ГЕС як основний і постійне джерело електроенергії. Лаконічне пояснення принципу роботи ГЕС та їх схеми, розробка власної міні ГЕС. Відмінність ГЕС від ГАЕС.
Зміст статті
- ГЕС її поняття і види гідроелектростанцій
- Схеми різних видів гідроелектростанцій
- Принцип роботи гідроелектростанції
- Обладнання гідроелектростанцій
- Потужність гідроелектростанцій
- Найбільші ГЕС Росії
ГЕС її поняття і види гідроелектростанцій
Гідроелектростанція (ГЕС) – це станція для вироблення електроенергії, що використовує в якості джерела енергії енергію водних мас, припливів на водотоках. В основному розміщення ГЕС відбувається на річках, споруджуючи греблі і водосховища. Для ефективної роботи гідроелектростанції необхідні як мінімум два фактори, такі як:
- Гарантованість забезпечення водою круглий рік
- Великі улоны річки, для більш сильної течії
ГЕС відрізняються вироблюваної потужністю, тому виділяють три види ГЕС по потужності:
- Потужні – від 25 МВт і вище;
- Середні – до 25 МВт;
- Малі гідроелектростанції – до 5 МВт;
Також ГЕС відрізняють по максимальній кількості використання води:
- Високонапірні – понад 60 м;
- Середньонапірні – від 25 м;
- Низьконапірні – від 3 до 25 м.
Існує й окремий тип ГЕС, так звана ГАЕС, що розшифровується як гідроакумулююча електростанція.
Гідроакумулююча електростанція – це гідроелектростанція, яка використовується для вирівнювання добової неоднорідності графіка електричного навантаження. ГАЕС служать для накопичення електроенергії під час низького споживання мережами електрики (в нічний період) і віддачі її під час пікових навантажень, зменшуючи тим самим необхідність зміни потужності протягом доби основних електростанцій.
Будівля ГЕС Споруда, підземна виробка або приміщення в греблі, в которомустанавливается гидросиловое електротехнічне
Схеми різних видів гідроелектростанцій
Гідроелектричні станції поділяються також залежно від принципу використання природних ресурсів, можна виділити наступні ГЕС:
- Плотинная ГЕС. Плотинная система ГЕС є найбільш поширеною. При такому принципі річка повністю перекривається греблею. Такі гідроелектростанції будують на багатоводних рівнинних річках, а також на гірських річках, у місцях, де русло річки більш вузьке, стислий.
- Приплотинная ГЕС.Зводяться при більш сильних напорах води. При цьому принципі річка також повністю перекривається греблею. У такому разі будинок ГЕС розташовується за греблею, у нижній її частині. Вода підводиться до турбін через напірні тунелі.
- Дериваційна ГЕС. Гідроелектростанції такого типу зводяться, якщо великий ухил річки. Необхідний напір створюється з допомогою деривації.
- Гідроакумулююча електростанція.
- Схема власних міні гідроелектростанцій.
Принцип роботи гідроелектростанції
Принцип дії ГЕС дотстаточно простий. Вода під тиском, більшим напором потрапляє, а частіше падає на лопаті гідротурбіни, які, в свою чергу обертають ротор генератора, який вже виробляє електрику. Для досягнення необхідного напору води створюються греблі, і як наслідок, утворюється концентрація річки в певному місці. Також може використовуватися і деривація – відведення води від головного русла річки в бік по каналу. Є випадки використання двох методів створення напору одночасно.
Принцип роботи гідроакумулюючої електростанції відрізняється від звичайної, звичної нас ГЕС. У ГАЕС існують два періоди роботи, такі як турбінний і насосний. Під час насосного режиму ГАЕС споживає електроенергію, яка подається від теплових електростанцій під час мінімального навантаження (приблизно 7-12 годин на добу). У цьому режимі на ГАЕС відбувається перекачування води у верхній акумулюючий басейн з нижнього живлячої водосховища (станція запасає енергію). В турбінному режимі ГАЕС віддає накопичену енергію назад у мережу під час максимального навантаження на неї (2-6 годин на добу). Вода в цей період з верхнього басейну направляється назад у живить водосховище, обертаючи при цьому турбіну генератора.
Обладнання гідроелектростанцій
Існує кілька груп обладнання ГЕС для осуществленния головної її функції – вироблення електроенергії:
- Гидросиловое обладнання включає в себе турбіни, гідрогенератори. До складу цієї групи крім перерахованого входять пристрої, пов’язані з подачею води на турбіну і регулюванням її кількості.
- Електричні пристрої включають в себе струмопроводи від генератора, головні силові трансформатори, висновки високої напруги, відкритий розподільний пристрій і ряд інших систем. Трансформатори підвищують напругу до значення, необхідного для передачі енергії на великі відстані (110 – 750 кВ). Висновки високої напруги служать для передачі енергії від силових трансформаторів до відкритого розподільного пристрою (ВРП), який призначений для розподілу вироблюваної ГЕС електроенергії між окремими лініями електропередачі.
- Механічне обладнання включає в себе гідротехнічні затвори, підйомно-транспортні механізми, сороудерживающие грати і т. п.
- Допоміжне обладнання складається з системи технічного водопостачання, пневматичної господарства, масляного господарства, протипожежних та санітарно-технічних пристроїв. З переліченого устаткування далі розглянемо більш докладно конструкції турбін.
Потужність гідроелектростанцій
Режим роботи ГЕС в енергосистемі залежить від витрати води, тиску, об’єму водосховища, потреб енергосистеми, обмежень по верхньому і нижньому бьефу. Агрегати ГЕС за технічними умовами можуть швидко включатися, набирати навантаження і зупинятися. Причому включення і виключення агрегатів, регулювання навантаження можуть відбуватися автоматично при зміні частоти електричного струму в енергосистемі. Для включення зупиненого агрегату і набору повної навантаження зазвичай потрібно всього 1-2 хв.
Потужність на валу гідротурбіни можна визначити за формулою зазначеної праворуч, де :
- т — витрата води через гідротурбіну, м3/с;
- Нт — напір турбіни, м;
- пт — коефіцієнт корисної дії (ККД) турбіни.
Для розрахунку потужності гідроелектростанції потрібно значення напору води, який можна розрахувати за наступною формулою, де:
- ?СБ, ?НБ — позначки рівня води відповідно у верхньому та нижньому б’єфі, м;
- Нг — геометричний напір;
- ?h — втрати напору в водоподводящем тракті, м.
ККД сучасних турбін може досягати значення 0,95.
Найбільші ГЕС Росії
Підвівши підсумки розглянемо на прикладі пару з найбільших гідроелектростанцій в Росії.
1. Красноярська ГЕС – друга за потужністю ГЕС у Росії. Розташована на річці Єнісей в 2380 км від його гирла.
- На Красноярської ГЕС встановлена потужність – 6000 МВт. Щорічно виробляється в середньому – 20 400 млн кВт·год.
- Розміри греблі. Довжина – 1072,5 м, максимальною висотою – 128 м і ширина основи – 95,3 м. Також гребля ділиться на кілька частин на лівобережну глуху греблю завдовжки 187,5 м, водозливну греблю довжиною 225 м, глуху русловую – 60 м, станційну – 360 м та правобережну глуху – 240 м.
- Будівля ГЕС пригребельної типу, довжина будівлі — 428,5 м, ширина 31 м.
2. Братська ГЕС – гідроелектростанція на річці Ангарі в місті Братськ Іркутської області. Є третьою за потужністю і першою за середньорічний вироблення гідроелектростанцією Росії.
- На Братській ГЕС встановлена потужність дорівнює 4500 МВт. Кожен рік у середньому вона виробляє 22 600 млн кВт·год енергії.
- Розміри греблі. Загальна довжина 1430 м і максимальна висотою 125 м. Гребля поділяється на три ділянки: руслової, довжиною 924 м, лівобережний глухий, довжина 286 м і правобережний глухий довжина 220 м.
На закінчення можна сказати, що гідроелектростанції є менш впливають на навколишнє середовище, ніж други віді електростанції.
Джерела:
- Вікіпедія
- Нафтогаз
- Склад обладнання ГЕС
- Школа електрика
- Вікіпедія