et vannkraftverk bygget ved en foss i Bulach (Sveits) industristrøm, nesten samtidig i 1893 ble det bygget vannkraftverk i Gelschen (Sverige), ved Isar-elven (Tyskland) og i California (USA). I 1896 kom Niagara Hydroelectric Power Station (USA) med likestrøm i drift; i 1898 ga den strøm til Reinfeld vannkraftverk (Tyskland), og i 1901 begynte vannkraftgeneratorene til Jonat vannkraftverk (Frankrike) å bli lastet.
Overbevisende informasjon om verdens første vannkraftverk kan betraktes som informasjon om det første vannkraftverket i Kroatia i byen Sibenik (1885). En vekselstrømspenning på 230 kW ble brukt til bybelysning.
Den mest pålitelige er at den første vannkraftstasjonen i Russland var Berezovskaya (Zyryanovskaya) vannkraftverk, bygget i Rudny Altai ved Berezovka-elven (en sideelv til Bukhtarma-elven) i 1892. Det var en fireturbin med en total kapasitet på 200 kW. Den resulterende energien opplyste produksjonsanleggene, sørget for driften av telefonsentralen og matet elektriske pumper for å pumpe vann fra gruvesjakter.
Nygrinskaya HPP, som dukket opp i Irkutsk-provinsen ved Nygri-elven (en sideelv til Vacha-elven) i 1896, hevder også å være den første. Kraftutstyret til stasjonen besto av to turbiner med en felles horisontal aksel, som roterte tre 100 kW dynamoer. Primærspenningen ble konvertert av fire trefasestrømtransformatorer opp til 10 kV og overført via to høyspentlinjer til nabogruvene Negadanny og Ivanovsky. Ved gruvene ble spenningen transformert til 220 V. Takket være elektrisiteten fra Nygrinskaya HPP ble det installert elektriske heiser i gruvene. I tillegg ble gruven elektrifisert jernbane, som tjente til eksport av gråberg, som ble den første elektrifiserte jernbanen i Russland.
I 2012 gir vannkraft produksjon av opptil 21% av all elektrisitet i verden, den installerte kraftkapasiteten til vannkraftverk (HPPs) når 715 GW. Lederne innen vannkraftproduksjon i absolutte tall er: Kina, Canada, Brasil; og per innbygger - Norge, Island og Canada. Verdens største vannkraftverk er:
Three Gorges (Kina, Yangtse-elven) - 22,4 GW,
Itaipu (Brasil, Parana-elven) - 14 GW,
Guri (Venezuela, Caroni-elven) 10,3 GW,
Tucurui (Brasil, Tocantins-elven) - 8,3 GW,
Grand Coulee (USA, Columbia River) - 6,8 GW,
Sayano-Shushenskaya (Russland, Yenisei-elven) 6,4 GW,
Krasnoyarsk (Russland, Jenisej-elven) 6 GW,
Robert-Bourassa (Canada, La Grande-elven) 5,6 GW,
Churchill Falls (Canada, Churchill River) - 5,4 GW,
Fra og med 2011 er det 15 operative, under bygging og frosne hydrauliske kraftverk i Russland med over 1000 MW og mer enn hundre vannkraftverk med mindre kapasitet.
Samtidig, når det gjelder det økonomiske potensialet til vannkraftressurser, er Russland nummer to i verden (omtrent 852 milliarder kWh) etter Kina, men når det gjelder graden av deres utvikling - 20% - er det dårligere enn nesten alle utviklede land og mange utviklingsland. Graden av slitasje på utstyret til de fleste russiske vannkraftverk overstiger 40 %, og for noen HPP når dette tallet 70 %, noe som er assosiert med et systemisk problem for hele vannkraftindustrien og dens kroniske underfinansiering.
1. Hovedtyper av HPP
Elve- og damkraftverk
Demning; 2 - skodder; 3 - maksimalt overvannsnivå; 4 - minimum overvannsnivå; 5 - hydraulisk løft; 6 - søppelrist; 7 hydro generator; 8 - hydraulisk turbin; 9 - minimumsnivået til nedstrøms; 10 - maksimalt flomnivå
Dam HPPs
Bygget med høyere vanntrykk. I dette tilfellet er elven fullstendig blokkert av demningen, og bygningen til selve vannkraftverket ligger bak demningen, i dens nedre del. Vann, i dette tilfellet, tilføres turbinene gjennom spesielle trykktunneler, og ikke direkte, som i elvekraftverk.
Demning; 2 - ledning; 3 - stedet for høyspent elektrisk utstyr; 4 - byggingen av turbinhallen til HPP.
Avledede vannkraftverk:
Avledede vannkraftverk. Slike kraftverk bygges på steder der elvehellingen er stor. Den nødvendige konsentrasjonen av vann i denne typen HPP skapes ved avledning. Vann ledes fra elveleiet gjennom spesielle dreneringssystemer. Sistnevnte er rettet ut, og skråningen deres er mye mindre enn den gjennomsnittlige helningen til elven. Som et resultat tilføres vann direkte til kraftverksbygningen. Derivate HPP kan være av forskjellige typer - ikke-trykk eller med trykkavledning. Ved trykkavledning legges ledningen med stor langsgående fall. I et annet tilfelle, i begynnelsen av avledningen, opprettes en høyere demning på elven, og et reservoar opprettes - denne ordningen kalles også blandet avledning, siden begge metodene for å skape den nødvendige vannkonsentrasjonen brukes.
Ordning for en avledning vannkraftstasjon: 1 - dam; 2 vannheis; 3 - sump; 4 - avledningskanal; 5 - pool av daglig regulering; 6 - trykkbasseng; 7 - turbinrør; 8 - bryterutstyr; 9 - HPP-bygning; 10 - overløp; 11 - adkomstveier
Vannkraftverk:
Slike pumpekraftverk er i stand til å akkumulere den genererte elektrisiteten og sette den i drift ved toppbelastninger. Prinsippet for drift av slike kraftverk er som følger: i visse perioder (ikke toppbelastning) fungerer pumpede lagringsenheter som pumper fra eksterne energikilder og pumper vann inn i spesialutstyrte øvre bassenger. Når behovet melder seg, kommer vann fra dem inn i trykkrørledningen og driver turbinene.
Tidevannsvannkraftverk (TPPs):
En spesiell type vannkraftverk som bruker energien fra tidevannet, men faktisk den kinetiske energien til jordens rotasjon. Tidevannskraftverk bruker forskjellen i vannstand (vannstandssvingninger nær kysten kan nå 12 meter), som dannes ved høy- og lavvann. For å gjøre dette er kystbassenget atskilt med en lav demning, som holder tidevannet ved lavvann. Deretter slippes vannet ut, og det roterer de hydrauliske turbinene som kan fungere både i generatormodus og i pumpemodus (for å pumpe vann inn i reservoaret for påfølgende drift i fravær av tidevann).
. Prinsippet for drift av vannkraftverket. De viktigste strukturene og utstyret til vannkraftverk
Et vannkraftverk er et kompleks av strukturer og utstyr ved hjelp av hvilke energien til vannstrømmen omdannes til elektrisk energi.
Vannkraftverk er en integrert del av et vannkraftkompleks - et kompleks av hydrauliske strukturer designet for å bruke vannressurser i den nasjonale økonomiens interesse: generere elektrisitet, vanning, vannforsyning, forbedre navigasjonsforholdene, flombeskyttelse, fiskeoppdrett, etc.
Kraften til den hydrauliske strømmen avhenger av strømmen og trykket. Strømningshastigheten til vannet i elven varierer langs dens lengde med endring i tverrsnittet av kanalen og den hydrauliske helningen. For å konsentrere kraften og konsentrere trykket fra elven på et hvilket som helst sted, bygges hydrauliske strukturer: en demning, en avledningskanal.
Spillveisanlegg omgår vann fra oppstrøms til nedstrøms for å unngå overskridelse av maksimal dimensjonert vannstand i flomperioden, dumpe is, slam mv.
Hvis elven er navigerbar, er sluser (skipheiser) med innfartskanaler ved siden av demningen for passasje av skip og flåter gjennom vannkraftkomplekset, omlasting av varer og overføring av passasjerer fra vann til landtransport, etc.
For å sikre valg og forsyning av vann til ikke-energiforbrukere, inkluderer vannkraftkomplekset vanninntaksanlegg og pumpestasjoner.
Fiskerianlegg er fiskepassasjer og fiskeheiser for å føre verdifulle fiskearter gjennom vannkraftanlegget til permanente gyteplasser, fiskevernanlegg og anlegg for kunstig fiskeoppdrett. Noen ganger føres fisk gjennom sluser i ferd med å låse skip.
For å koble gjenstandene til vannkraftkomplekset med hverandre, for å koble dem med nettverket av statlige veier og jernbaner, samt for å passere disse veiene gjennom strukturene til det vannkraftige komplekset, bygges transportanlegg: broer, veier, etc.
For å generere elektrisitet og distribuere den til forbrukerne, inkluderer vannkraftkomplekset ulike energianlegg. Disse inkluderer: vanninntak og ledninger som bringer vann fra oppstrøms til turbinene og avleder vann til nedstrøms; bygging av vannkraftverk med hydroturbiner, hydrogeneratorer og transformatorer; hjelpemekanisk utstyr og heise- og transportutstyr; Fjernkontroll; åpne koblingsanlegg designet for å motta og distribuere energi.
Prinsippet for drift av et vannkraftverk er som følger: dammen danner et reservoar som gir et konstant vanntrykk. Vann kommer inn i vanninntaket og passerer gjennom trykkledningen og roterer hydroturbinen, som driver hydrogeneratoren. Utgangsspenningen til hydrogeneratorer økes av transformatorer for overføring til distribusjonsstasjoner og deretter til forbrukere.
Trykket skapes av konsentrasjonen av fallet av elven i den brukte delen ved en demning, eller ved en avledning, eller av en demning og en avledning sammen. Avledning i vannteknikk er et sett med strukturer som drenerer vann fra en elv, reservoar eller annen vannmasse, transporterer det til stasjonsnoden til et vannkraftverk, en pumpestasjon, og også drenerer vann fra dem. Skille avledning trykkløs og trykk. Trykkavledning - en rørledning, en trykktunnel, brukes når svingninger i vannstanden på stedet for inntak eller utslipp er betydelige. Ved små nivåsvingninger kan både trykk- og ikke-trykkavledning brukes. Typen avledning velges under hensyntagen til områdets naturlige forhold på grunnlag av en teknisk og økonomisk beregning. Lengden på moderne avledningsledninger når flere titalls kilometer, gjennomstrømningskapasiteten er mer enn 2000 m 3 /sek. Hovedkraftutstyret er plassert i HPP-bygningen: i motorrommet til kraftverket - hydrauliske enheter, hjelpeutstyr, automatiske kontroll- og overvåkingsenheter; i den sentrale kontrollposten, operatør-ekspeditørkonsollen eller den automatiske operatøren av vannkraftverket. Transformatorstasjonen er plassert både inne i HPP-bygget, og i separate bygg eller i åpne områder. Distribusjonsenheter er ofte plassert i et åpent område. Bygget kan deles i seksjoner med en eller flere enheter og hjelpeutstyr, atskilt fra tilstøtende deler av bygget. En monteringsplass opprettes ved kraftverksbygningen eller inne i den for montering og reparasjon av diverse utstyr og for tilleggsvedlikehold. I henhold til den installerte kapasiteten skilles kraftig (over 250 MW), medium (opptil 25 MW) og liten (opptil 5 MW). Kraften til HPP avhenger av trykkhøyden (forskjellen mellom nivåene til øvre og nedre vannstrøm Q (m 3 / s)), brukt i hydroturbiner, og effektiviteten til hydroenheten.
I henhold til maksimalt brukt trykk er HPP delt inn i høyt trykk (mer enn 60 m), middels trykk (fra 25 til 60 m) og lavt trykk (fra 3 til 25 m). På flate elver overstiger hoder sjelden 100 m; under fjellforhold kan hoder opp til 300 m eller mer skapes ved hjelp av en demning, og opptil 1500 m ved hjelp av avledning.
En av de viktigste komponentene i vannkraftverk er vannkraftgeneratorer og hydroturbiner.
Hydroturbiner.
Den hydrauliske turbinen konverterer energien til vann som strømmer under trykk til mekanisk energi for akselrotasjon.
I henhold til driftsprinsippet er hydroturbiner delt inn i jet (trykkstråle) og aktiv (fri jet). Vann kommer inn i pumpehjulet enten gjennom dyser (i aktive hydrauliske turbiner) eller gjennom en ledevinge (i jethydrauliske turbiner).
Den vanligste typen aktiv hydroturbin er bøtteturbin. Pelton-turbiner er strukturelt svært forskjellige fra de vanligste jet-turbinene (radial-aksial, roterende blad), der impelleren er i vannstrømmen. I skuffeturbiner tilføres vann gjennom dyser tangentielt til en sirkel som går gjennom midten av skuffen. Vann, som passerer gjennom dysen, danner en jet som flyr i høy hastighet og treffer turbinbladet, hvoretter hjulet snur seg og utfører arbeid. Etter avbøyning av ett blad, erstattes et annet under strålen. Prosessen med å bruke jetenergien foregår ved atmosfærisk trykk, og energiproduksjonen utføres kun på bekostning av den kinetiske energien til vannet. Turbinbladene er bikonkave med et skarpt blad i midten; bladets oppgave er å dele vannstrømmen for å utnytte energien bedre. Pelton hydrauliske turbiner brukes ved høyder over 200 meter (oftest 300-500 meter eller mer), ved strømningshastigheter opp til 100 m³/sek. Effekten til de største bøtteturbinene kan nå 200-250 MW eller mer. Ved høyder opp til 700 meter konkurrerer skuffeturbiner med radialaksiale, ved høye høyder har bruken ikke noe alternativ. Som regel bygges HPP med bøtteturbiner i henhold til avledningsordningen, siden det er problematisk å oppnå så betydelige trykk ved hjelp av en demning. Fordelene med bøtteturbiner er muligheten for å bruke svært høye fallhøyder, samt lave vannstrømningshastigheter. Ulempene med turbinen er ineffektivitet ved lave trykk, manglende evne til å bruke den som pumpe, og høye krav til kvaliteten på det tilførte vannet.
Radial-aksial turbin (Francis turbin) - jetturbin. I pumpehjulet til turbiner av denne typen beveger strømmen seg først radialt (fra periferien til sentrum), og deretter i aksial retning (til utløpet). De brukes ved hode opp til 600 m. Effekt opp til 640 MW.
Den største fordelen med turbiner av denne typen er den høyeste optimale effektiviteten av alle eksisterende typer. Ulempen er en mindre flat driftskarakteristikk enn en Kaplanturbin.
Kaplan turbin- en jetturbin, hvis blader kan rotere rundt sin akse samtidig, på grunn av hvilken kraften reguleres. Kraften kan også justeres ved hjelp av bladene til føringsanordningen. Bladene til en hydraulisk turbin kan være plassert både vinkelrett på sin akse og i en vinkel. Vannstrømmen i en roterende bladturbin beveger seg langs sin akse. Aksen til turbinen kan plasseres både vertikalt og horisontalt. Med en vertikal akse blir strømmen, før den kommer inn i arbeidskammeret til turbinen, vridd i et spiralkammer, og deretter rettet ut med en kledning. Dette er nødvendig for en jevn tilførsel av vann til turbinbladene, og derfor for å redusere slitasjen. Den brukes hovedsakelig i vannkraftverk med middels trykk.
Diagonal turbin- jetturbin brukt ved middels og høyt trykk. Diagonalturbinen er en roterende bladturbin, hvis blader er plassert i en spiss (45-60°) vinkel til turbinens rotasjonsakse. Dette arrangementet av bladene lar deg øke antallet (opptil 10-12 stykker) og bruke turbinen ved høyere trykk. Diagonalturbiner brukes ved høyder fra 30 til 200 meter, konkurrerer ved lave fallhøyder med klassiske Kaplanturbiner, og ved høye høyder med radialaksiale turbiner. Sammenlignet med sistnevnte har diagonalturbiner noe høyere effektivitet, men er strukturelt mer komplekse og mer utsatt for slitasje.
hydro generator- en elektrisk maskin konstruert for å generere elektrisitet ved et vannkraftverk. Vanligvis er en hydrogenerator en elektrisk maskin med synkron fremspringende pol av vertikal design, drevet av en hydroturbin, selv om det også finnes horisontale hydrogeneratorer (inkludert kapselhydrogeneratorer).
Hydrogeneratorer har en relativt lav hastighet (opptil 500 rpm) og en ganske stor diameter (opptil 20 m), som først og fremst bestemmer den vertikale utformingen av de fleste hydrogeneratorer, siden det med en horisontal design blir umulig å gi den nødvendige mekaniske styrken og stivheten til deres strukturelle elementer.
Pumpekraftverk bruker reversible hydrogeneratorer (hydrogeneratorer-motorer), som både kan generere elektrisk energi og forbruke den. De skiller seg fra konvensjonelle hydrogeneratorer i den spesielle utformingen av trykklageret, som lar rotoren rotere i begge retninger.
Hydrogeneratorer for vannkraftverk er spesialdesignet i henhold til hastigheten og kraften til vannturbinene de er beregnet for. Hydrogeneratorer for stor enhetskraft er vanligvis installert vertikalt på trykklager med passende styrelager. De er vanligvis trefasede og er designet for standard frekvens. Luftkjølesystemet er lukket, med luft-til-vann varmevekslere.
3. Fordeler og ulemper med HPP
De viktigste fordelene med vannkraft er åpenbare. Naturligvis er hovedfordelen med vannressurser deres fornybarhet: vannforsyningen er praktisk talt uuttømmelig. Samtidig er vannressurser betydelig foran andre typer fornybare energikilder i utvikling og er i stand til å gi energi til store byer og hele regioner.
I tillegg er det ganske enkelt å bruke denne energikilden, noe den lange historien til vannkraft viser. For eksempel kan vannkraftgeneratorer slås på eller av avhengig av etterspørselen.
Samtidig er spørsmålet om vannkraftens innvirkning på miljøet ganske kontroversielt. På den ene siden fører ikke driften av vannkraftverk til forurensning av naturen med skadelige stoffer, i motsetning til CO 2 -utslipp fra termiske kraftverk og mulige ulykker ved kjernekraftverk, som kan få globale katastrofale konsekvenser.
Men samtidig krever dannelsen av reservoarer oversvømmelse av store områder, ofte fruktbare, og dette forårsaker negative endringer i naturen. Demninger blokkerer ofte veien for fisk til å gyte, forstyrrer den naturlige strømmen av elver, fører til utvikling av stillestående prosesser, reduserer evnen til å "selvrense", og endrer derfor vannkvaliteten dramatisk.
Kostnaden for energi produsert ved vannkraftverk er mye lavere enn ved kjernekraftverk og termiske kraftverk, og de er i stand til raskt å nå driftseffektmodus etter at de er slått på, men konstruksjonen deres er dyrere.
Moderne teknologier for produksjon av vannkraft lar deg få en ganske høy effektivitet. Noen ganger er den dobbelt så høy som for konvensjonelle termiske kraftverk. På mange måter er denne effektiviteten sikret av funksjonene til utstyret til vannkraftverk. Den er veldig pålitelig og enkel å bruke.
I tillegg har alt utstyret som brukes en annen viktig fordel. Dette er en lang levetid, som forklares av fraværet av varme i produksjonsprosessen. Og veldig ofte trenger du ikke å bytte utstyr, sammenbrudd skjer ekstremt sjelden. Minimumslevetiden til et vannkraftverk er omtrent femti år. Og i viddene til det tidligere Sovjetunionen fungerer stasjoner bygget på tjue- eller trettitallet av forrige århundre vellykket. Vannkraftverk styres gjennom et sentralt knutepunkt, og som et resultat er det i de fleste tilfeller få mennesker som jobber der.
Konklusjon
vannkraftturbin kostpris energi
Potensialet for vannkraft kan bestemmes ved å summere opp alle elvestrømmene som finnes på planeten. Beregninger viste at verdenspotensialet er lik femti milliarder kilowatt per år. Men dette svært imponerende tallet er bare en fjerdedel av mengden nedbør som faller årlig over hele verden.
Tatt i betraktning forholdene i hver spesifikke region og tilstanden til verdens elver, er det faktiske potensialet til vannressurser fra to til tre milliarder kilowatt. Disse tallene tilsvarer en årlig kraftproduksjon på 10 000 til 20 000 milliarder kilowatt i timen.
For å forstå potensialet til vannkraft, uttrykt av disse tallene, er det nødvendig å sammenligne de oppnådde dataene med indikatorene for oljetermiske kraftverk. For å generere denne mengden elektrisitet, ville oljefyrte stasjoner kreve rundt førti millioner fat olje hver dag.
Uten tvil bør vannkraft i fremtiden ikke ha en negativ innvirkning på miljøet eller redusere det til et minimum. Samtidig er det nødvendig å oppnå maksimal utnyttelse av vannressurser.
Dette er forstått av mange spesialister, og derfor er problemet med å bevare det naturlige miljøet under aktiv hydraulisk konstruksjon mer relevant enn noen gang. For tiden er en nøyaktig prognose for mulige konsekvenser av bygging av hydrotekniske anlegg spesielt viktig. Den skal svare på mange spørsmål angående muligheten for å dempe og overvinne uønskede miljøsituasjoner som kan oppstå under bygging. I tillegg kreves det en komparativ vurdering av miljøeffektiviteten til fremtidige vannkraftanlegg. Riktignok er implementeringen av slike planer fortsatt langt unna, siden utviklingen av metoder for å bestemme miljøenergipotensialet i dag ikke blir utført.
Liste over kilder
1. Neporozjny P.S., Obrezkov V.I.; "Introduksjon til spesialiteten: vannkraft." utg. Moskva, 1982
Drobnis V.F. "Hydraulikk og hydrauliske maskiner", red. Moskva, 1987
vannkraftverk
Vannkraftverk (HPP)- et kraftverk som bruker energien til en vannstrøm som energikilde. Vannkraftverk bygges vanligvis på elver ved å bygge demninger og reservoarer.
For effektiv produksjon av elektrisitet ved vannkraftverk er to hovedfaktorer nødvendige: en garantert vannforsyning hele året og mulige store elveskråninger, som favoriserer en canyonlignende topografi for vannkonstruksjon.
Egendommer
Prinsipp for operasjon
Prinsippet for drift av et vannkraftverk er ganske enkelt. En kjede av hydrauliske strukturer gir det nødvendige trykket av vann som strømmer til bladene til en hydraulisk turbin, som driver generatorer som genererer elektrisitet.
De største vannkraftverkene i verden
| Navn | Makt, GW |
Gjennomsnittlig årlig produksjon, milliarder kWh |
Eieren | Geografi |
|---|---|---|---|---|
| tre kløfter | 22,40 | 100,00 | R. Yangtze, Sandouping, Kina | |
| Itaipu | 14,00 | 100,00 | Itaipu Binacional | R. Parana , Foz do Iguacu , Brasil / Paraguay |
| Guri | 10,30 | 40,00 | R. Caroni, Venezuela | |
| Churchill Falls | 5,43 | 35,00 | Newfoundland og Labrador Hydro | R. Churchill, Canada |
| Tucurui | 8,30 | 21,00 | Eletrobras | R. Tocantins, Brasil |
Vannkraftverk i Russland
Fra og med 2009 har Russland 15 vannkraftverk over 1000 MW (i drift, ferdigstillelse eller under bygging), og mer enn hundre vannkraftverk med mindre kapasitet.
De største vannkraftverkene i Russland
| Navn | Makt, GW |
Gjennomsnittlig årlig produksjon, milliarder kWh |
Eieren | Geografi |
|---|---|---|---|---|
| Sayano-Shushenskaya HPP | 2,56 (6,40) | 23,50 | JSC RusHydro | R. Yenisei, Sayanogorsk |
| Krasnoyarsk HPP | 6,00 | 20,40 | OJSC Krasnoyarskaya HPP | R. Jenisej, Divnogorsk |
| Bratsk HPP | 4,52 | 22,60 | OAO Irkutskenergo, RFBR | R. Angara, Bratsk |
| Ust-Ilimskaya HPP | 3,84 | 21,70 | OAO Irkutskenergo, RFBR | R. Angara, Ust-Ilimsk |
| Boguchanskaya HPP | 3,00 | 17,60 | OAO Boguchanskaya HPP, OAO RusHydro | R. Angara, Kodinsk |
| Volzhskaya HPP | 2,58 | 12,30 | JSC RusHydro | R. Volga, Volzhsky |
| Zhigulevskaya HPP | 2,32 | 10,50 | JSC RusHydro | R. Volga, Zhigulevsk |
| Bureyskaya HPP | 2,01 | 7,10 | JSC RusHydro | R. Bureya, pos. Talakan |
| Cheboksary HPP | 1,40 (0,8) | 3,31 (2,2) | JSC RusHydro | R. Volga, Novocheboksarsk |
| Saratov HPP | 1,36 | 5,7 | JSC RusHydro | R. Volga, Balakovo |
| Zeya HPP | 1,33 | 4,91 | JSC RusHydro | R. Zeya, Zeya |
| Nizhnekamsk HPP | 1,25 (0,45) | 2,67 (1,8) | OJSC "Generation Company", OJSC "Tatenergo" | R. Kama, Naberezhnye Chelny |
| Zagorsk PSP | 1,20 | 1,95 | JSC RusHydro | R. Kunya, pos. Bogorodskoe |
| Votkinskaya HPP | 1,02 | 2,60 | JSC RusHydro | R. Kama, Tsjaikovskij |
| Chirkeyskaya HPP | 1,00 | 2,47 | JSC RusHydro | R. Sulak, landsbyen Dubki |
Merknader:
Andre vannkraftverk i Russland
Bakgrunn for utviklingen av vannteknikk i Russland
I den sovjetiske perioden med energiutvikling ble det lagt vekt på den spesielle rollen til den enhetlige nasjonale økonomiske planen for elektrifisering av landet - GOELRO, som ble godkjent 22. desember 1920. Denne dagen ble erklært en profesjonell ferie i USSR - Power Engineer's Day. Kapittelet i planen viet vannkraft ble kalt "Elektrifisering og vannenergi". Den påpekte at vannkraftverk kan være økonomisk fordelaktige, hovedsakelig ved kompleks bruk: for å generere elektrisitet, forbedre navigasjonsforholdene eller landgjenvinning. Det ble antatt at det innen 10-15 år ville være mulig å bygge vannkraftverk i landet med en total kapasitet på 21.254 tusen hestekrefter (omtrent 15 millioner kW), inkludert i den europeiske delen av Russland - med en kapasitet på 7394, i Turkestan - 3020, i Sibir - 10 840 tusen hk Bygging av HPP-er med en kapasitet på 950 000 kW var planlagt de neste 10 årene, men i fremtiden var det planlagt å bygge ti HPP-er med en total arbeidskapasitet på de første trinnene på 535 000 kW.
Selv om allerede et år før, i 1919, anerkjente Council of Labor and Defense byggingen av Volkhov og Svir vannkraftstasjoner som gjenstander av forsvarsmessig betydning. Samme år begynte forberedelsene for byggingen av Volkhovskaya HPP, det første av vannkraftverkene bygget i henhold til GOELRO-planen.
Selv før byggingen av Volkhovskaya HPP hadde Russland imidlertid en ganske rik erfaring med industriell hydraulisk konstruksjon, hovedsakelig av private selskaper og konsesjoner. Informasjon om disse HPP-ene bygget i Russland i løpet av det siste tiåret av 1800-tallet og de første 20 årene av 1900-tallet er ganske spredt, motstridende og krever spesiell historisk forskning.
Den mest pålitelige er at den første vannkraftstasjonen i Russland var Berezovskaya (Zyryanovskaya) vannkraftverk, bygget i Rudny Altai ved Berezovka-elven (en sideelv til Bukhtarma-elven) i 1892. Det var en fire-turbin med en total kapasitet på 200 kW og var ment å gi strøm til gruvedrenering fra Zyryanovsky-gruven.
Nygrinskaya HPP, som dukket opp i Irkutsk-provinsen ved Nygri-elven (en sideelv til Vacha-elven) i 1896, hevder også å være den første. Kraftutstyret til stasjonen besto av to turbiner med en felles horisontal aksel, som roterte tre 100 kW dynamoer. Primærspenningen ble konvertert av fire trefasestrømtransformatorer opp til 10 kV og overført via to høyspentlinjer til nabogruver. Dette var de første høyspentledningene i Russland. Den ene linjen (9 km lang) ble lagt gjennom goltsyen til Negadanny-gruven, den andre (14 km) - opp Nygri-dalen til munningen av Sukhoi Log-kilden, der Ivanovsky-gruven opererte i disse årene. Ved gruvene ble spenningen transformert til 220 V. Takket være elektrisiteten fra Nygrinskaya HPP ble det installert elektriske heiser i gruvene. I tillegg ble gruvejernbanen elektrifisert, som tjente til eksport av gråberg, som ble den første elektrifiserte jernbanen i Russland.
Fordeler
- bruk av fornybar energi.
- veldig billig strøm.
- arbeid er ikke ledsaget av skadelige utslipp til atmosfæren.
- rask (i forhold til CHP/TPP) tilgang til driftseffektmodus etter at stasjonen er slått på.
Feil
- oversvømmelse av dyrkbar mark
- bygging utføres kun der det er store reserver av vannenergi
- på fjell er elver farlige på grunn av områdenes høye seismisitet
- reduserte og uregulerte vannutslipp fra reservoarer i 10-15 dager (opp til deres fravær), fører til restrukturering av unike flomsletten-økosystemer i hele elveleiet, som et resultat, elveforurensning, reduksjon i næringskjeder, en reduksjon i antall fisk , eliminering av virvelløse vannlevende dyr, en økt aggressivitet av midgekomponenter (mygg) på grunn av underernæring i larvestadiene, forsvinningen av hekkeplasser for mange arter av trekkfugler, utilstrekkelig fuktighet i flommarksjorden, negative plantesuksjoner (utarming av fytomasse), og en reduksjon i strømmen av næringsstoffer til havene.
Store ulykker og hendelser
Notater
se også
| vannkraftverk i Wiktionary | |
| vannkraftverk på Wikimedia Commons |
Lenker
- Kart over de største vannkraftverkene i Russland (GIF, 2003-data)
| Industrier | |
|---|---|
| Kraftindustri | Nukleær (NPP) | Vind (WPP) | Vannkraft (HPP) | Termisk (TPP) | Geotermisk | Hydrogen | Solenergi | Bølge | Tidevann (PES) |
| Brensel | Gass | Olje | Torv | Kull | Oljeraffineri | gassbehandling |
| Jernholdig metallurgi | Utvinning av malmråvarer | Gruvedrift av ikke-metalliske råvarer | Produksjon av jernholdige metaller | Rørproduksjon | Produksjon av elektroferrolegeringer | Cola | Sekundær bearbeiding av jernholdige metaller | Maskinvareproduksjon |
| Ikke-jernholdig metallurgi | Produksjon: aluminium | alumina | fluorsalter | nikkel | kobber | føre | sink | tinn | kobolt | antimon | wolfram | molybden | kvikksølv | titan | magnesium | sekundære ikke-jernholdige metaller | sjeldne metaller | Industri av harde legeringer av ildfaste og varmebestandige metaller | Utvinning og anrikning av malmer av sjeldne metaller |
| Engineering og metallbearbeiding |
Tung | Jernbane | Skipsbygging | Skipsreparasjon | Luftfart | Reparasjon av fly | Rakett | Traktor | Bilindustri | Maskinverktøy | Kjemisk | Landbruk | Elektroteknisk | Instrumentering | Nøyaktig | Metallbearbeiding |
| Kjemisk | Gruvedrift og kjemisk | Grunnleggende kjemi | Maling og lakk | Kjemisk industri for husholdninger | Brusproduksjon | Gjødselproduksjon | Produksjon av kjemiske fibre og tråder | Produksjon av syntetisk harpiks |
| Kjemisk-farmasøytisk | |
| petrokjemisk | Dekk | Gummi-asbest |
| Oljeraffineri | |
| Lesnaya (komplekser) |
Skog | Trebearbeiding (sagbruk, treplater, møbler) | Masse og papir | Trekjemikalier |
| byggematerialer | Sement | Armert betong og betongkonstruksjoner | Veggmaterialer | ikke-metalliske byggematerialer |
| Glass | |
| Porselens-fajanse | |
| Lys | Tekstil | Sying | Garveri | Pels | sko |
| Tekstil | Bomull | Ull | Lin | Silke | Syntetiske og kunstige stoffer | Hamp-jute |
| mat | Sukker | Bakeri | Oljefett | Smør og ost | Fisk | Meieri | Kjøtt | Godteri | Alkohol | Makaroni | Brygging og brus | Vingård | Melkvern | Hermetikk | Tobakk | Salt | frukt og grønnsaker |
| Energi struktur etter produkter og bransjer |
|||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Kraftindustri: elektrisitet |
| ||||||||||||||||||||||||||