Scurtă descriere a funcționării unei centrale hidroelectrice. Exploatarea hidrocentralei Geografie

Centralele hidroelectrice fac parte din complexele hidroelectrice. O unitate hidraulică este un complex de structuri hidraulice care asigură utilizarea resurselor de apă pentru a obține energie electrica, alimentarea cu apă, irigații, precum și protecția împotriva inundațiilor, îmbunătățirea condițiilor de navigație, piscicultură, recreere etc.

Compoziția și scopul structurilor centralelor hidroelectrice. Dacă obiectivul principal al creării unui complex hidroelectric este generarea de energie electrică, atunci se numește de obicei o centrală hidroelectrică sau o instalație hidroenergetică. Complexul de structuri complexe hidroelectrice include structuri principale și auxiliare. Pentru a asigura lucrările de construcție și instalare, în perioada de construcție se ridică structuri temporare.

În funcție de funcțiile îndeplinite, structurile principale sunt împărțite în:

Structuri de reținere și drenare a apei, destinat, în funcție de proiectarea centralei hidroelectrice, să creeze un rezervor, în totalitate sau parțial din presiunea hidrocentralei, trecerea costurilor de exploatare în bazinul inferior, inclusiv inundații (inclusiv baraje și deversoare de diferite tipuri) , precum și pentru evacuarea gheții, nămolului, spălarea sedimentelor (inclusiv în aceste scopuri în unele cazuri dispozitive speciale). Pe râurile cu apă mare, debitele maxime de inundații pot atinge 100 mii m3/s sau mai mult. Astfel, la cea mai mare centrală hidroelectrică din lume, „Trei Chei” de pe râu. Instalațiile hidroelectrice Yangtze (China) sunt proiectate pentru a face față unei viituri de proiectare maxime de 102,5 mii m3/s în timpul FPU, la CHE Cheboksary de pe Volga debitul maxim de proiectare cu o probabilitate de 0,01% este de 48 mii m3/s, la hidrocentrala Nipru - 25,9 mii mc/s.

Structuri energetice concepute pentru a genera energie electrică și a o furniza sistemului energetic și inclusiv prize de apă; conducte de apă care furnizează apă de la piscina superioară la turbinele hidraulice din clădirea centralei hidroelectrice și deversarea apei din clădirea centralei hidroelectrice în rezervorul inferior; cladiri hidrocentrale cu echipamente de putere (turbine hidraulice, hidrogeneratoare, transformatoare etc.), echipamente mecanice, de manipulare, auxiliare, sistem de control; dispozitive de distribuție deschise (ORU) sau închise (ZRU) pentru primirea și distribuirea energiei electrice în sistemul electric, precum și oprirea de urgență a liniilor electrice.

Structuri de transport maritim și lemn-rafting concepute pentru trecerea navelor și plutelor printr-un sistem hidraulic și incluzând ecluze, ascensoare pentru nave cu canale de apropiere și de evacuare, nave cu plută etc.

Prize de apa pentru irigatii, alimentare cu apa, asigurarea necesarului de alimentare cu apa si inclusiv prize de apa, statii de pompare etc.

Pasaje pentru pești și structuri de protecție a peștilor concepute pentru a permite speciilor migratoare de pești să treacă în spațiile de depunere a icrelor din bazinul superior și în direcția opusă, inclusiv pasaje pentru pești și ascensoare pentru pești.

Structuri de transport concepute pentru a conecta structurile de canalizare între ele, precum și pentru a trece prin acestea drumuri și căi ferate, inclusiv poduri, autostrăzi și căi ferate etc.

În funcție de condițiile naturale ale amplasamentului în care se află complexul hidroelectric (hidrologic, topografic, geologic, climatic), de schema de generare a presiunii și de tipul de centrală hidroelectrică, unele dintre principalele structuri ale complexului hidroelectric pot fi combinate cu unul pe altul (de exemplu, clădiri deversor ale unei centrale hidroelectrice, în care clădirea centralei hidroelectrice este combinată cu un deversor).

Structurile auxiliare sunt concepute pentru a asigura condițiile necesare pentru funcționarea normală a instalației de apă și munca personalului de întreținere și includ clădiri administrative, alimentare cu apă, sisteme de canalizare etc.

Structurile temporare necesare pentru lucrările de construcție și instalare pot fi împărțite în două grupe.

Prima grupă include structurile care asigură trecerea debitelor râurilor în timpul construcției, ocolind gropile și structurile în construcție și protejându-le de inundații și incluzând canale de construcție, conducte, tuneluri, buiandrug, sisteme de deshidratare etc.

A doua grupă include întreprinderile auxiliare de producție, inclusiv fabricile de betoane cu depozite de ciment, agregate de beton, armături, ateliere de prelucrare a lemnului și ateliere mecanice, baze de mecanizare și autotransport, depozite, drumuri temporare, sisteme temporare de alimentare cu energie, comunicații, alimentare cu apă etc.

În multe cazuri, o parte din structurile temporare după finalizarea construcției este utilizată în timpul funcționării centralei hidroelectrice. Astfel, din structurile primului grup, canalele și tunelurile de construcție pot fi incluse în întregime sau parțial în deversorurile sau conductele de apă ale unei centrale hidroelectrice, iar buiandrugurile în baraje.

Structurile celei de-a doua grupe pot fi folosite integral sau parțial ca infrastructură inițială a complexelor teritoriale de producție bazate pe hidrocentrale.

Pentru a asigura funcționarea fiabilă și durabilă a centralelor hidroelectrice în condiții de funcționare, ținând cont de utilizarea complexă, obținerea unui efect economic maxim prin reducerea costurilor, reducerea timpului de construcție și accelerarea punerii în funcțiune a unităților hidraulice, alegerea unui aspect rațional și a tipurilor de structuri, pe baza condițiilor naturale și a parametrilor rezervorului, este importantă și centralele hidroelectrice, modurile de funcționare.

Luând în considerare timpul îndelungat de construcție a hidrocentralelor mari, ajungând la 5-10 ani, de obicei este planificată ridicarea structurilor și punerea în funcțiune a unităților hidraulice în cozi cu structuri neterminate și presiuni reduse, crescând astfel eficiența economică.

HPP-urile și PSPP-urile sunt împărțite în:

Conform metodei de creare a presiunii, pe baza scheme de circuite utilizarea energiei hidraulice la hidrocentrale, amplasarea clădirii hidrocentralei ca parte a structurilor: hidrocentrală cu clădiri în albia râului; Centrală hidroelectrică cu clădiri de baraje; hidrocentrale de deviere.

După capacitatea instalată (pentru centralele cu acumulare prin pompare prin putere în modul generator) pentru: putere mare - mai mult de 1000 MW, putere medie de la 30 la 1000 MW, putere mică - mai puțin de 30 MW.

După presiune (maxim): presiune înaltă – peste 300 m, presiune medie – de la 30–50 până la 300 m, presiune joasă – mai mică de 30–50 m.

Centralele hidroelectrice cu clădiri la curs de apă sunt utilizate de obicei pe râuri de câmpie pe fundații moi și stâncoase cu presiuni de până la 50 m și se caracterizează prin faptul că clădirile centralei hidroelectrice fac parte din frontul de presiune și percep presiunea apei din partea din amonte. Complexul de structuri de centrale hidroelectrice include de obicei structuri din beton, inclusiv clădirea centralei hidroelectrice, barajul deversorului și ecluza de transport și baraje de pământ, care formează cea mai mare parte a frontului de presiune. În multe cazuri, clădirile centralelor hidroelectrice la cursul râului sunt construite în combinație cu deversoruri. Utilizarea clădirilor combinate la cursul râului la hidrocentralele Kievskaya, Kanevskaya, Nistru (Ucraina), Plyavinskaya (Letonia), Saratovskaya (Rusia) și o serie de altele a făcut posibilă abandonarea barajelor de deversor de beton, reducerea frontului a structurilor din beton și obținerea unor economii semnificative. Alegerea amenajării generale a structurilor centralelor hidroelectrice cu clădiri la cursul râului utilizate pe râurile cu apă mare, unde debitele estimate de inundații în perioada de construcție pot ajunge la 10–20 mii m3/s, este influențată semnificativ de schema de curgere a râului în perioada de construcție.

În funcție de amplasarea structurilor de beton ale centralei hidroelectrice, se disting următoarele configurații (Fig. 4.1):

Dispoziție de coastă și câmpie inundabilă.

Astfel de amenajări se remarcă prin faptul că principalele structuri din beton (clădirea centralei hidroelectrice, barajul deversorului etc.) sunt situate în afara albiei râului, groapa lor este împrejmuită cu buiandrug, iar în timpul construcției, costurile de construcție, inclusiv inundațiile, sunt efectuate de-a lungul albiei râului. La ridicarea structurilor din beton, canalul este blocat de un baraj orb, cel mai adesea unul de pământ, iar debitul râului este trecut prin structurile din beton. Cu un aspect de coastă, înălțimea buiandrugurilor este mai mică, iar atunci când groapa este situată într-o secțiune a coastei care nu este inundată de inundații în timpul perioadei de construcție, nu este deloc necesară instalarea de buiandrugi. Un dezavantaj semnificativ al aspectului de coastă este necesitatea de a efectua volume mari de lucrări de excavare pentru excavarea solului în canalele de groapă, de intrare și de evacuare. Cu o dispunere de luncă, groapa structurilor din beton este amplasată în lunca mai aproape de albie, ceea ce duce, pe de o parte, la creșterea înălțimii buiandrugurilor care înconjoară groapa și, pe de altă parte, la o scădere. în volumul lucrărilor de excavare.

Aspect canal. Cu acest aranjament, în albia râului sunt amplasate structuri de beton. În acest caz, se folosesc următoarele scheme de construcție:

Într-o groapă, împrejmuită cu buiandrug, cu cheltuieli de construcție trecând printr-un canal făcut în mal.

În două (rar trei) etape, când o parte a canalului este împrejmuită cu buiandrug și structuri de beton ale primei etape sunt ridicate în acesta, iar costurile de construcție sunt trecute prin cealaltă parte a canalului. Când sunt ridicate structurile din prima etapă, curgerile râului sunt trecute prin ele, iar cealaltă parte a albiei este împrejmuită cu buiandrug și sunt ridicate structuri din beton din a 2-a etapă.

Aspect mixt. Cu această amenajare, structurile din beton sunt amplasate parțial în canal și pe mal (în lunca inundabilă) sau în canal pe toată lățimea sa și parțial pe mal (în lunca).

Alegerea opțiunii de amenajare a CHE în fiecare caz specific este determinată de condițiile naturale ale amplasamentului CHE, asigurarea condițiilor favorabile de funcționare, reducerea timpului de construcție, costul complexului hidroelectric și se face pe baza unei comparații tehnico-economice. de opțiuni.

Ca exemplu în Fig. 4.2 prezintă structura hidrocentralei Kiev. Structurile din beton situate pe malul drept includ: o clădire hidrocentrală pe albia râului cu 20 de unități hidroelectrice capsulă orizontale cu o capacitate totală instalată de 360 ​​MW cu o producție medie anuală de 0,64 miliarde kWh pe an, combinată cu deversoare de suprafață, un ecluză cu o singură cameră. Barajul de pământ care blochează canalul și barajul de pe malul stâng au o lungime totală de aproximativ 54 km. Înălțimea maximă a hidrocentralei este de 11,8 m, cea de proiectare este de 7,6 m. Debitul maxim estimat de viitură prin structurile hidrocentralei este de 14,8 mii m3/s, iar debitul maxim specific la rezervor este de 90 m3/ s. În condițiile unei baze nisipoase, pentru a asigura funcționarea fiabilă a clădirii centralei hidroelectrice din albia râului, sunt prevăzute măsuri anti-filtrare, inclusiv o pantă de lut, o cortină de palplanșe sub placa de fundație a clădirii hidrocentralei, în spatele căreia. exista un canal de scurgere racordat la aval. Pentru a preveni eroziunea periculoasă a fundului în timpul funcționării unei centrale hidroelectrice și trecerea viiturilor în aval, a fost realizată o fixare, inclusiv un bazin de apă și un șorț din plăci de beton armat cu grosimea de 2,5 până la 1,5 m și o găleată umplută cu umplutură de rocă, care, atunci când se formează o pâlnie de eroziune, va preveni eroziunea ulterioară.

Complexul de structuri include centrala de acumulare prin pompare Kiev, situată pe malul lacului de acumulare Kiev, la 3,5 km de hidrocentrală.

Centralele hidroelectrice cu clădiri de baraj sunt construite pe râuri de câmpie și de munte, în principal pe o fundație stâncoasă cu presiuni de la 30 la 300 m și se caracterizează prin faptul că clădirea hidrocentralei se află în spatele barajului.

Lungimea conductelor de apă sub presiune și amenajarea clădirii centralei hidroelectrice depind de tipul, înălțimea și alți parametri ai barajului, precum și de condițiile naturale ale amplasamentului.

În condițiile râurilor de câmpie, amenajarea centralelor hidroelectrice cu clădiri pe marginea barajului este similară cu cele cu clădiri pe albia râului și diferă de acestea prin faptul că în fața clădirii există un baraj din beton cu o captare de apă și presiune. conducte (barajul staţiei), separate de clădirea centralei hidroelectrice printr-un rost de dilatare. Un exemplu interesant de astfel de dispunere este Hidrocentrala Nipru (Fig. 4.3).

După construirea hidrocentralei Kremenchug cu un rezervor cu o capacitate utilă de 9 kmc, care asigură reglarea sezonieră a debitului Niprului, debitul maxim estimat de viitură al hidrocentralei Nipru în condiții de debit reglementat a scăzut de la 40 la 25,9 mii m3/ s, datorită căreia s-a eliberat o parte din deschiderile deversorului (caverele) barajului, ceea ce a făcut posibilă utilizarea acestora ca prize de apă pentru a doua clădire a hidrocentralei cu o capacitate totală de 888 MW și creșterea totală a capacitatea hidrocentralei Nipru la 1595 MW. Fiecare turbină este alimentată cu apă din două trave (orificii de admisie a apei) prin două conducte din beton armat sub presiune, sprijinite pe baraj și separate de clădirea centralei hidroelectrice printr-un rost de dilatare.

A

b V

Orez. 4.3. Dneproges: a – plan; b, c – camera turbinelor GES-1, respectiv GES-2; 1 – clădirea GES-1; 2 – baraj gravitațional; 3 – clădirea GES-2; 4 – poarta de acces

La presiuni mai mari, de obicei în condițiile râurilor de munte, amenajarea centralelor hidroelectrice cu baraje din beton și baraje din materiale de sol are propriile sale particularități.

Amenajările cu baraje din beton, de regulă, sunt de regulă sau amestecate cu amplasarea clădirii centralei hidroelectrice în spatele barajelor gravitaționale, contrafort sau arc și se caracterizează prin amplasarea conductelor de apă sub presiune în corpul barajului, pe feţele sale din amonte sau din aval (fig. 4.4). Complexul hidroelectric cuprinde un baraj de stație cu o clădire hidrocentrală în apropierea barajului, un baraj deversor și baraje oarbe, care pot fi din beton sau din materiale de sol.

În secțiuni înguste apar dificultăți cu amplasarea clădirii centralei hidroelectrice și a deversorului. În aceste cazuri, deversorul poate fi realizat separat pe țărm (de exemplu, hidrocentrala Chirkey) sau sub forma unui deversor de suprafață situat pe podeaua clădirii barajului hidrocentralei (de exemplu, hidrocentrala Toktogul). Este extrem de rar ca camera turbinelor unei centrale hidroelectrice să fie amplasată în corpul barajului (de exemplu, hidrocentrala Monteynard din Franța, unde se află sala turbinelor cu patru unități hidraulice cu o capacitate totală de 320 MW). într-o cavitate din interiorul unui baraj arc-gravitațional cu o înălțime de 153 m și o lungime a cotei de 210 m și un deversor de suprafață pe barajele de margine din aval). Astfel de clădiri încorporate, plasate într-o cavitate în interiorul unui baraj de beton (vezi Fig. 4.4, d), formează un grup separat și sunt clasificate în mod convențional ca clădiri de pe lângă baraj.

A b

V
G

Orez. 4.4. Amenajari hidrocentrale cu cladiri de baraje si baraje din beton: a – dispunerea canalului – Centrala Hidroelectrica Trei Chei: 1 – baraj deversor; 2 – barajele stațiilor de pe malul stâng și malul drept și clădirile centralei hidroelectrice; 3 – lift navă; 4 – gateway cu două fire; b – amenajare mixtă – CHE Itaipu: 1 – baraj pe malul stâng din materiale de sol; 2 – canal pentru trecerea costurilor de construcție; 3 – deversor temporar; 4 – jumper de jos; 5 – clădire hidrocentrală; 6 – săritor de sus; 7 și 8 – baraj de beton; 9 – deversor; 10 – baraj mal drept din materiale de sol; c – opțiuni pentru amplasarea conductelor de apă sub presiune ale unei centrale hidroelectrice cu construcție de baraj; g – opțiune cu clădire încorporată

b

Orez. 4.5. Hidrocentrala Krasnoyarsk: a – plan; b – secțiunea barajului stației și a clădirii hidrocentralei; 1 – clădire hidrocentrală; 2 – barajul stației; 3 – baraj deversor; 4–7 – baraje oarbe; 8 – locul de instalare; 9 și 10 – rute maritime în amonte și în aval; 11 – dispozitiv rotativ; 12 – camera navei; 13 – zid de protecție împotriva valurilor

În secțiuni relativ largi, construcția se realizează de obicei în două etape cu construcția, în primul rând, a unui baraj de deversare din beton (sau a unei părți a unui baraj) și trecerea costurilor de construcție prin albia constrânsă a râului, iar după blocarea acestuia, în al doilea rând, prin deschiderile deversorului din barajul deversor ridicat și finalizarea structurilor de construcție a hidrocentralei.

În tronsoane înguste, pentru a trece costurile de construcție, se realizează un tunel de construcție, care, în condiții de exploatare, poate fi folosit la construirea unui deversor de inundație.

A
b

Orez. 4.6. CHE Chirkeyskaya: a – secțiune transversală; b – plan; 1 – baraj; 2 – aportul de apă; 3 – conducte de apă sub presiune; 4 – clădire hidrocentrală; 5 – tunel de acces; 6 – deversor operațional combinat cu un tunel de construcție

Exemple de centrale hidroelectrice cu o clădire de baraj într-un aliniament relativ larg sunt cea mai mare hidrocentrală din lume „Trei Chei” cu o capacitate de 18,2 milioane kW (vezi Fig. 4.4, a), centrala hidroelectrică Itaipu cu o capacitate de 12,6 milioane. kWh, (vezi Fig. 4.4,b), Sayano-Shushenskaya HPP cu o capacitate de 6,4 milioane kW, Krasnoyarsk HPP cu o capacitate de 6 milioane kW cu o producție medie anuală de 20,4 miliarde kWh. Structurile hidrocentralei Krasnoyarsk includ un baraj gravitațional cu o lungime de 1065 m și o înălțime maximă de 125 m (Fig. 4.5), constând din stații și baraje oarbe, un baraj deversor, asigurând trecerea unui debit de viitură de 14,6 mii m3 / s (ținând cont de transformarea viiturii în rezervor atunci când nivelul este forțat), precum și un lift de navă.

Un exemplu de centrală hidroelectrică cu o clădire a barajului într-un aliniament îngust este hidrocentrala Chirkey cu o capacitate de 1,0 milioane kW cu un baraj arcuit cu o lungime a creastă de 333 m și o înălțime maximă de 233 m și cu un dublu. -dispunerea pe rând a unităților hidraulice din clădire (Fig. 4.6). Pe malul stâng se află un deversor operațional de tunel conceput pentru a gestiona un debit de viitură de 3,5 mii m3/s.

La hidrocentrala Toktogul cu o capacitate de 1,2 milioane kW cu o clădire de baraj în aliniament îngust cu o dispunere pe două rânduri de unități hidraulice în clădirea hidrocentralei și un baraj gravitațional cu o înălțime maximă de 216 m, apă sub presiune. în corpul barajului sunt amplasate conducte ale hidrocentralei și un deversor adânc, iar pe marginea inferioară a barajului se află un deversor de suprafață (Fig. 4.7).

În secțiuni înguste cu baraje din beton și materiale din sol, pot fi utilizate configurații cu clădiri de hidrocentrale terestre și subterane.

Principalele structuri ale centralelor hidroelectrice cu baraje din materiale de sol sunt prezentate în Fig. 4.8. În acest caz, clădirea hidrocentralei poate fi amplasată direct în spatele barajului (a) sau se utilizează cele mai des utilizate amenajări cu clădire hidrocentrală terestră (b) și subterană (c).

Amenajarea centralelor hidroelectrice cu baraje din materiale de sol se caracterizează prin amplasarea pe uscat a deversoarelor operaționale pentru a trece debitele de inundație: sub forma unui deversor de suprafață de coastă cu debit mare sau a unui deversor de tunel. Pentru a trece costurile de construcție, se folosesc de obicei tuneluri de construcție.

Un complex de structuri hidroenergetice, inclusiv o priză de apă, conducte de apă și o clădire a unei centrale hidroelectrice, construită în afara barajului, se numește o unitate de stație de presiune (PSU) a unei centrale hidroelectrice.

Un exemplu de centrală hidroelectrică de înaltă presiune cu o clădire de baraj și un baraj din materiale de sol este hidrocentrala Nurek cu o capacitate de 2,7 milioane kW cu o producție medie anuală de 11,2 miliarde kWh pe an (Fig. 4.9) . Apa este furnizată turbinelor de la prize de apă de tip turn prin tuneluri de presiune. Pentru a grăbi punerea în funcțiune a hidrocentralei, primele trei unități hidraulice au fost exploatate la presiune redusă, când barajul a fost construit doar la o înălțime de 143 m (cu o înălțime de proiectare de 300 m), pentru care o captare temporară de apă. și s-a construit un tunel. În perioada de construcție, curgerea râului a fost efectuată prin trei niveluri de tuneluri de construcție situate pe malul stâng. Debitele de viitură în perioada de exploatare (debit maxim 5,4 mii m3/cu o probabilitate de 0,01%) sunt trecute printr-un deversor de tunel conectat la secțiunea de capăt a tunelului de construcție de nivelul trei.

Centralele hidroelectrice de deviere sunt utilizate la o gamă largă de presiuni, variind de la câțiva metri la centralele hidroelectrice mici până la 2000 m (centrala hidroelectrică Reissek din Austria are o înălțime de presiune de 1767 m), și sunt de obicei construite la poalele și zone muntoase.

Centralele hidroelectrice cu deviere gravitațională pot fi utilizate atunci când există ușoare fluctuații ale nivelului apei din rezervor. La astfel de hidrocentrale, apa este furnizată de la priza de apă către un canal de derivație care trece de-a lungul țărmului (în condiții topografice și geologice adecvate) sau către un tunel de deviere cu curgere liberă.

Centralele hidroelectrice cu devierea presiunii sunt utilizate atât pentru fluctuații mari, cât și minore ale nivelului apei din rezervor. La astfel de centrale hidroelectrice, apa este furnizată de la priza de apă într-o conductă de deviere a presiunii situată la suprafață sau într-un tunel de deviere a presiunii (Fig. 4.10). Construcțiile unei centrale hidroelectrice de deviere, precum și centrale hidroelectrice cu o schemă de deviere a barajului (combinată), în care presiunea este creată de un baraj și de deviere (a se vedea 2.4), includ:

Unitatea principală, care este concepută pentru a crea mângâieri în râu și a direcționa curgerea într-o diversiune, precum și pentru a purifica apa din sedimente, resturi, în unele cazuri din gheață, nămol, constă dintr-un baraj, un deversor, o priză de apă. , un bazin de decantare, structuri de spălare și de evacuare a gheții.

Unitățile principale cu baraje de joasă presiune, construite de obicei pe râuri de munte, au rezervoare cu un volum limitat și, prin urmare, se iau măsuri pentru a preveni umplerea lor cu sedimente. În acest scop, în cadrul unui complex hidraulic, se realizează un baraj deversor de beton dotat cu porți cu prag scăzut și lățime suficientă a frontului deversorului, care asigură spălarea sedimentelor la trecerea curgerilor de viitură. La cantitati mariîn apa sedimentelor în suspensie, care poate duce la abraziunea rapidă a părții de curgere a turbinelor hidraulice, rezervoarele de decantare sunt instalate sub forma unei camere în care, pe măsură ce viteza de curgere scade, particulele în suspensie se depun la fund și apoi sunt îndepărtate. .

Partea oarbă a barajului poate fi realizată din beton sau materiale de pământ. Priza de apa poate fi combinata cu un baraj sau amplasata pe mal.

Rezervoarele efectuează, de obicei, reglarea zilnică și se caracterizează printr-o adâncime mică de descărcare, care permite atât curgerea liberă, cât și devierea presiunii.

Unitățile de cap cu baraje de presiune medie și înaltă se caracterizează printr-un volum mare al rezervorului (cu posibilitatea depunerii de sedimente în volumul mort) și o reducere semnificativă a rezervorului în timpul reglării debitului sezonier sau pe termen lung. În acest sens, capturile de apă sunt adânci, iar devierea este presiune.

Barajele pot fi realizate din beton (gravitativ, contrafort, arc) cu un deversor și, în multe cazuri, o captare de apă pentru o centrală hidroelectrică instalată în ele, precum și din materiale locale cu deversor și priza de apă situate în afara corpului. a barajului.

Conductele de apă de deviere și structurile de-a lungul traseului lor (derivație), care alimentează cu apă nodul stației, sunt împărțite în presiune (tuneluri, conducte) și fără presiune (canale, tuneluri), pe traseul cărora deversor, sifoane și alte structuri poate fi instalat.

În cazul derivării fără presiune, unitatea stației include un bazin de presiune cu o cameră frontală, o priză de apă, un deversor de urgență și, indiferent de tipul de derivație, structuri generale: conducte de apă sub presiune a turbinei, dacă este necesar cu supratensiune. rezervor, o clădire a unei centrale hidroelectrice, conducte de evacuare a apei sub formă de canal sau tunel (presiune sau curgere liberă), dispozitiv de distribuție.

Ca parte a nodului stației, clădirile centralei hidroelectrice sunt realizate pe uscat deschise, subterane și, mai rar, semisubterane.

Un exemplu tipic de hidrocentrală de deviere a barajului este centrala hidroelectrică Inguri (Georgia) cu o capacitate de 1,3 milioane kW (Fig. 4.11), a cărei unitate principală include un baraj arc de 271 m înălțime cu un deversor de inundație proiectat. pentru un debit de 1900 mc/s. Rezervorul are un volum util de 0,68 km3 cu o adâncime de scurgere de 70 m. Un tunel de presiune de deviere cu un diametru de 9,5 m și o lungime de 15,3 km începe de la o captare de apă adâncă proiectată pentru un debit de 450 m3/s. Unitatea de stație a hidrocentralei include un rezervor de supratensiune tip puț, o cameră pentru supape fluture, conducte de apă pentru turbine de tunel, o clădire subterană de hidrocentrală, un tunel cu curgere liberă de evacuare și un canal cu o lungime totală de 3,2 km.

Înălțimea totală statică a hidrocentralei Inguri, egală cu 409,5 m, este formată din capetele create de baraj (226 m) și derivație (183,5 m). Înălțimea de proiectare este de 325 m, iar producția medie anuală este de 5,4 miliarde kWh pe an.

Tipuri de clădiri de centrale hidroelectrice și elementele lor principale. O clădire hidrocentrală este o structură hidraulică în care, cu ajutorul energiei hidraulice, electrice, hidromecanice, echipamente auxiliare și sisteme de control, energia mecanică a apei este transformată în energie electrică transmisă către sistemul de energie către consumatori. În același timp, trebuie să se asigure funcționarea fiabilă, rezistența și stabilitatea clădirii centralei hidroelectrice sub acțiunea sarcinilor externe (presiunea hidrostatică și hidrodinamică, presiunea de filtrare, temperatură, influențe seismice etc.), precum și a sarcinilor de la operarea echipamentelor tehnologice.

Tipul și soluțiile de proiectare ale clădirilor centralelor hidroelectrice sunt determinate de structura generală a structurilor hidrocentralelor și a echipamentelor principale de putere. În funcție de presiune și de condițiile de funcționare, în clădirile centralelor hidroelectrice sunt instalate turbine cu pale rotative, axiale, radiale-axiale, diagonale și cu cupe.

Partea inferioară a clădirii, unde se află calea de curgere, inclusiv camera spiralată, conducta de aspirație, echipamentul turbinei și o serie de sisteme tehnologice, se numește partea agregată, iar partea superioară a clădirii cu structura superioară, unde se află camera mașinilor cu generatoare hidraulice și echipamente de macara, precum și transformatoare de putere, echipamente de macara pentru priza de apă (în clădirile din albia râului), supape de reparații pentru conductele de aspirație și alte echipamente tehnologice - deasupra părții agregate.

Proiectarea și dimensiunile clădirii centralei hidroelectrice în plan și înălțime, adâncimea în bază sunt influențate semnificativ de dimensiunile unității hidraulice, camerei spiralate (turbinei) și conductei de aspirație, adâncimea axei rotorului turbinei hidraulice sub nivelul apei de evacuare și numărul de unități hidraulice. De regulă, două sau mai multe unități hidraulice sunt instalate în clădirea unei centrale hidroelectrice (de exemplu, în clădirea Centralei Hidroelectrice Saratov - 23 de unități hidraulice, Centrală Hidroelectrică Kanevskaya - 24 de unități hidraulice), rar - una unitate hidraulică, deoarece atunci când este reparată, centrala hidroelectrică încetează complet să funcționeze.

Clădirea hidrocentralei include un loc de instalare pe care sunt instalate și reparate unități hidraulice în timpul funcționării. Locul de instalare adăpostește și unele dintre sistemele auxiliare.

Clădirile centrale hidroelectrice cu mai multe unități, care au o lungime semnificativă, sunt împărțite în secțiuni separate prin rosturi de dilatare: temperatură-sedimentară pentru o bază moale, temperatură pentru o bază stâncoasă. Astfel, clădirea hidrocentralei Volzhskaya cu o capacitate de 2530 MW cu 22 de unități hidraulice este împărțită în secțiuni de 60 m lungime, fiecare dintre ele găzduind două unități de putere cu turbine cu pale rotative cu un diametru rotor de 9,3 m (cu un design). înălțime de 19 m și o putere de 115 MW ).

Blocul locului de asamblare este de obicei separat și de clădire printr-o cusătură.

Partea agregată a clădirii centralei hidroelectrice este caracterizată de o masivitate semnificativă. Ea percepe presiunea hidrostatică și hidrodinamică în partea de curgere, sarcinile de la echipamente și structurile de deasupra clădirii și le transferă la bază. Condițiile geologice au un impact semnificativ asupra proiectării părții agregate a clădirii. Deci, cu o bază stâncoasă, este semnificativ mai ușor. În partea agregată a clădirii există sisteme de alimentare tehnică cu apă, drenarea căii de curgere, drenarea clădirii etc.

Proiectarea părții agregate depinde de tipul clădirii centralei hidroelectrice.

După tipurile de centrale hidroelectrice, există:

Clădirile centralei hidroelectrice la cursul râului, care fac parte din frontul de presiune și percep presiunea din partea din amonte. În clădirile cu înălțime de până la 50 m se pot folosi turbine cu pale rotative, iar cu o înălțime mai mare de 30 m se pot folosi și turbine radial-axiale.

Clădiri de baraj situate în spatele unui baraj care primește presiune din partea din amonte. Alimentarea cu apă a acestora se realizează prin conducte de apă din turbină. În clădirile de baraj cu o înălțime între 30 și 300 m, se folosesc în principal turbinele radial-axiale, precum și, în anumite condiții, turbinele cu pale rotative de înaltă presiune (de exemplu, la centrala hidroelectrică Orlik cu o gamă de presiune de 45–71 m și o putere unitară de 90 MW) și diagonală (de exemplu, centrala hidroelectrică Zeya cu interval de presiune 78,5–97 m și putere unitară 215 MW).

Clădirile de pe uscat utilizate în schemele de baraj și de deviere ale centralelor hidroelectrice nu sunt practic diferite de clădirile din apropierea barajului.

Clădirile subterane, care sunt utilizate și în schemele de baraj și de deviere ale hidrocentralelor, au tuneluri de evacuare (presiunea sau nepresiune). În clădirile hidrocentralelor de deviere cu înălțimi mari se folosesc turbine radial-axiale până la o înălțime de 600 m și turbine cu cupe începând de la o înălțime de 500 m și mai sus. Toate tipurile de clădiri de mai sus sunt utilizate atât în ​​centralele hidroelectrice, cât și în centralele cu acumulare prin pompare.

Schemele principale ale părții agregate a clădirilor hidrocentralelor (cu excepția clădirilor hidrocentralelor subterane) sunt prezentate în Fig. 4.12. Diagramele I și II prezintă părțile agregate ale unei clădiri de hidrocentrală la flux de joasă presiune, cu unități hidraulice verticale și, respectiv, conducte de aspirație curbe, de tipuri necombinate și combinate, cu conducte de deversor adânc, și diagramele IV și V. arată unități hidraulice orizontale și înclinate de tip combinat cu un deversor de suprafață.

Diagrama III prezintă partea agregată a unui baraj sau a unei clădiri de derivație a unei centrale hidroelectrice cu o cameră de turbină metalică (spirală) cu secțiune transversală circulară.

Diagrama VII prezintă porțiunea agregată a unei centrale hidroelectrice de deviere cu unități hidraulice de putere redusă care utilizează conducte de aspirație conice verticale și în formă de clopot. În acest caz, se realizează un canal de drenaj cu secțiune transversală dreptunghiulară pentru a scurge apa.

Diagrama VI prezintă partea agregată a unei centrale hidroelectrice de deviere cu turbine hidraulice cu cupă (active), care se distinge prin absența camerelor convenționale ale turbinei și a conductelor de aspirație, datorită cărora partea agregată este simplificată semnificativ.

Parametrii părții supraagregate a clădirii centralei hidroelectrice depind de proiectarea și dimensiunile suprastructurii.

Cu o structură superioară închisă cu o cameră înaltă a mașinilor în cadrul clădirii și amplasamentului centralei hidroelectrice, condițiile cele mai favorabile pentru funcționarea, instalarea și repararea echipamentului principal sunt asigurate în diferite condiții climatice. În acest caz, înălțimea și lățimea halei de turbine sunt determinate atât de condițiile de amplasare a echipamentului în ea, cât și de livrarea acestuia prin macarale de hale de turbine la blocul unității sau la locul de instalare în timpul instalării sau reparației echipamentului principal.

Structura superioară constă, de obicei, dintr-un cadru de susținere sub forma unui sistem de stâlpi pe care se sprijină grinzile macaralei și grinzile de podea, pereții, plăcile și acoperișurile de podea.

Majoritatea clădirilor centralelor hidroelectrice sunt construite cu o hală înaltă de turbine (Fig. 4.13 – 4.15).

Cu o structură superioară de tip semideschis cu o cameră de mașini coborâtă în cadrul clădirii și amplasamentului centralei hidroelectrice, echipamentul principal este amplasat în camera mașinilor, cu excepția macaralei principale de mare tonaj, care se află în afara acesteia. În timpul instalării și reparațiilor, asamblarea și demontarea unităților hidraulice se realizează printr-un tavan detașabil deasupra fiecărei unități hidraulice (sub formă de capace detașabile) folosind o macara portal extern. La centralele hidroelectrice mari, în majoritatea cazurilor, într-o cameră de mașini coborâtă este instalată o macara cu capacitate de ridicare redusă, cu ajutorul căreia se efectuează lucrări de instalare și reparații care nu necesită utilizarea macaralei principale (Fig. 4.16). - 4.18).

Într-o structură superioară de tip deschis, fără încăpere de turbine, hidrogeneratorul este amplasat sub un capac detașabil, iar restul echipamentului este amplasat în încăperile tehnologice ale părții agregate a clădirii centralei hidroelectrice și a locului de instalare. Lucrările de instalare și reparații se efectuează folosind o macara externă. Având în vedere condițiile de funcționare din ce în ce mai complexe, instalarea și repararea unităților hidraulice, acest tip de structură superioară este utilizat extrem de rar.

Clădiri centrale hidroelectrice la cursul râului(Fig. 4.19). Clădirile hidrocentralelor la curent sunt supuse la aceleași sarcini ca și barajele din beton și sunt supuse acelorași cerințe de rezistență, stabilitate, condiții de filtrare la bază, care sunt asigurate cu dimensiunile corespunzătoare ale clădirii, anti -dispozitive de filtrare si drenaj in baza. Clădirile din albia râului sunt împărțite în necombinate și combinate cu un deversor.

Datorită faptului că debitul care intră în canalul de evacuare dintr-o clădire necombinată și mai ales combinată are energie cinetică în exces, se realizează fixarea în canalul de evacuare pentru a preveni eroziunea (vezi Fig. 4.2).

Orez. 4.17. Clădire deversor pe albia râului cu unități hidraulice orizontale cu capsulă ale Centralei Hidroelectrice Kiev: a – secțiune transversală; b – camera mașinilor; 1 – macara portal; 2 – unitate hidraulică capsulă; 3 – canelura grilei de depozitare a gunoiului

Racordarea cladirii hidrocentralei cu barajul adiacent de pamant sau cu malul se realizeaza cu ajutorul unor cule de împerechere sub forma de pereti de sprijin (gravitativ, de colt, contrafort, celular si alte tipuri).

În clădirile cu curgere a râului de tip necombinat cu unități hidraulice verticale, partea de curgere include o admisie a apei, o cameră spirală cu secțiune în principal în T și o conductă de aspirație, ale cărei dimensiuni determină dimensiunile bloc unitar. În acest caz, lățimea blocului cu o turbină cu pale rotative poate fi de 2,6-3,2 ori diametrul rotorului turbinei (D1). Dimensiunile prizei de apă sunt determinate de adâncimea necesară sub ULV, asigurarea unor condiții hidraulice favorabile la intrare și la interfața cu camera spiralată, viteze admise de curgere pe grile (de obicei 0,8–1,2 m/s), amplasarea grila, supape de reparații și reparații de urgență ale căror caneluri pot fi combinate cu canelurile grătarului. La secțiunea de admisie a prizei de apă, de regulă, se realizează o priză cu un perete de admisie, care asigură o alimentare lină cu apă.

Îngroșarea clădirii centralei hidroelectrice sub nivelul apei de evacuare depinde de adâncimea necesară a axei rotorului sub nivelul apei de evacuare (înălțimea de aspirație) și de dimensiunile conductei de aspirație, precum și de condițiile tehnice și geologice ale fundației.

Principalele transformatoare superioare sunt instalate pe tavan, deasupra camerelor de proces, pe partea din aval.

Clădiri de tip combinat cu curgere de râu, în care, pe lângă conductele de turbine, sunt amplasate și deversoare: cu deversoruri de fund plasate sub camera spirală deasupra conductelor de aspirație - centrale hidroelectrice Volgograd, Novosibirsk, Kakhovskaya (Fig. 4.19,b);

• cu deversor de fund și captare mare de apă a conductelor de apă din turbine - Ceboksary, centrala hidroelectrică Golovnaya (vezi Fig. 4.13);
• cu deversoruri adânci situate deasupra camerei spiralate (între aceasta și generator) - centrale hidroelectrice Irkutsk, Saratov, Dubossary (vezi Fig. 4.16);
• deversoare cu unități hidraulice verticale - Pavlovskaya, Plyavinskaya (vezi Fig. 4.14), hidrocentrala Nistru;
• deversoare cu unități hidraulice orizontale - centrale hidroelectrice Kiev, Kanevskaya (vezi Fig. 4.17);
• capete cu plasare de unități hidraulice în capetele barajului deversor - Ortochalskaya (Georgia), Wells (SUA).

Clădirile de tip combinat fac posibilă reducerea semnificativă a lungimii barajelor deversoare sau eliminarea lor totală, ceea ce este deosebit de important atunci când se construiesc centrale hidroelectrice pe fundații moi, asigurând o reducere a costurilor de construcție. Astfel, la centrala hidroelectrică Novosibirsk, lungimea barajului deversorului a fost redusă cu 50%. La hidrocentralele Irkutsk, Pavlovsk, Plyavinskaya și Nistru, capacitatea deversorurilor clădirii centralei hidroelectrice asigură trecerea debitului calculat de viitură fără baraje deversoare. În clădirile centralei hidroelectrice combinate, priza de apă include o priză de apă din turbină și o parte de captare a apei din deversorurile.

Dezavantajele unor astfel de clădiri includ complexitatea designului, sarcinile hidrodinamice suplimentare semnificative în timpul funcționării deversorurilor și complicațiile condițiilor de funcționare.

În clădirile de tip combinat cu unități de capsulă orizontale utilizate la înălțimi joase (până la 25 m), datorită absenței unei camere spiralate și a utilizării unei conducte de aspirație conice axiale drepte, o reducere semnificativă a lățimii agregatului bloc și se realizează o creștere a adâncimii bazei clădirii. În plus, îmbunătățirea geometriei și condițiilor hidraulice ale căii de curgere, inclusiv a părții de alimentare fără o cameră spirală de configurație complexă și înlocuirea conductei de aspirație curbate cu una conică drept-axială, care are performanțe energetice mai mari, face posibilă reducerea pierderile de presiune, creșteți debitul unității orizontale cu 20-30% și, în consecință, la aceeași putere, reduceți diametrul rotorului. În general, utilizarea unităților capsule orizontale în comparație cu cele verticale reduce lățimea unității de agregat cu până la 35% și crește eficiența. cu 2–4%.

Orez. 4.19. Clădiri din albia râului. Secțiuni transversale și vederi din aval: a – Kremenchug și b – hidrocentrala Kakhovskaya: 1 – placa de fundație; 2 – limbă metalică; 3 – deversor de jos

Un deversor de suprafață oferă condiții favorabile pentru trecerea inundațiilor și permite, în multe cazuri, abandonarea construcției unui baraj deversor. În astfel de clădiri, o capsulă metalică cu un generator de hidrogen închis în ea este plasată în partea de curgere a clădirii pe partea din amonte. Accesul la capsulă se realizează prin cavități speciale din taurul vertical. Instalarea și demontarea unității hidraulice se efectuează cu ajutorul unui rulant rulant, care se află în camera mașinilor sub deversor, și al unei macarale portal exterioară prin trape cu capace detașabile în pragul deversorului (vezi Fig. 4.17).

La o serie de centrale hidroelectrice mici, generatorul este amplasat deschis în camera turbinei, axa unității hidraulice este înclinată, iar apa este furnizată turbinei printr-o conductă care trece pe sub generator (vezi Fig. 4.12, diagrama V). )

Clădirile la scurgere de tip taur sunt folosite extrem de rar, în principal pe râurile care transportă cantități mari de sedimente, oferind condiții favorabile pentru trecerea gheții, a sedimentelor și a curgerilor de inundații prin deschiderile de drenaj. La hidrocentrala Wells Bullhead (SUA) cu o capacitate de 870 MW cu o înălțime de 30 m, sunt instalate 10 unități hidraulice în capetele barajului, debitul de viitură estimat este de 33,4 mii m3/s. Dezavantajele unor astfel de centrale hidroelectrice includ lipsa unei camere comune a turbinelor, prelungirea comunicațiilor tehnologice și, în general, complicarea condițiilor de funcționare.

Clădiri de baraj al centralei hidroelectrice.În clădirile hidrocentralelor din apropierea barajului, alimentarea cu apă a turbinelor se face prin conducte de apă ale turbinei (beton metalic sau armat cu oțel), trecând în principal în corp sau pe marginea inferioară a barajelor din beton, cu priza de apă situată în partea superioară. marginea barajului, clădirea centralei hidroelectrice direct adiacentă barajului și o cusătură separată (vezi Fig. 4.3, 4.5–4.7). Cu baraje rectilinii în plan, clădirea centralei hidroelectrice este de asemenea rectilinie; atunci când este situată în spatele barajelor arcuite sau arcuite de gravitație, clădirea centralei hidroelectrice poate avea un contur rectiliniu sau curbat în plan de-a lungul unui arc corespunzător conturului. a marginii inferioare a barajului.

Pentru a asigura o alimentare lină cu apă de la conducta de apă a turbinei către camera spiralată, în fața acesteia este de obicei instalată o secțiune orizontală a conductei de apă cu o lungime de (4–6)D 1, în care camerele de proces sunt aranjate cu transformatoare superioare amplasate la etajul superior.

Cu baraje din materiale locale, alimentarea cu apă a turbinelor se face prin conducte de turbină care trec prin corpul barajului sau ocolindu-l sub formă de tuneluri sau conducte deschise, cu o captare separată a apei în amonte și cu clădirea centralei hidroelectrice. situat la oarecare distanta de baraj.

Spre deosebire de clădirile din albia râului, clădirile de baraj nu percep presiunea apei din amonte, iar presiunea transmisă acestora prin conductele de apă din turbine este mică, ceea ce face construcția clădirii mai ușoară.

Camerele spiralate ale unor astfel de clădiri au o secțiune transversală circulară și sunt realizate din metal sau beton armat cu oțel cu placare metalică.

Lățimea blocului de agregate cu turbine hidraulice verticale radial-axiale (sau diagonale) este determinată de dimensiunile camerei turbinei (spirale) și este de cel puțin 4D 1 (diametrele rotorului).

Un exemplu tipic de construcție de baraj este clădirea hidrocentralei Krasnoyarsk cu o lungime totală împreună cu locul de instalare de 428,5 m, unde sunt instalate 12 unități hidraulice cu o capacitate totală de 6 milioane kW (vezi Fig. 4.5). Barajul staționar are o priză de apă cu 24 de orificii de captare a apei. Apa este furnizată unității prin două conducte de apă din beton armat cu un diametru de 7,5 m.

La hidrocentrala Chirkey cu un baraj arcuit construit într-un defileu îngust, reducerea lungimii construcției barajului se realizează printr-o aranjare pe două rânduri a unităților hidraulice (vezi Fig. 4.6). Ambele hale de turbine sunt deservite de o macara rulantă, care este transferată de la o hală de turbine la alta de-a lungul șinelor macaralei de la locul de instalare. Amplasarea conductelor de aspirație pe două niveluri duce la adâncirea suplimentară a clădirii centralei hidroelectrice.

Atunci când structurile hidrocentralelor sunt amplasate într-un defileu îngust, unde este dificilă implementarea deversoarelor de coastă, deversorurile trec prin corpul barajului, pe marginea acestuia din aval și pe acoperișul clădirii. Acest aranjament a fost realizat la CHE Toktogul cu un aranjament pe două rânduri de unități în clădirea CHE (vezi Fig. 4.7). În acest caz, transformatoarele step-up sunt plasate în interior. Cu acest aranjament, debitul, care trece prin deversor, este aruncat departe de clădirea centralei hidroelectrice printr-un trambulină la o distanţă considerabilă, iar energia este absorbită în principal datorită aerării debitului.

Un exemplu tipic de construcție a barajului situat în spatele unui baraj din materiale locale, cu alimentare cu apă prin tuneluri, este clădirea hidrocentralei Nurek (vezi Fig. 4.9, 4.18). Clădirea hidrocentralei are 9 unități cu o capacitate de 300 MW fiecare cu o înălțime maximă de 275 m. Alimentarea cu apă se face prin trei tuneluri cu diametrul de 9 m, fiecare împărțit în 3 conducte de apă de turbină. Clădirea este proiectată cu o sală de turbine coborâtă cu capace detașabile în tavan deasupra unităților hidraulice și platformei de instalare. Macaralele rulante sunt instalate în camera turbinelor și în camera supapelor pentru întreținerea și repararea echipamentelor, iar o macara portal este utilizată pentru instalarea și demontarea completă a unității hidraulice și a robinetului cu bilă.

Clădiri hidrocentrale de deviere cu turbine radial-axiale nu sunt practic diferite de clădirile de baraj. La instalarea turbinelor cu cupe, designul părții agregate a clădirii centralei hidroelectrice se modifică. În locul unei camere de turbină, se realizează o conductă de distribuție a presiunii sub forma unei carcase metalice, pe care sunt montate duze de turbină cu mecanisme de control al debitului, iar apa este evacuată din turbină printr-o tavă fără presiune. În funcție de puterea turbinei hidraulice și de numărul de duze, axa unității hidraulice poate fi amplasată vertical sau orizontal. Datorită faptului că rotorul turbinelor cu cupe este situat deasupra nivelului maxim al avalului, instalarea acestora reduce semnificativ adâncimea clădirii.

În clădirile hidrocentralelor de deviere de înaltă presiune, cu o lungime mare sau ramificație a conductelor de apă sub presiune, în fața turbinelor se instalează robinete cu disc sau cu bilă, în funcție de presiune și diametru (pentru presiuni peste 600 m, numai cu bilă). supape), care fac posibilă închiderea conductelor și oprirea unității hidraulice în caz de urgență în cazul unei defecțiuni a paletei de ghidare, precum și în timpul funcționării normale și a lucrărilor de reparații.

Recent, în locul supapelor pre-turbină se folosesc supape inelare încorporate, plasate între coloanele statorului și paletele de ghidare, ceea ce face posibilă reducerea dimensiunilor clădirii, a greutății și a costului echipamentului.

Clădiri subterane ale centralei hidroelectrice.În ultimele decenii, construcția de clădiri subterane a centralelor hidroelectrice a devenit larg răspândită. Dintre acestea, cele mai mari au fost construite în Canada: Churchill Falls cu o capacitate de 5225 MW cu o înălțime de 320 m, Mika - 2610 MW cu o înălțime de 183 m. Hidrocentrala Inguri cu o capacitate de 1300 MW în Georgia ( Fig. 4.20), Verkhnetulomskaya - 248 MW și Ust-Khantayskaya - 441 MW în Rusia etc. În clădirile subterane, lucrările de construcție nu depind de condițiile climatice, ceea ce este important atunci când se construiește în regiunile nordice cu ierni aspre sau la tropice cu un sezon lung ploios. Clădirile subterane sunt folosite și în cazurile în care, din cauza condițiilor naturale nefavorabile din defileu (pantele abrupte predispuse la alunecări de teren, niveluri ridicate ale apei la trecerea inundațiilor), precum și adâncimea mare a axei rotorului turbinei sub nivelul apei de spate. , construcția de clădiri deschise poate duce la instabilitate a versanților de coastă, la o creștere bruscă a volumului de muncă.

Dezavantajele clădirilor subterane includ: în cazul condițiilor inginerești și geologice nefavorabile, o complicație semnificativă a lucrărilor subterane; complicarea condițiilor de funcționare din cauza prelungirii comunicațiilor tehnologice, scheme mai complexe de livrare a energiei; creșterea costurilor cu energie pentru nevoile proprii, care este cauzată de necesitatea ventilației constante a spațiilor, iluminarea acestora etc.

Dimensiunile și amenajarea clădirilor hidrocentralelor subterane depind în primul rând de parametrii și amplasarea echipamentelor hidraulice, electrice și hidromecanice. La centralele hidroelectrice mari, unde dimensiunea de lucru a halei de turbine atinge dimensiuni mari (pana de până la 30 m sau mai mult), echipamentul principal de energie hidraulică este de obicei amplasat în hala de turbine, care este deservită de macarale rulante, iar pre -supapele turbinei se instaleaza intr-o incapere separata situata la oarecare distanta de sala turbinei. Pentru tunelurile lungi de evacuare, porțile de reparație din aval și mecanismele lor de întreținere pentru închiderea conductelor de aspirație sunt, de asemenea, amplasate într-o cameră separată. Dacă există un număr mare de unități, sunt instalate mai multe tuneluri de evacuare, cel mai adesea cu curgere liberă sau presiune (cu fluctuații mari ale nivelului apei de evacuare) cu un rezervor de supratensiune. Pentru tunelurile scurte care drenează apa separat de fiecare unitate, în portalurile de ieșire ale tunelurilor sunt instalate porți în aval.

Unul dintre factorii importanți care determină amenajarea clădirilor hidrocentralelor subterane este alegerea amplasării principalelor transformatoare superioare: într-o încăpere subterană separată (HP Kariba în Zimbabwe, CHE Yali în Vietnam), într-o hală de turbine subterană extinsă. (Timet I și II HPP din Australia), deschise la suprafața pământului în locurile de comutație în aer liber (Borisoglebskaya, Ingurskaya).

Dispunerea deschisă a transformatoarelor este utilizată în principal atunci când clădirea subterană este situată la mică adâncime (la adâncimea de 200–300 m) și când condițiile topografice și geologice ale amplasamentului sunt favorabile. În acest caz, conductoarele de curent de la generatoare la transformatoare, care au o lungime semnificativă, sunt așezate în galerii și puțuri speciale cu măsuri speciale de îndepărtare a căldurii datorită degajării mari de căldură de către conductori.

Transmiterea energiei electrice către tabloul exterior și cel închis de la transformatoarele principale, atunci când acestea sunt amplasate în subteran, se realizează la o tensiune de 110–500 kV prin cabluri umplute cu ulei cu măsuri speciale de îndepărtare a căldurii, iar recent și cu gaz. -conductoare izolate.

În clădirile subterane sunt prevăzute platforme de instalare, care în cele mai multe cazuri sunt o continuare a halei de turbine, situate, de regulă, la capătul acesteia și conectate la suprafața pământului prin tuneluri de transport și puțuri de marfă.

Pentru a elimina căldura și a ventila incinta subterană a clădirii centralei hidroelectrice, sunt instalate ventilatoare și aparate de aer condiționat.

Proiectele căptușelilor halei turbinelor depind de condițiile inginerești și geologice. În majoritatea halelor de turbine se realizează o boltă portantă în formă circulară cu o creștere a grosimii căptușelii din beton armat la vârfuri. În roci suficient de rezistente, pereții se fixează cu beton pulverizat, iar în roci mai puțin rezistente se instalează o placare continuă din beton sau beton armat cu grosimea de până la 0,5 m sau mai mult cu armătură cu ancore, în zonele de roci slăbite - cu cimentare de întărire, iar în unele cazuri sunt prevăzute măsuri de drenaj.

În clădirea subterană a hidrocentralei Inguri cu o lungime de 145,5 m, o deschidere de 21,2 m și o înălțime de rupere de 53,7 m sunt instalate 5 unități hidraulice. Apa este furnizată unităților prin conducte de apă ale turbinei situate în plan în unghi față de axa longitudinală a unităților, ceea ce a făcut posibilă amplasarea supapelor preturbină în interiorul halei de turbine, practic fără a mări deschiderea acesteia (vezi Fig. 4.20) . Apa este evacuată printr-un tunel sub presiune.

Clădiri semisubterane hidrocentrale. În condiții inginerești-geologice și topografice favorabile și fluctuații mari ale nivelului apei reziduale, se pot construi clădiri semisubterane, amplasate în deschideri de șanțuri, iar structurile superioare ale halelor de turbine pot fi construite pe suprafața pământului. Soluțiile pentru clădirile semisubterane sunt posibile prin amplasarea uneia sau mai multor unități în puțuri separate, deasupra cărora se ridică structura superioară a halei de turbine pe suprafața pământului, ca la centrala de acumulare prin pompare Nistru.

Clădirea semisubterană a centralei hidroelectrice Vilyuiskaya cu o capacitate de 648 MW, construită într-o săpătură de șanț la 60 m adâncime, este complet situată sub suprafața pământului (Fig. 4.21).

Clădiri de centrale hidroelectrice mici. Centralele hidroelectrice mici includ de obicei centrale hidroelectrice cu o capacitate de până la 10–30 MW. Odată cu utilizarea resurselor hidroenergetice ale râurilor mari la centralele hidroelectrice medii și mari, care în majoritatea cazurilor necesită crearea de rezervoare mari și funcționează în sisteme energetice integrate, centralele hidroelectrice mici au devenit larg dezvoltate în lume. Asemenea centrale hidroelectrice utilizează potențialul hidroenergetic al râurilor mici, al afluenților și al canalelor de descărcare și au un impact extrem de limitat asupra mediului. Pot furniza energie electrică rețelei electrice sau pot lucra pentru un anumit consumator, ceea ce este deosebit de important pentru zonele îndepărtate în care nu există o rețea dezvoltată de transport a energiei.

Centralele hidroelectrice mici, ca și cele mari, sunt împărțite în centrale hidroelectrice cu clădiri la cursul râului și baraje și cele de deviere.

La centralele hidroelectrice mici, pentru a simplifica structurile din clădiri cu instalarea de unități hidraulice verticale, pot fi utilizate conducte de aspirație conice cu ax drept; unități orizontale, inclusiv unități capsulă, precum și cele cu axa înclinată a unității (vezi Fig. 4.12, diagramele IV, V, VII) sunt utilizate pe scară largă.

La pagina 283 (foto) și în fig. Figura 4.22 prezintă hidrocentrale de deviere - Tereblia-Rikskaya cu o capacitate de 27 MW cu o înălțime de 215 m și Egorlykskaya cu o capacitate de 30 MW cu o înălțime de 32 m.

Varietatea opțiunilor și unicitatea soluțiilor tehnice utilizate în construcția hidrocentralelor este uimitoare. De fapt, nu este atât de ușor să găsești două stații identice. Dar există încă o clasificare a acestora, bazată pe anumite caracteristici - criterii.

Metoda de a crea presiune

Poate cel mai evident criteriu este metoda de a crea presiune:

• centrală hidroelectrică la cursul râului (CHP);
• hidrocentrala de deviere;
• centrală cu acumulare prin pompare (PSPP);
• centrală maremotrică (TPP).

Există diferențe caracteristice între aceste patru tipuri principale de centrale hidroelectrice. Centrală hidroelectrică fluvială este situat pe un râu, blocându-i curgerea cu un baraj pentru a crea presiune și un rezervor. Centrală hidroelectrică derivată situat de obicei pe râuri de munte întortocheate, unde este posibil să se conecteze ramurile râului cu o conductă pentru a permite o parte a fluxului să curgă de-a lungul unei căi mai scurte. În acest caz, presiunea este creată de diferența naturală a terenului, iar rezervorul poate fi complet absent. Centrală de acumulare prin pompare este formată din două bazine situate la niveluri diferite. Piscinele sunt conectate prin conducte prin care apa poate curge în piscina inferioară din partea superioară și poate fi pompată înapoi. centrală maremotrică situat într-un golf blocat de un baraj pentru a crea un rezervor. Spre deosebire de centrală cu acumulare prin pompare Ciclul de funcționare al TES depinde de fenomenul mareelor.

Valoarea presiunii

Pe baza cantității de presiune creată de structura hidraulică (HTS), centralele hidroelectrice sunt împărțite în 4 grupe:

• joasă presiune - până la 20 m;
• presiune medie - de la 20 la 70 m;
• înaltă presiune - de la 70 la 200 m;
• ultra-înaltă presiune - de la 200 m.

Este de remarcat faptul că clasificarea după valoarea presiunii este relativă și variază de la o sursă la alta.

Putere instalată

În funcție de capacitatea instalată a stației - suma capacităților nominale ale echipamentului generator instalat pe aceasta. Această clasificare are 3 grupe:

• microhidrocentrala - de la 5 kW la 1 MW;
• centrale hidroelectrice mici - de la 1 kW la 10 MW;
• hidrocentrale mari - peste 10 MW.

Clasificare după capacitate instalata cat si din punct de vedere al presiunii, nu este strict. Aceeași stație poate fi clasificată în grupuri diferite în surse diferite.

Proiectarea barajului

Există 4 grupe principale de baraje hidroelectrice:

• gravitațional;
• contrafort;
• arcuit;
• arcuit-gravitație.

Barajul gravitațional Este o structură masivă care reține apa într-un rezervor datorită greutății sale. Baraj de contrafort folosește un mecanism ușor diferit - compensează greutatea sa relativ mică cu greutatea apei care presează pe fața înclinată a barajului dinspre amonte. Arc baraj , poate cel mai elegant, are forma unui arc, baza sprijinindu-se pe maluri iar partea rotunjita convexa spre rezervor. Apa este retinuta la barajul arc datorita redistribuirii presiunii din fata barajului spre malurile raului.

Locația camerei mașinilor

Mai precis, conform amplasarea camerei turbinelor în raport cu barajul, a nu fi confundat cu aspectul! Această clasificare este relevantă numai pentru centralele electrice de curgere, de deviere și mareele.

• tipul de canal;
• tip baraj.

La tipul de canal camera turbinelor este situată direct în corpul barajului, tip baraj - se ridică separat de corpul barajului și se află de obicei imediat în spatele acestuia.

Aspect

Cuvântul „amenajare” în acest context înseamnă locația camerei turbinei în raport cu albia râului. Fiți atenți când citiți altă literatură pe această temă, deoarece cuvântul layout are un sens mai larg. Clasificarea este valabilă numai pentru centralele electrice la cursul râului și de deviere.

• canal;
• luncă inundabilă;
• de coastă.

La aspectul canalului clădirea halei de turbine este situată în albia râului, dispunerea câmpiei inundabile - în zona inundabilă a râului, și când dispunerea litoralului - pe malul râului.

Suprareglementare

Și anume gradul de reglare a debitului râului. Clasificarea este relevantă numai pentru centralele hidroelectrice la cursul râului și de deviere.

• reglare zilnică (ciclu de funcționare - o zi);
• reglare săptămânală (ciclu de lucru - o săptămână);
• reglementare anuală (ciclu de funcționare - un an);
• reglare pe termen lung (ciclu de funcționare - câțiva ani).

Clasificarea reflectă cât de mare este rezervorul hidroelectric în raport cu volumul debitului anual al râului.

Toate criteriile de mai sus nu se exclud reciproc, adică aceeași centrală hidroelectrică poate fi de tip râu, de înaltă presiune, de putere medie, cu o așezare la cursul râului cu o cameră de mașini de tip baraj, un baraj cu arc și un rezervor de reglare anuală.

Lista surselor utilizate

1. Bryzgalov, V.I. Centrale hidroelectrice: manual. indemnizatie / V.I. Bryzgalov, L.A. Gordon - Krasnoyarsk: IPC KSTU, 2002. - 541 p.
2. Structuri hidraulice: în 2 volume / M.M. Grishin [și alții]. - Moscova: Şcoala superioară, 1979. - T.2 - 336 p.

Definiție

Particularități

Principiul de funcționare

Hidroenergie în lume

Cele mai mari centrale hidroelectrice din lume

Tucurui centrala hidroelectrica

Grand Coulee

Sayano-Shushenskaya centrala hidroelectrica

Centrala hidroelectrică Krasnoyarsk

Churchill Falls (HPP)

Barajul Hoover

Barajele Aswan

Centrale hidroelectrice (HPP) Federația Rusă

Contextul dezvoltării ingineriei hidraulice în Federația Rusă

Cele mai mari centrale hidroelectrice (HPP) Federația Rusă

Hidrocentrala Bratsk

CHE Ust-Ilimskaya

CHE Boguchanskaya

CHE Volzhskaya

CHE Zhigulevskaya

CHE Bureyskaya

Accidente și incidente la hidrocentrale

Barajul Vayont

Hidrocentrala Novosibirsk

Accidente la CHE Sayano-Shushenskaya

Mică centrală hidroelectrică (HPP)

Centrala hidroelectrica (HPP)) este o centrală electrică care utilizează energia curgerii apei ca sursă de energie. Centralele hidroelectrice (HPP) sunt de obicei construite pe râuri prin construirea de baraje și rezervoare.

Pentru producerea eficientă a energiei electrice la o centrală hidroelectrică, sunt necesari doi factori principali: o aprovizionare garantată cu apă pe tot parcursul anului și, eventual, pante mari ale râului; tipurile de teren asemănătoare canionului sunt favorabile construcției hidraulice.

Particularități

Costul original electricitate la hidrocentralele rusești este de peste două ori mai mică decât la centralele termice.

Generatoarele hidroelectrice pot fi pornite și oprite destul de repede în funcție de consumul de energie

Sursă de energie regenerabilă

Impact semnificativ mai mic asupra mediului aerian decât alte tipuri de centrale electrice

Construcția de centrale hidroelectrice necesită, de obicei, mai mult capital

Centralele hidroelectrice eficiente sunt adesea mai îndepărtate de consumatori

Rezervoarele ocupă adesea suprafețe mari

Barajele schimbă adesea natura pescuitului deoarece blochează trecerea peștilor migratori către zonele de depunere a icrelor, dar contribuie adesea la creșterea stocurilor de pește în rezervorul în sine și la implementarea pisciculturii.

Principiu muncă

Principiu muncă Centrala hidroelectrică este destul de simplă. Un lanț de structuri hidraulice asigură presiunea necesară a apei care curge către paletele unei turbine hidraulice, care antrenează generatoarele care produc electricitate.

Presiunea necesară a apei se formează prin construirea unui baraj, iar ca urmare a concentrării râului într-un anumit loc, sau prin devierea - curgerea naturală a apei. În unele cazuri, atât un baraj, cât și o deviere sunt utilizate împreună pentru a obține presiunea necesară a apei.

Toate echipamentele electrice sunt amplasate direct în clădirea centralei hidroelectrice (CHP). În funcție de scop, are propria sa diviziune specifică. În camera mașinilor există unități hidraulice care transformă direct energia debitului de apă în energie electrică. Există, de asemenea, tot felul de echipamente suplimentare, dispozitive de control și monitorizare pentru funcționarea centralelor hidroelectrice, o stație de transformare, aparate de comutare și multe altele.

Centralele hidroelectrice sunt împărțite în funcție de puterea generată:

puternic - produc de la 25 MW la 250 MW și mai mult;

mediu - până la 25 MW;

centrale hidroelectrice mici (HPP) - până la 5 MW.

Puterea unei centrale hidroelectrice depinde direct de presiunea apei, precum și de randamentul generatorului utilizat. Datorită faptului că, conform legilor naturale, nivelul apei se schimbă constant, în funcție de anotimp, precum și dintr-o serie de alte motive, se obișnuiește să se ia puterea ciclică ca expresie a puterii unei centrale hidroelectrice. . De exemplu, există cicluri anuale, lunare, săptămânale sau zilnice de funcționare a unei centrale hidroelectrice (CHP).

Centralele hidroelectrice (HPP) sunt, de asemenea, împărțite în funcție de utilizarea maximă a presiunii apei:

înaltă presiune - mai mult de 60 m;

presiune medie - de la 25 m;

joasă presiune - de la 3 la 25 m.

În funcție de presiunea apei, în centralele hidroelectrice (HPP) sunt utilizate diferite tipuri de turbine. Pentru turbine de înaltă presiune - cupe și radial-axiale cu camere spiralate metalice. La centralele hidroelectrice de medie presiune se instalează turbine cu pale rotative și radial-axiale, la centralele hidroelectrice de joasă presiune se instalează turbine cu pale rotative în camere de beton armat. Principiul de funcționare al tuturor tipurilor de turbine este similar - apa sub presiune (presiunea apei) intră în paletele turbinei, care încep să se rotească. Energia mecanică este astfel transferată unui hidrogenerator, care generează energie electrică. Turbinele diferă în anumite privințe caracteristici tehnice, precum și camere - fier sau beton armat și sunt proiectate pentru diferite presiuni ale apei.

Centralele hidroelectrice sunt, de asemenea, împărțite în funcție de principiul de utilizare a resurselor naturale și, în consecință, de concentrația de apă rezultată. Aici se pot distinge următoarele hidrocentrale:

hidrocentrale de curgere și baraj. Acestea sunt cele mai comune tipuri de centrale hidroelectrice. Presiunea apei în ele este creată prin instalarea unui baraj care blochează complet râul sau ridică nivelul apei în acesta la nivelul necesar. Asemenea centrale hidroelectrice (HPP) sunt construite pe râurile de câmpie cu apă înaltă, precum și pe râurile de munte, în locurile în care albia râului este mai îngustă și mai comprimată.

hidrocentrale de baraj. Sunt construite la presiuni mai mari ale apei. În acest caz, râul este blocat complet de un baraj, iar clădirea hidrocentralei în sine se află în spatele barajului, în partea inferioară a acestuia. Apa, în acest caz, este furnizată turbinelor prin tuneluri speciale de presiune, și nu direct, ca în hidrocentralele la curs de râu.

centrale hidroelectrice de deviere (HPP). Astfel de centrale electrice sunt construite în locuri în care panta râului este mare. Concentrația necesară de apă într-o centrală hidroelectrică de acest tip este creată prin deviere. Apa este îndepărtată din albia râului prin sisteme speciale de drenaj. Acestea din urmă sunt îndreptate, iar panta lor este mult mai mică decât panta medie a râului. Ca urmare, apa este furnizată direct către clădirea centralei hidroelectrice. Centralele hidroelectrice de deviere pot fi de diferite tipuri, fără presiune, sau cu deviere de presiune. În cazul devierii presiunii, conducta de apă este așezată cu o pantă longitudinală mare. Într-un alt caz, la începutul devierii, se creează un baraj mai înalt pe râu și se creează un rezervor - această schemă se mai numește și diversiune mixtă, deoarece sunt utilizate ambele metode de creare a concentrației necesare de apă.

centrale cu acumulare prin pompare. Asemenea centrale electrice cu acumulare prin pompare sunt capabile să acumuleze energia electrică generată și să o pună în funcțiune în perioadele de sarcină de vârf. Principiul de funcționare al unor astfel de centrale electrice este următorul: în anumite momente (timp de sarcină fără vârf), centralele cu acumulare prin pompare funcționează ca niște pompe și pompează apă în bazinele superioare special echipate. Când apare cererea, apa din ele intră în conducta de presiune și, în consecință, antrenează turbine suplimentare.

Stațiile hidroelectrice, în funcție de scopul lor, pot include și structuri suplimentare, cum ar fi ecluze sau ascensoare pentru nave care facilitează navigarea printr-un rezervor, pasaje pentru pești, structuri de captare a apei utilizate pentru irigare și multe altele.

Valoarea unei centrale hidroelectrice este că pentru a produce energie electrică, acestea folosesc surse regenerabile Resurse naturale. Datorită faptului că nu este nevoie de combustibil suplimentar pentru centralele hidroelectrice, costul final al energiei electrice produse este semnificativ mai mic decât atunci când se utilizează alte tipuri de centrale electrice.

Hidroenergie în lume

Liderii în producția de hidroenergie per cetățean sunt Canada și Canada. Cea mai activă construcție hidraulică la începutul anilor 2000 a fost realizată de Rusia, pentru care hidroenergia este principala sursă potențială de energie; până la jumătate din centralele hidroelectrice mici (HPP) din lume sunt situate în această țară.

Cele mai mari centrale hidroelectrice din lume

Începând cu 2005, hidroenergie asigură producția de până la 63% din energie electrică regenerabilă și până la 19% din toată energia electrică din lume, capacitatea hidroenergetică instalată ajunge la 715 GW.

Liderii în producția de hidroenergie per cetățean sunt Norvegia, Islandași Canada. Cea mai activă construcție hidraulică la începutul secolului XXI este China, pentru care hidroenergia este principala sursă potențială de energie, în același timp țară până la jumătate din centralele hidroelectrice mici (HPP) din lume sunt amplasate.

Itaipu

Itaipu este o centrală hidroelectrică mare de pe râul Parana, la 20 km de orașul Foz do Iguacu, la granița dintre Brazilia și Paraguay.

Lucrările de proiectare și pregătire au început în 1971, ultimele două dintre cele 18 generatoare planificate au fost puse în funcțiune în 1991, iar alte două generatoare au fost puse în funcțiune în 2007.

Compoziția structurilor centralei hidroelectrice:

Barajul combinat are o lungime totală de 7.235 m, o lățime de 400 m și o înălțime de 196 m;

Deversor de beton cu un debit maxim de 62.200 m/s.

Puterea stației este de 14.000 MW. Producția medie anuală este de 69,5 miliarde kWh, după finalizarea construcției în 2007 - 90-95 miliarde kWh pe an.

Echipamentul de putere al stației este alcătuit din 20 de unități hidraulice cu o capacitate de 700 MW fiecare; datorită depășirii presiunii de proiectare, puterea disponibilă generatoarelor ajunge la 750 MW pentru mai mult de jumătate din timpul de funcționare.

Barajul hidroelectric (HPP) a format un rezervor relativ mic - în raport cu puterea - cu o lungime de 170 km, o lățime de 7 până la 12 km, o suprafață de 1.350 km² și un volum de 29 km².

Pentru construcția sa, guvernul a strămutat aproximativ 10 mii de familii care locuiau pe malul Paranei, multe dintre acestea s-au alăturat Mișcării fără pământ.

Preț Construcția orașului Itaipu a fost estimată inițial de experți la 4,4 miliarde de dolari, dar din cauza politicilor ineficiente ale regimurilor dictatoriale succesive, aceasta s-a ridicat de fapt la 15,3 miliarde de dolari.

Guri

„Guri” este o centrală hidroelectrică mare din Republica Venezuela în departamentul Bolivar de pe râul Caroni, cu 100 km înainte de confluența sa cu Orinoco.

Denumirea oficială este centrala hidroelectrică (CHP) numită după Simon Bolivar (în 1978-2000 - numită după Raul Leoni).

A treia stație din lume ca putere după chinezii „Sanxia” și brazilianul „Itaipu”.

Construcția hidrocentralei a început în 1963, prima etapă a fost finalizată în 1978, a doua în 1986.

Compoziția structurilor centralei hidroelectrice:

un baraj cu o lungime totală de 1300 m și o înălțime de 162 m;

două săli de mașini cu câte 10 unități hidraulice;

deversor de beton cu o capacitate maximă de 25.500 m/s.

Puterea stației este de 10.300 MW. În prima cameră de mașini sunt 10 unități cu o capacitate de 400 MW fiecare, în a doua - 10 unități cu o capacitate de 630 MW fiecare. Producția maximă anuală este de 46 miliarde kWh. Structurile de presiune ale centralei hidroelectrice (lungimea totală ajunge la 7.000 m) formează marele rezervor Guri cu o lungime de 175 km, o lățime de 48 km, o suprafață de până la 4.250 km² și un volum total de 138 km³. . Linia de plutire a rezervorului este situată la o altitudine de 272 m deasupra nivelului mării.

Din anul 2000, reconstrucția este în curs: până în 2007 au fost înlocuite 5 turbine și componentele principale ale celei de-a doua hale de turbine; din 2007 au fost înlocuite patru unități din prima hală.

Pereții celei de-a doua încăperi de mașini sunt decorați de artistul venezuelean Carlos Cruz-Diez.

Centrala hidroelectrică Tukurui

Centrala Hidroelectrică Tucuruí (guarani, portugheză: Tucurún, Usina Hidrelétrica de Tucurún) este o centrală hidroelectrică (CHP) de pe râul Tocantins, situată în județul Tucurui, Tocantins, .

Hidrocentrala poartă numele orașului Tucurui, care a existat în apropierea șantierului. Acum există un oraș cu același nume în aval de baraj. Capacitatea instalată a centralei hidroelectrice (CHP) este de 8.370 MW, cu un total de 24 de generatoare amplasate.

În 1970, s-a format din companiile braziliene ENGEVIX și THEMAG, care au câștigat cea internațională pentru dezvoltarea și implementarea proiectului. Lucrările au început în 1976 și au fost finalizate în 1984. Lungimea barajului a fost de 11 km, înălțimea de 76 m. Deversorul a fost dezvoltat de laboratorul Francisco Rodrigues Saturnino de Brito (Rio de Janeiro) și are cea mai mare capacitate de debit din lume de 120.000 mі /s.

Centrala hidroelectrică a fost prezentată în filmul din 1985 „The Emerald Forest”.

Grand Coulee

Grand Coulee este o centrală hidroelectrică (HPP) situată în America de Nord, cea mai mare din Statele Unite și a cincea ca mărime din lume.

Construcția hidrocentralei a fost finalizată în iunie 1942. Lacul de acumulare, cu un volum de 11,9 km3, a fost construit pentru a genera energie electrică și a iriga zonele deșertice de pe coasta de nord-vest. Apele lacului de acumulare iriga aproximativ 2000 km² de suprafata agricola.

Barajul gravitațional din beton al hidrocentralei, în corpul căruia s-au pus 9,16 milioane m de beton, are o lungime de 1592 m și o înălțime de 168 m. Lățimea părții deversor a barajului este de 503 m. În în cele patru camere de turbine ale centralei hidroelectrice sunt instalate în total 33 de turbine cu o capacitate totală de 6809 MW, care generează anual 20 TWh de energie electrică.

CHE Sayano-Shushenskaya

Centrala hidroelectrică Sayano-Shushenskaya numită după. P.S. Neporozhniy este cea mai puternică centrală electrică din Federația Rusă, a șasea cea mai puternică centrală hidroelectrică (HPP) din lume. Situat pe râul Yenisei, în satul Cheryomushki (Khakassia), lângă Sayanogorsk.

Este cea mai puternică centrală electrică din Federația Rusă. Înainte de accidentul din 2009, acesta producea 15% din energia generată de centralele hidroelectrice rusești (HPP) și 2 la sută volumul total de energie electrică. Compoziția structurilor centralei hidroelectrice:

baraj arc-gravitațional din beton 245 m înălțime, 1.066 m lungime, 110 m lățime la bază, 25 m lățime la creastă Barajul include o porțiune oarbă pe malul stâng de 246,1 m lungime, o porțiune de stație de 331,8 m lungime, o porțiune de deversor. 189 m lungime ,6 m iar porțiunea oarbă din dreapta 298,5 m lungime.

clădire hidrocentrală baraj

deversor de coastă în construcție.

Puterea hidrocentralei este de 6.400 MW (împreună cu Complexul Hidroelectric Principal - 6.721 MW), producția medie anuală este de 24,5 miliarde kWh. În 2006, din cauza unei inundații majore de vară, centrala a generat 26,8 miliarde kWh de energie electrică.

Clădirea hidrocentralei a adăpostit 10 unități hidraulice radial-axiale cu o capacitate de 640 MW fiecare, funcționând la o înălțime de proiectare de 194 m. Înălțimea maximă statică pe baraj a fost de 220 m. Barajul hidrocentralei este unic; doar o altă centrală hidroelectrică din Federația Rusă are un tip similar de baraj - Gergebilskaya, dar este semnificativ mai mic.

Capacitatea deversorului barajului este de 13.600 m³/sec, debitul maxim înregistrat în șantier este de 24.400 m³/sec, deversorul în construcție ar trebui să crească debitul maxim de evacuare cu 8.000 m³/sec.

Sub CHE Sayano-Shushenskaya se află contraregulatorul său - CHE Mainskaya cu o capacitate de 321 MW, care face parte din punct de vedere organizațional din complexul hidroenergetic Sayano-Shushenskaya.

Barajul hidroelectric formează marele rezervor Sayano-Shushenskoye cu un volum total de 31,34 metri cubi. km (volum util - 15,34 km cubi) și o suprafață de 621 mp. km. Apa lacului de acumulare este de înaltă calitate, ceea ce a făcut posibilă organizarea de ferme piscicole specializate în creșterea păstrăvului în aval de hidrocentrală. La realizarea lacului de acumulare au fost inundate 35,6 mii hectare de teren agricol și au fost mutate 2.717 clădiri. În zona rezervorului se află Rezervația Biosferei Sayano-Shushensky.

HC Sayano-Shushenskaya a fost proiectat de Institutul Lenhydroproekt.

Centrala hidroelectrică Krasnoyarsk

Centrala hidroelectrică Krasnoyarsk se află pe râul Yenisei, la patruzeci de kilometri de Krasnoyarsk, lângă orașul Divnogorsk, Teritoriul Krasnoyarsk. A doua cea mai mare centrală hidroelectrică din Federația Rusă. Inclus în cascada de hidrocentrale Yenisei.

Centrala hidroelectrică Krasnoyarsk a fost proiectată de Institutul Lenhydroproekt.

Construcția hidrocentralei a început în 1956 și s-a încheiat în 1972. Prima unitate a hidrocentralei Krasnoyarsk a fost lansată pe 3 noiembrie 1967.

Compoziția structurilor centralei hidroelectrice:

baraj gravitațional din beton cu lungimea de 1.065 m și înălțimea de 124 m, este format dintr-un baraj orb pe malul stâng cu lungimea de 187,5 m, un deversor - 225 m, un canal orb - 60 m, o stație - 360 m și o jaluză pe malul drept - 232,5 m. În total, în timpul construcției, pe corpul barajului au fost așezate 5,7 milioane m3 de beton.

Clădire hidrocentrală lungă de 430 m lângă baraj.

Instalatii de receptie si distributie a energiei electrice - 220 kV si 500 kV.

Lift pentru navă.

Puterea hidrocentralei este de 6000 MW. Producția medie anuală de energie electrică este de 20,4 miliarde kWh. Clădirea hidrocentralei conține 12 unități hidraulice radial-axiale cu o capacitate de 500 MW fiecare, care funcționează la o cap de proiectare de 93 m. Singurul lift de nave din Federația Rusă a fost construit pentru trecerea navelor.

Barajul hidroelectric formează marele rezervor Krasnoyarsk. Suprafața rezervorului este de aproximativ 2000 km², volumul total și util este de 73,3, respectiv 30,4 km². Lacul de acumulare a inundat 120 de mii de hectare de teren agricol, iar în timpul construcției au fost mutate 13.750 de clădiri.

Churchill Falls (HPP)

Churchill Falls este o centrală hidroelectrică de deviere pe râul Churchill din provincia canadiană Newfoundland și Labrador, care ar trebui să devină parte a cascadei proiectate de centrale hidroelectrice de pe râu. Pe locul Churchill Falls a fost construită o centrală hidroelectrică (HPP), de 75 m înălțime, care a fost drenată după ce râul a fost deviat în 1970, adică nu există ca cascadă în cea mai mare parte a anului. Râul, cascada și centrala hidroelectrică poartă numele primului ministru britanic W. Churchill.

Din 2009, centrala hidroelectrică Churchill Falls are a doua cea mai mare casă de turbine subterană din lume după hidrocentrala Robert-Bourassa din nordul Quebecului, este prima centrală hidroelectrică (HPP) din America de Nord în ceea ce privește generația medie anuală. (35 TWh) și al doilea în Canada după puterea instalată (5.428 MW).

Construcția centralei hidroelectrice (CHP) a început la 17 iulie 1967 după mai mulți ani de planificare și a fost finalizată la 6 decembrie 1971. Rezervorul - cu o suprafață totală de 6.988 km2 și un volum de 28 km3 - a fost format nu dintr-un singur baraj, ci din 88 de diguri de deviere cu o lungime totală de peste 64 km, în timpul construcției cărora s-au folosit 20 milioane m3 de sol. Cel mai lung dintre baraje are 6,1 km lungime. Această schemă a făcut posibilă creșterea zonei de captare de la 60.000 km2 la 71.700 km2 și creșterea debitului mediu anual în zona complexului hidroelectric la 52 km3 (1.651 mі/s).

Centrala hidroelectrică (CHP) este construită pe principiul devierii cu devierea râului în zona cascadei. Dotat cu un deversor cu o capacitate de 1.390 mc/sec. piure M3 Hala hidrocentralei, care este proiectata a fi subterana, este construita intr-o excavatie in roca la o adancime de 310 m. Dimensiunile halei de turbine sunt de 296 m lungime, 25 m latime si 47 m inaltime. În total, are 11 unități hidroelectrice cu o capacitate totală de 5.428 MW. Fiecare dintre turbinele radial-axiale, care funcționează la o înălțime de proiectare de 312,4 m, are o masă de 73 de tone și o frecvență de funcționare de 200 rpm. Puterea generatorului M3şanţ 493,5 MV. Conductele de apă ale unităților se realizează sub formă de tuneluri de alimentare cu lungimea de 427 m și diametrul de 6,1 m și puțuri de drenaj la generatoare cu o înălțime de 263 m și un diametru de 2,13 m.

Stația este deținută de Churchill Falls (Labrador) Corporation Ltd, o participație de control (65,8%) din care este deținută de Nalcor și 34,2% deținută de Hydro-Québec. Există un proiect de dezvoltare a stației, care include construirea de noi baraje și hidrocentrale suplimentare (CCE), care să asigure o creștere a zonei de captare și să aducă capacitatea totală instalată la 9.252 MW.

Barajul Hoover

Barajul Hoover, Barajul Hoover, Barajul Hoover, cunoscut și sub numele de Barajul Boulder, este o structură hidraulică unică în STATELE UNITE ALE AMERICII, un baraj de beton înălțime de 221 m și o centrală hidroelectrică (HPP), construită în cursul inferior al râului Colorado. Situat în Black Canyon, la granița dintre Arizona și Nevada, la 48 km sud-est de Las Vegas; formează Lacul Mead. Numit în onoarea celui de-al 31-lea președinte al Statelor Unite Herbert Hoover, al 31-lea președinte STATELE UNITE ALE AMERICII, care a jucat un rol important în construcția sa. Construcția barajului a început în 1931 și s-a încheiat în 1936, cu doi ani înainte de termen.

Barajul este administrat de U.S. Bureau of Reclamation, o divizie a Departamentului de Interne al SUA. În 1981, barajul a fost inclus în Registrul național al locurilor istorice din SUA. Barajul Hoover este una dintre cele mai faimoase atracții din zona Las Vegas.

Centrala hidroelectrică (CHP) este

Înainte ca barajul să fie construit, râul Colorado și-a arătat adesea temperamentul turbulent, deseori inundând terenurile agricole din aval, când zăpada se topea în Munții Stâncoși. Proiectanții barajului au planificat că construcția acestuia va ajuta la atenuarea fluctuațiilor nivelului râului. În plus, era de așteptat ca rezervorul să dea un impuls dezvoltării agriculturii irigate, precum și să devină o sursă de alimentare cu apă pentru Los Angeles și alte zone din California de Sud.

În același timp, unul dintre obstacolele în calea implementării proiectului a fost îndoielile statelor situate în bazinul râului Colorado cu privire la distribuirea echitabilă a resurselor de apă în rândul consumatorilor. Au existat temeri că California, cu influența sa, resursele financiare și lipsa apei, ar revendica majoritatea resurselor de apă ale rezervorului.

Ca urmare, în 1922 a fost creată o comisie, care includea câte un reprezentant din fiecare dintre statele interesate și unul din guvernul federal (a devenit Al 31-lea președinte al Statelor Unite, Herbert Hoover, apoi ministru de comerț în guvern presedinte Warren Harding). Rezultatul activităților acestei comisii a fost Convenția râului Colorado, semnată la 24 noiembrie 1922, care a stabilit metode de împărțire a resurselor de apă. Semnarea acestui document, numit „Compromisul Hoover”, a deschis calea pentru construcția barajului.

Construcția unei structuri hidraulice atât de mari a necesitat strângerea de fonduri importante de la bugetul de stat. Proiectul de lege privind alocarea fondurilor nu a primit imediat aprobarea de la Casa Congresului American și de la Casa Albă. Abia la 21 decembrie 1928 presedintele a semnat un proiect de lege prin care se aprobă proiectul. Alocările inițiale pentru construcția barajului au fost alocate abia în iulie 1930, când președintele era deja Herbert Clark Hoover.

Planul inițial prevedea construirea unui baraj în Canionul Boulder. Prin urmare, în ciuda faptului că în cele din urmă s-a decis construirea unui baraj în Black Canyon, proiectul s-a numit Proiectul Boulder Canyon.

Contractul pentru construirea barajului a fost atribuit consorţiu Six Companies, Inc., o societate mixtă a companiilor Morrison-Knudsen Companie(Boise, stat Idaho); Constructii Utah Companie(Ogden, stat Utah); Pacific Bridge Company (Portland, Oregon); Henry J. Kaiser & W. A. ​​​​Bechtel Company (Oakland, California); MacDonald & Kahn Ltd. (Los Angeles) și J. F. Shea Company (Portland, Oregon).

Era planificat ca lângă baraj să fie construit un întreg oraș pentru muncitorii din construcții - Boulder City, dar programul de construcție a fost ajustat în favoarea accelerării și creșterii numărului de locuri de muncă (acest lucru s-a făcut pentru a reduce șomajul în masă care a rezultat din Marea Depresiune). În acest sens, când au sosit primii muncitori, orașul nu era încă pregătit, iar constructorii de baraje au petrecut prima vară în tabere temporare. Întârzierile în livrarea locuințelor și condițiile de muncă periculoase au dus la o grevă pe 8 august 1931. Protestul muncitorilor a fost dispersat cu arme și bâte, dar ritmul de construcție în Boulder City a fost crescut, iar până în primăvara anului 1932 muncitorii au avut mutat în locuință permanentă.

Construcția barajului a fost realizată în condiții dificile. O parte din lucrări au fost efectuate în tuneluri, unde muncitorii au suferit din cauza excesului de monoxid de carbon (unii lucrători au devenit invalidi sau chiar au murit ca urmare). Angajatorul a anunțat că aceste boli sunt consecințele pneumoniei obișnuite și nu este responsabil pentru acest lucru.

Amenajarea gropii pentru structurile centralei hidroelectrice (CHP) s-a realizat concomitent cu săparea gropii de fundare a barajului. Lucrările de excavare pentru structura în formă de „U” aflată la poalele barajului au fost finalizate la sfârșitul anului 1933, iar primul beton a fost turnat în clădirea centralei în noiembrie acelui an.

Mică centrală hidroelectrică (HPP)

O centrală hidroelectrică mică (HPP) sau centrală hidroelectrică mică (SHPP) este o centrală hidroelectrică (HPP) care produce o cantitate relativ mică de energie electrică. Nu există un concept de centrală hidroelectrică mică (HPP) general acceptat pentru toate țările; capacitatea instalată a acestora este considerată principala caracteristică a acestor centrale. Mai des, centralele hidroelectrice mici (HPP) includ hidrocentrale a căror capacitate instalată nu depășește 5 MW (Austria, Polonia, limita a fost mărită la 15 MW, iar în 1980 capacitatea lor maximă instalată a fost limitată la 30 MW. În URSS. , conform SNiP 2.06.01- 86 de hidrocentrale mici au inclus centrale hidroelectrice cu o capacitate instalată de 30 MW cu un diametru al rotorului turbinei de până la 3 m. Dintre centralele hidroelectrice mici se disting în mod convențional microcentrale hidroelectrice, cele din care putere instalată nu depășește 0,1 MW.

În Belarus, conform Rezoluției Consiliului de Miniștri al Republicii Belarus din 24 aprilie 1997 nr. 400 „Cu privire la dezvoltarea energiei mici și netradiționale”, centralele electrice mici sunt considerate centrale electrice cu o instalație instalată. capacitate de până la 6 MW. Belenergo trebuie să plătească centralele mici pentru energia electrică furnizată la tarife duble. Beneficii similare se aplică în Letonia, pe baza „ lege pe Energie” din 3 septembrie 1998, garantează achiziționarea de energie electrică de la hidrocentrale mici la tarif dublu timp de 8 ani de la data punerii în funcțiune. ÎN Suedia Există 1.350 de hidrocentrale mici în funcțiune, care generează 10% din energia electrică necesară țării; există aproximativ 83 de mii de centrale hidroelectrice mici în China. În Belarus, înainte de crearea unui sistem energetic unificat din Belarus, existau 179 de centrale hidroelectrice mici care furnizează energie electrică agriculturii; după aceea, majoritatea au fost abandonate, iar acum se încearcă recrearea lor.

În Federația Rusă, JSC HydroOGK are în vedere centrale hidroelectrice mici (HPP) cu o capacitate mai mică de 25 MW. Constructie date stațiile sunt alocate de campanie unui program special, al cărui operator este o filială companieîntreprinderi - Fondul pentru Energie Nouă. Conform programului, până în 2010 este planificată să pună în funcțiune cel puțin 150 MW de putere la centralele hidroelectrice mici, iar până în 2020 - cel puțin 1000 MW.

Surse

http://ru.wikipedia.org/

Enciclopedia investitorilor. 2013. Ghidul tehnic al traducătorului

CENTRALA HIDROELECTRICA- (centrala hidroelectrica) o centrala electrica care transforma energia mecanica a curgerii apei in energie electrica prin turbine hidraulice care actioneaza rotatia generatoare electrice. Capacitatea celor mai mari hidrocentrale este de până la câțiva GW (de exemplu... ... Dicţionar enciclopedic mare

CENTRALA HIDROELECTRICA- INSTALATĂ HIDROELECTRICĂ, un complex de structuri care utilizează baraje sau valuri de maree pentru a transforma energia mișcării apei în energie electrică. În aproape toate schemele, energia cinetică a apei face ca paletele unei TURBINE de apă să se rotească, care în ... Științific și tehnic Dicţionar enciclopedic

Introducere

Oamenii au învățat de mult să folosească energia apei pentru a roti rotoarele morilor, mașinilor-unelte și gaterului. Dar, treptat, ponderea hidroenergiei în cantitatea totală de energie folosită de oameni a scăzut. Acest lucru se datorează capacității limitate de a transfera energia apei pe distanțe lungi. Odată cu apariția turbinei electrice acționate de apă, hidroenergia are noi perspective.

Unele dintre primele instalații hidroelectrice cu o capacitate de doar câteva sute de wați au fost construite în 1876-1881 în Stangass și Laufen (Germania) și în Grayside (Anglia). Dezvoltarea hidrocentralelor și utilizarea lor industrială este strâns legată de problema transmiterii energiei electrice la distanțe. Construirea unei linii de transport a energiei electrice (170 km) de la hidrocentrala Laufen până la Frankfurt pe Main (Germania) pentru alimentarea cu energie electrică Expoziția Internațională de Electrotehnică (1891) a deschis oportunități largi pentru dezvoltarea hidrocentralelor. În 1892, curentul industrial a fost furnizat de o centrală hidroelectrică construită pe o cascadă în Bülach (Elveția), aproape simultan în 1893 au fost construite centrale hidroelectrice la Gelschen (Suedia), pe râul Isar (Germania) și în California (SUA) . În 1896, a intrat în funcțiune Centrala Hidroelectrică Niagara (SUA) de curent continuu; în 1898 hidrocentrala Rheinfeld (Germania) a dat curent, iar în 1901 au început să fie încărcate hidrogeneratoarele hidrocentralei Jonat (Franţa).

Informații convingătoare despre prima hidrocentrală din lume pot fi considerate și informații despre prima hidrocentrală din Croația din orașul Sibenik (1885). O tensiune de curent alternativ de 230 kW a servit pentru iluminatul orașului.

Este considerat cel mai de încredere că prima centrală hidroelectrică din Rusia a fost centrala hidroelectrică Berezovskaya (Zyryanovskaya), construită în Rudny Altai pe râul Berezovka (un afluent al râului Bukhtarma) în 1892. Era cu patru turbine cu o putere totală de 200 kW. Energia rezultată a iluminat spațiile de producție, a asigurat funcționarea centralei telefonice și a alimentat pompele electrice pentru pomparea apei din puțurile miniere.

Stația hidroelectrică Nygri, care a apărut în provincia Irkutsk de pe râul Nygri (un afluent al râului Vacha) în 1896, pretinde, de asemenea, a fi prima. Echipamentul de putere al stației era alcătuit din două turbine cu un arbore orizontal comun, care roteau trei dinamo cu o putere de 100 kW fiecare. Tensiunea primară a fost transformată de patru transformatoare de curent trifazate de până la 10 kV și transmisă prin două linii de înaltă tensiune către minele vecine Negadanny și Ivanovsky. La mine, tensiunea a fost transformată la 220 V. Datorită energiei electrice de la hidrocentrala Nygrinskaya, în mine au fost instalate ascensoare electrice. În plus, situl minier a fost electrificat calea ferata, care a servit pentru îndepărtarea rocii sterile, care a devenit prima cale ferată electrificată din Rusia.

Începând cu 2012, hidroenergia furnizează până la 21% din toată energia electrică din lume; capacitatea de energie instalată a centralelor hidroelectrice (HPP) ajunge la 715 GW. Liderii în producția de hidroenergie în termeni absoluti sunt: ​​China, Canada, Brazilia; și pe cap de locuitor - Norvegia, Islanda și Canada. Cele mai mari centrale hidroelectrice din lume sunt:

· Trei Chei (China, râul Yangtze) - 22,4 GW,

Itaipu (Brazilia, râul Parana) - 14 GW,

· Guri (Venezuela, râul Caroni) 10,3 GW,

Tucurui (Brazilia, râul Tocantins) - 8,3 GW,

· Grand Coulee (SUA, Columbia River) - 6,8 GW,

· Sayano-Shushenskaya (Rusia, râul Yenisei) 6,4 GW,

· Krasnoyarsk (Rusia, râul Yenisei) 6 GW,

· Robert-Bourassa (Canada, râul La Grande) 5,6 GW,

· Cascada Churchill (Canada, râul Churchill) - 5,4 GW,

Începând cu 2011, Rusia are 15 centrale hidraulice în funcțiune, în construcție și în construcție suspendată de peste 1.000 MW și peste o sută de hidrocentrale de capacitate mai mică.

În același timp, în ceea ce privește potențialul economic al resurselor hidroenergetice, Rusia ocupă locul al doilea în lume (aproximativ 852 miliarde kWh) după China, însă, în ceea ce privește gradul de dezvoltare a acestora - 20% - este inferioară aproape tuturor. țările dezvoltate și multe țări în curs de dezvoltare. Gradul de uzură al echipamentelor majorității hidrocentralelor rusești depășește 40%, iar pentru unele hidrocentrale această cifră ajunge la 70%, ceea ce este asociat cu o problemă sistemică în întreaga industrie hidroenergetică și subfinanțarea cronică a acesteia.

1. Principalele tipuri de centrale hidroelectrice

Centrale hidroelectrice la curgere și baraj

Baraj; 2 - porti; 3 - nivelul maxim al piscinei superioare; 4 - nivelul minim al piscinei superioare; 5 - lift hidraulic; 6 - grila de depozitare a gunoiului; 7 hidrogenerator; 8 - turbina hidraulica; 9 - nivelul minim al apei spate; 10 - nivelul maxim de inundație

Hidrocentrale Pridam

Sunt construite la presiuni mai mari ale apei. În acest caz, râul este blocat complet de un baraj, iar clădirea hidrocentralei în sine se află în spatele barajului, în partea inferioară a acestuia. Apa, în acest caz, este furnizată turbinelor prin tuneluri speciale de presiune, și nu direct, ca în hidrocentralele la curs de râu.

Baraj; 2 - conductă de apă; 3 - amplasament pentru echipamente electrice de înaltă tensiune; 4 - clădirea camerei turbinelor hidrocentralei.

Hidrocentrale de deviere:

Hidrocentrale de deviere. Astfel de centrale electrice sunt construite în locuri în care panta râului este mare. Concentrația necesară de apă într-o centrală hidroelectrică de acest tip este creată prin deviere. Apa este îndepărtată din albia râului prin sisteme speciale de drenaj. Acestea din urmă sunt îndreptate, iar panta lor este semnificativ mai mică decât panta medie a râului. Ca urmare, apa este furnizată direct către clădirea centralei hidroelectrice. Hidrocentralele de deviere pot fi de diferite tipuri - cu curgere liberă sau cu deviare de presiune. În cazul devierii presiunii, conducta de apă este așezată cu o pantă longitudinală mare. Într-un alt caz, la începutul devierii, se creează un baraj mai înalt pe râu și se creează un rezervor - această schemă se mai numește și diversiune mixtă, deoarece sunt utilizate ambele metode de creare a concentrației necesare de apă.

Schema unei hidrocentrale de deviere: 1 - baraj; 2 lift de apă; 3 - rezervor de decantare; 4 - canal de derivare; 5 - bazin de reglare zilnică; 6 - bazin sub presiune; 7 - conducta de apa turbina; 8 - aparatura de comutare; 9 - clădire hidrocentrală; 10 - deversor; 11 - căi de acces

Centrale cu acumulare prin pompare:

Asemenea centrale electrice cu acumulare prin pompare sunt capabile să acumuleze energia electrică generată și să o pună în funcțiune în perioadele de sarcină de vârf. Principiul de funcționare al unor astfel de centrale electrice este următorul: în anumite perioade (nu de sarcină de vârf), centralele cu acumulare prin pompare funcționează ca pompe din surse externe de energie și pompează apă în bazinele superioare special echipate. Când apare cererea, apa din acestea intră în conducta de presiune și antrenează turbinele.

Centrale hidroelectrice mareoelectrice (TPP):

Un tip special de centrală hidroelectrică care utilizează energia mareelor ​​și, de fapt, energia cinetică a rotației Pământului. Centralele mareomotrice folosesc diferențele de nivel ale apei (fluctuațiile nivelului apei în apropierea țărmului pot ajunge la 12 metri) care apar în timpul mareelor ​​înalte și joase. Pentru a face acest lucru, bazinul de coastă este separat de un baraj jos, care reține apa de maree la reflux. Apoi apa este eliberată și se rotește turbinele hidraulice care pot funcționa atât în ​​modul generator, cât și în modul pompă (pentru a pompa apa în rezervor pentru funcționarea ulterioară în absența mareelor).

. Principiul de funcționare al centralei hidroelectrice. Principalele structuri și echipamente ale centralelor hidroelectrice

O centrală hidroelectrică este un complex de structuri și echipamente prin care energia curgerii apei este transformată în energie electrică.

Centralele hidroelectrice sunt parte integrantă a unui complex hidroelectric - un complex de structuri hidraulice destinate utilizării resurselor de apă în interesul economiei naționale: obținerea de energie electrică, irigații, alimentare cu apă, îmbunătățirea condițiilor de navigație, protecția împotriva inundațiilor, piscicultură etc. .

Puterea debitului hidraulic depinde de debit și presiune. Viteza curgerii apei într-un râu variază de-a lungul lungimii sale cu modificări în secțiunea transversală a canalului și panta hidraulică. Pentru a concentra puterea și presiunea râului în orice loc, sunt ridicate structuri hidraulice: un baraj, un canal de deviere.

Structurile deversoarelor transferă apa din amonte în aval pentru a evita depășirea nivelului maxim de proiectare al apei în perioada de inundație, gheață de evacuare, nămol etc.

Dacă râul este navigabil, atunci barajul este adiacent ecluzelor (ascensoare de nave) cu canale de apropiere pentru trecerea navelor și plutelor prin instalațiile de apă, transbordarea mărfurilor și transferul pasagerilor de la transportul pe apă la transportul terestru etc.

Pentru a asigura selecția și furnizarea apei către consumatorii non-energetici, complexul hidroelectric include instalații de captare a apei și stații de pompare.

Structurile de pescuit sunt pasaje pentru pești și ascensoare pentru pești pentru trecerea speciilor valoroase de pești prin instalații de apă către locurile de depunere a icrelor permanente, structuri de protecție a peștilor și structuri pentru creșterea artificială a peștilor. Uneori, peștii sunt trecuți prin ecluze în timpul procesului de blocare a navelor.

Pentru conectarea instalațiilor de apă între ele, conectați-le cu rețeaua de drumuri de stat și de căi ferate, precum și pentru trecerea acestor drumuri prin instalațiile de apă, se construiesc structuri de transport: poduri, drumuri etc.

Pentru a genera energie electrică și a o distribui consumatorilor, complexul hidroelectric include diverse structuri energetice. Acestea includ: dispozitive de admisie a apei și conducte care furnizează apă de la piscina superioară către turbine și descarcă apa în piscina inferioară; construirea de centrale hidroelectrice cu hidroturbine, hidrogeneratoare și transformatoare; echipamente mecanice auxiliare și de ridicare și transport; Telecomandă; dispozitive de distribuție deschise concepute pentru a primi și distribui energie.

Principiul de funcționare al unei centrale hidroelectrice este următorul: barajul formează un rezervor, oferind presiune constantă a apei. Apa intră în priza de apă și, trecând printr-o conductă de apă sub presiune, rotește o turbină hidraulică, care antrenează un hidrogenerator. Tensiunea de ieșire a hidrogeneratoarelor este crescută de transformatoare pentru transportul către stațiile de distribuție și apoi către consumatori.

Presiunea este creată de concentrarea căderii râului în zona care este utilizată de un baraj, sau o deviere, sau un baraj și o deviere împreună. În inginerie hidraulică, devierea este un set de structuri care drenează apa dintr-un râu, rezervor sau alt corp de apă, o transportă la o centrală hidroelectrică, o stație de pompare și, de asemenea, drenează apa din acestea. Există deviere fără presiune și presiune. Deviația presiunii - o conductă, tunel de presiune, este utilizată atunci când fluctuațiile nivelului apei la locul de admisie sau de evacuare sunt semnificative. Pentru fluctuații mici de nivel, pot fi utilizate atât devierea presiunii, cât și cea fără presiune. Tipul de diversiune este selectat ținând cont de condițiile naturale ale zonei pe baza unui calcul tehnic și economic. Lungimea conductelor moderne de apă de deviere atinge câteva zeci de kilometri, capacitatea de debit este mai mare de 2000 m 3 /sec. Echipamentul principal de putere este amplasat în clădirea centralei hidroelectrice: în camera turbinelor centralei - unități hidraulice, echipamente auxiliare, dispozitive automate de control și monitorizare; în postul central de comandă se află un tablou de comandă pentru operatorul-dispecerat sau operatorul auto al centralei hidroelectrice. Stația de transformare superioară este amplasată atât în ​​interiorul clădirii centralei hidroelectrice, cât și în clădiri separate sau în spații deschise. Aparatele de comutare sunt adesea amplasate în zone deschise. O clădire poate fi împărțită în secțiuni care conțin una sau mai multe unități și echipamente auxiliare, separate de părțile adiacente ale clădirii. La sau în interiorul clădirii centralei hidroelectrice este creat un loc de instalare pentru asamblarea și repararea diverselor echipamente și pentru operațiuni auxiliare de întreținere. În funcție de capacitatea instalată, acestea se împart în puternice (peste 250 MW), medii (până la 25 MW) și mici (până la 5 MW). Puterea unei centrale hidroelectrice depinde de presiunea (diferența dintre nivelurile debitului superior și inferior de apă Q (m 3 /sec)) utilizată în turbinele hidraulice și de eficiența unității hidraulice.

În funcție de presiunea maximă utilizată, centralele hidroelectrice sunt împărțite în presiune înaltă (mai mult de 60 m), presiune medie (de la 25 la 60 m) și presiune joasă (de la 3 la 25 m). Pe râurile de câmpie, presiunile depășesc rar 100 m; în condiții muntoase, pot fi create presiuni de până la 300 m sau mai mult folosind un baraj și cu ajutorul devierii - până la 1500 m.

Generatoarele de hidrogen și turbinele hidraulice sunt considerate una dintre cele mai importante componente ale hidrocentralelor.

Turbine hidro.

O turbină hidraulică transformă energia apei care curge sub presiune în energie mecanică de rotație a arborelui.

Pe baza principiului de funcționare, turbinele hidraulice sunt împărțite în reactive (jet de presiune) și active (jet liber). Apa intră în rotor fie prin duze (în turbinele hidraulice active), fie printr-o paletă de ghidare (în turbinele hidraulice cu jet).

Cel mai comun tip de turbină hidraulică activă este turbină cu găleată. Turbinele cu cupe sunt foarte diferite din punct de vedere structural de cele mai comune turbine hidraulice cu jet (radial-axiale, cu pale rotative), în care rotorul este situat în fluxul de apă. În turbinele cu găleată, apa este furnizată prin duze tangenţial la un cerc care trece prin mijlocul găleţii. Apa care trece prin duză formează un jet care zboară cu viteză mare și lovește paleta turbinei, după care roata se rotește, făcând lucru. După devierea unei lame, alta este plasată sub curent. Procesul de utilizare a energiei jetului are loc la presiunea atmosferică, iar producția de energie se realizează numai datorită energiei cinetice a apei. Paletele turbinei sunt biconcave cu o lamă ascuțită în mijloc; Scopul lamei este de a separa curentul de apă pentru a utiliza mai bine energia. Turbinele hidraulice cu cupe sunt utilizate la presiuni de peste 200 de metri (cel mai adesea 300-500 de metri sau mai mult), la debite de până la 100 m³/sec. Puterea celor mai mari turbine cu cupe poate ajunge la 200-250 MW sau mai mult. La înălțimi de până la 700 de metri, turbinele cu cupe concurează cu turbinele radial-axiale; la înălțimi mai mari, nu există nicio alternativă la utilizarea lor. De regulă, centralele hidroelectrice cu turbine cu cupe sunt construite conform unei scheme de deviere, deoarece este problematică obținerea unor presiuni atât de semnificative folosind un baraj. Avantajele turbinelor cu cupe sunt capacitatea de a utiliza presiuni foarte mari, precum și debite scăzute de apă. Dezavantajele turbinei sunt ineficiența la presiuni scăzute, incapacitatea de a o utiliza ca pompă și cerințele ridicate pentru calitatea apei furnizate.

Turbină radial-axială (turbina Francis) - turbină cu reacție. În rotorul turbinelor de acest tip, fluxul se deplasează mai întâi radial (de la periferie spre centru), apoi pe direcția axială (până la ieșire). Folosit la presiuni de până la 600 m. Putere de până la 640 MW.

Principalul avantaj al turbinelor de acest tip este cea mai mare eficiență optimă dintre toate tipurile existente. Dezavantajul este că caracteristica de funcționare este mai puțin plană decât cea a unei turbine hidraulice cu pale rotative.

Turbină cu pale rotative (turbină Kaplan)- o turbină cu reacție, ale cărei pale se pot roti în jurul axei lor simultan, datorită căreia puterea sa este reglată. Puterea poate fi reglată și cu ajutorul paletelor de ghidare. Paletele unei turbine hidraulice pot fi amplasate fie perpendicular pe axa acesteia, fie în unghi. Fluxul de apă dintr-o turbină cu pale rotative se mișcă de-a lungul axei sale. Axa turbinei poate fi amplasată fie vertical, fie orizontal. Cu axă verticală, fluxul, înainte de a intra în camera de lucru a turbinei, este răsucit într-o cameră spiralată și apoi îndreptat cu ajutorul unui caren. Acest lucru este necesar pentru alimentarea uniformă cu apă a palelor turbinei și, prin urmare, pentru a reduce uzura. Este utilizat în principal în centralele hidroelectrice de medie presiune.

Turbină diagonală- turbina cu reacție utilizată la presiuni medii și mari. O turbină diagonală este o turbină cu pale rotative, ale cărei pale sunt situate la un unghi ascuțit (45-60°) față de axa de rotație a turbinei. Acest aranjament de palete vă permite să măriți numărul acestora (până la 10-12 bucăți) și să utilizați turbina la presiuni mai mari. Turbinele diagonale sunt utilizate la presiuni de la 30 la 200 de metri, concurând la presiuni joase cu turbinele clasice cu pale rotative și la presiuni mari cu turbinele radial-axiale. Față de acestea din urmă, turbinele diagonale au o eficiență ceva mai mare, dar sunt structural mai complexe și mai supuse uzurii.

Hidrogenerator- o mașină electrică concepută pentru a genera energie electrică la o centrală hidroelectrică. În mod obișnuit, un hidrogenerator este o mașină electrică sincronă verticală cu poli saliente condusă de o turbină hidraulică, deși există și generatoare hidraulice orizontale (inclusiv hidrogeneratoare cu capsule).

Generatoarele de hidrogen au o viteză de rotație relativ mică (până la 500 rpm) și un diametru destul de mare (până la 20 m), ceea ce determină în primul rând proiectarea verticală a majorității generatoarelor de hidrogen, deoarece cu un design orizontal devine imposibilă asigurarea mecanică necesară. rezistența și rigiditatea elementelor lor structurale.

Centralele cu acumulare prin pompare folosesc generatoare reversibile de hidrogen (generatoare-motoare de hidrogen), care pot genera atât energie electrică, cât și o pot consuma. Ele diferă de hidrogeneratoarele convenționale prin designul special al rulmentului axial, care permite rotorului să se rotească în ambele direcții.

Hidrogeneratoarele pentru hidrocentrale sunt special proiectate in functie de viteza de rotatie si puterea turbinelor hidraulice pentru care sunt destinate. Hidrogeneratoarele pentru puterea unitară mare sunt instalate de obicei vertical pe rulmenți axiali cu rulmenți de ghidare corespunzători. Ele sunt de obicei trifazate și proiectate pentru o frecvență standard. Sistemul de racire cu aer este inchis, cu schimbatoare de caldura aer-apa.

3. Avantajele și dezavantajele centralelor hidroelectrice

Principalele avantaje ale hidroenergiei sunt evidente. Desigur, principalul avantaj al resurselor hidro este reînnoirea lor: furnizarea de apă este practic inepuizabilă. În același timp, resursele hidro sunt semnificativ în avans în dezvoltarea altor tipuri de surse regenerabile de energie și sunt capabile să furnizeze energie orașelor mari și regiuni întregi.

În plus, această sursă de energie poate fi folosită destul de simplu, așa cum demonstrează istoria îndelungată a hidroenergiei. De exemplu, generatoarele hidroelectrice pot fi pornite sau oprite în funcție de consumul de energie.

În același timp, problema impactului hidroenergiei asupra mediului este destul de controversată. Pe de o parte, exploatarea hidrocentralelor nu conduce la poluarea mediului cu substanțe nocive, spre deosebire de emisiile de CO 2 produse de centralele termice și eventualele accidente la centralele nucleare, care pot duce la consecințe catastrofale globale.

Dar, în același timp, formarea rezervoarelor necesită inundarea unor suprafețe mari, adesea fertile, iar acest lucru provoacă schimbări negative în natură. Barajele blochează adesea calea peștilor către zonele de depunere a icrelor, perturbă curgerea naturală a râurilor, duc la dezvoltarea proceselor de stagnare, reduc capacitatea de „auto-purificare” și, prin urmare, schimbă dramatic calitatea apei.

Costul energiei produse la centralele hidroelectrice este mult mai mic decât la centralele nucleare și termice, iar acestea sunt capabile să ajungă rapid la modul de ieșire a puterii de funcționare după pornire, dar construcția lor este mai costisitoare.

Tehnologiile moderne de producere a energiei hidroelectrice fac posibilă obținerea unei eficiențe destul de ridicate. Uneori este de două ori mai mare decât cea a centralelor termice convenționale. În multe privințe, această eficiență este asigurată de caracteristicile echipamentelor hidrocentralelor. Este foarte fiabil și ușor de utilizat.

În plus, toate echipamentele folosite au un alt avantaj important. Are o durată de viață lungă, care se datorează lipsei de căldură în timpul procesului de fabricație. Și într-adevăr, nu este nevoie să schimbați des echipamentul; defecțiunile sunt extrem de rare. Durata de viață minimă a unei centrale hidroelectrice este de aproximativ cincizeci de ani. Și în vastele întinderi ale fostei Uniuni Sovietice, stațiile construite în anii douăzeci sau treizeci ai secolului trecut funcționează cu succes. Centralele hidroelectrice sunt controlate printr-un hub central și ca urmare, în majoritatea cazurilor, au un personal redus.

Concluzie

centrala hidroelectrica turbina cost energie

Potențialul hidroenergiei poate fi determinat prin însumarea tuturor debitelor râurilor existente pe planetă. Calculele au arătat că potențialul global este de cincizeci de miliarde de kilowați pe an. Dar această cifră foarte impresionantă este doar un sfert din cantitatea de precipitații care cad anual în întreaga lume.

Luând în considerare condițiile fiecărei regiuni specifice și starea râurilor lumii, potențialul real al resurselor de apă variază de la două până la trei miliarde de kilowați. Aceste cifre corespund unei producții anuale de energie de 10.000 - 20.000 de miliarde de kilowați pe oră.

Pentru a înțelege potențialul hidroenergiei exprimat prin aceste cifre, datele obținute trebuie comparate cu indicatorii centralelor termice pe bază de petrol. Pentru a genera această cantitate de energie electrică, centralele pe bază de petrol ar avea nevoie de aproximativ patruzeci de milioane de barili de petrol în fiecare zi.

Fără îndoială, energia hidroenergetică în viitor nu ar trebui să aibă un impact negativ asupra mediului sau să-l reducă la minimum. În același timp, este necesar să se realizeze utilizarea maximă a resurselor hidro.

Mulți experți înțeleg acest lucru și, prin urmare, problema conservării mediului natural în timpul construcției de inginerie hidraulică activă este mai relevantă ca niciodată. În prezent, o prognoză precisă a posibilelor consecințe ale construcției instalațiilor hidraulice este deosebit de importantă. Ar trebui să răspundă la multe întrebări referitoare la posibilitatea de atenuare și depășire a situațiilor de mediu nedorite care pot apărea în timpul construcției. În plus, este necesară o evaluare comparativă a eficienței de mediu a viitoarelor instalații hidroelectrice. Adevărat, implementarea unor astfel de planuri este încă departe, deoarece astăzi nu se realizează dezvoltarea metodelor de determinare a potențialului energetic de mediu.

Lista surselor

1. Neporozhny P.S., Obrezkov V.I.; „Introducere în specialitatea: energia hidroelectrică”. ed. Moscova, 1982

Drobnis V.F. „Hidraulice și mașini hidraulice”, ed. Moscova, 1987

Centrală hidroelectrică

Centrala hidroelectrica (HPP)- o centrală electrică care utilizează energia curgerii apei ca sursă de energie. Centralele hidroelectrice sunt de obicei construite pe râuri prin construirea de baraje și rezervoare.

Pentru producerea eficientă a energiei electrice la o centrală hidroelectrică, sunt necesari doi factori principali: o aprovizionare garantată cu apă pe tot parcursul anului și, eventual, pante mari ale râului; tipurile de teren asemănătoare canionului sunt favorabile construcției hidraulice.

Particularități

Principiul de funcționare

Principiul de funcționare al unei centrale hidroelectrice este destul de simplu. Un lanț de structuri hidraulice asigură presiunea necesară a apei care curge către paletele unei turbine hidraulice, care antrenează generatoarele care produc energie electrică.

Cele mai mari centrale hidroelectrice din lume

Centrale hidroelectrice din Rusia

Începând cu 2009, Rusia are 15 hidrocentrale cu o capacitate de peste 1000 MW (în funcțiune, în construcție sau în construcție înghețată) și peste o sută de hidrocentrale de capacitate mai mică.

Cele mai mari centrale hidroelectrice din Rusia

Note:

Alte centrale hidroelectrice din Rusia

Contextul dezvoltării ingineriei hidraulice în Rusia

În perioada sovietică de dezvoltare energetică, s-a pus accent pe rolul deosebit al planului economic național unificat pentru electrificarea țării - GOELRO, care a fost aprobat la 22 decembrie 1920. Această zi a fost declarată sărbătoare profesională în URSS - Ziua Inginerilor Energetici. Capitolul din plan dedicat hidroenergiei s-a numit „Electrificare și Energie a Apei”. Acesta a indicat că hidrocentralele pot fi rentabile din punct de vedere economic, în special în cazul utilizării complexe: pentru generarea de energie electrică, îmbunătățirea condițiilor de navigație sau recuperarea terenurilor. S-a presupus că în 10-15 ani va fi posibilă construirea unei centrale hidroelectrice în țară cu o capacitate totală de 21.254 mii cai putere (aproximativ 15 milioane kW), inclusiv în partea europeană a Rusiei - cu o capacitate de 7.394. , în Turkestan - 3.020, în Siberia - 10.840 mii CP Pentru următorii 10 ani s-a planificat construirea unei centrale hidroelectrice cu o capacitate de 950 mii kW, dar ulterior s-a planificat construirea a zece hidrocentrale cu o capacitate totală de exploatare a primelor trepte de 535 mii kW.

Deși deja cu un an înainte, în 1919, Consiliul Muncii și Apărării a recunoscut construcția hidrocentralelor Volhov și Svir ca obiecte de importanță pentru apărare. În același an au început pregătirile pentru construcția hidrocentralei Volhov, prima dintre hidrocentrale construite conform planului GOELRO.

Cu toate acestea, chiar înainte de începerea construcției centralei hidroelectrice Volhov, Rusia avea o experiență destul de bogată în construcții hidraulice industriale, în principal prin companii private și concesiuni. Informațiile despre aceste hidrocentrale construite în Rusia în ultimul deceniu al secolului al XIX-lea și primii 20 de ani ai secolului al XX-lea sunt destul de fragmentate, contradictorii și necesită cercetări istorice speciale.

Este considerat cel mai de încredere că prima centrală hidroelectrică din Rusia a fost centrala hidroelectrică Berezovskaya (Zyryanovskaya), construită în Rudny Altai pe râul Berezovka (un afluent al râului Bukhtarma) în 1892. Era cu patru turbine cu o putere totală de 200 kW și era menită să furnizeze energie electrică pentru drenarea minelor din mina Zyryanovsky.

Stația hidroelectrică Nygri, care a apărut în provincia Irkutsk de pe râul Nygri (un afluent al râului Vacha) în 1896, pretinde, de asemenea, a fi prima. Echipamentul de putere al stației era alcătuit din două turbine cu un arbore orizontal comun, care roteau trei dinamo cu o putere de 100 kW fiecare. Tensiunea primară a fost transformată de patru transformatoare de curent trifazate de până la 10 kV și transmisă prin două linii de înaltă tensiune către minele învecinate. Acestea au fost primele linii electrice de înaltă tensiune din Rusia. O linie (9 km lungime) a fost întinsă prin loaches până la mina Negadanny, cealaltă (14 km) - în sus pe valea Nygri până la gura izvorului Sukhoi Log, unde a funcționat mina Ivanovsky în acei ani. La mine, tensiunea a fost transformată la 220 V. Datorită energiei electrice de la hidrocentrala Nygrinskaya, în mine au fost instalate ascensoare electrice. În plus, a fost electrificată calea ferată de mine, care a servit pentru îndepărtarea rocii sterile, care a devenit prima cale ferată electrificată din Rusia.

Avantaje

• utilizarea energiei regenerabile.
• electricitate foarte ieftina.
• lucrarea nu este însoțită de emisii nocive în atmosferă.
• acces rapid (față de CHP/CHP) la modul de funcționare a puterii de ieșire după pornirea stației.

Defecte

• inundarea terenului arabil
• construcția se realizează numai acolo unde există rezerve mari de energie apei
• pe râurile de munte sunt periculoase din cauza seismicității ridicate a zonelor
• degajările reduse și nereglementate de apă din rezervoare timp de 10-15 zile (până la absența acestora) duc la restructurarea ecosistemelor unice de luncă inundabilă de-a lungul întregii albie, ca urmare, poluarea râului, reducerea lanțurilor trofice, scăderea numărului de pești, eliminarea animale acvatice nevertebrate, creșterea agresivității componentelor muschiului (mușcane) din cauza malnutriției în stadiile larvare, dispariția locurilor de cuibărit a multor specii de păsări migratoare, umiditate insuficientă a solului de luncă, succesiune negativă a plantelor (epuizarea fitomasei), reducerea debitului de nutrienți în oceane.

Accidente și incidente majore

Note

Vezi si

Legături

• Harta celor mai mari centrale hidroelectrice din Rusia (GIF, date 2003)