El dispositiu i principi de funcionament de la central hidroelèctrica
Des de l'antiguitat, les persones han utilitzat la força motriu de l'aigua. Mòlien farina en molins alimentats per corrents d'aigua, feien en balsa troncs d'arbres pesats aigües avall i, generalment, utilitzaven l'energia hidràulica per a una gran varietat de tasques, incloses les industrials.
Les primeres centrals hidroelèctriques
A finals del segle XIX, amb l'inici de l'electrificació de les ciutats, les centrals hidroelèctriques van començar a guanyar popularitat molt ràpidament al món. El 1878 va aparèixer a Anglaterra la primera central hidroelèctrica del món, que aleshores només alimentava una làmpada d'arc a la galeria d'art de l'inventor William Armstrong... I el 1889, ja hi havia 200 centrals hidroelèctriques només als Estats Units.
Un dels passos més importants en el desenvolupament de l'energia hidràulica va ser la construcció de la presa Hoover als EUA als anys trenta. Pel que fa a Rússia, ja l'any 1892 es va construir aquí a Rudnia Altai, al riu Berezovka, la primera central hidroelèctrica de quatre turbines amb una capacitat de 200 kW, dissenyada per proporcionar electricitat per al drenatge de la mina de Ziryanovsky.Així, amb el desenvolupament de l'electricitat per part de la humanitat, les centrals hidroelèctriques van marcar el ritme ràpid del progrés industrial.
El principi de funcionament de la central hidroelèctrica
Avui dia, les centrals hidroelèctriques modernes són estructures enormes amb un gigawatt de capacitat instal·lada. Tanmateix, el principi de funcionament de qualsevol central hidroelèctrica en general segueix sent bastant simple i gairebé exactament el mateix a tot arreu. La pressió de l'aigua aplicada a les pales de la turbina hidràulica la fa girar, i la turbina hidràulica, al seu torn, connectada al generador, fa girar el generador. El generador genera electricitat que i alimentat a l'estació transformadora i després a la línia elèctrica.
Rotor del generador hidràulic:
A la sala de turbines de la central hidroelèctrica s'instal·len unitats hidràuliques que converteixen l'energia del cabal d'aigua en electricitat, i es troben tots els dispositius de distribució necessaris, així com els dispositius de control i vigilància per al funcionament de la central hidroelèctrica. directament a l'edifici de la central hidroelèctrica.
La producció d'una central hidroelèctrica depèn de la quantitat i pressió d'aigua que passa per les turbines. La pressió directa s'obté a causa del moviment dirigit del flux d'aigua. Pot ser l'aigua acumulada a la presa quan es construeix una presa en un lloc concret del riu, o la pressió es produeix a causa del desviament del flux, és a dir, quan l'aigua es desvia del canal a través d'un túnel o canal especial. Així, les centrals hidroelèctriques són presa, derivada i presa.
Les centrals hidroelèctriques de presa més habituals es basen en una presa que obstrueix el llit del riu.Darrere de la presa, l'aigua puja, s'acumula, creant una mena de columna d'aigua que proporciona pressió i pressió. Com més alta sigui la presa, més forta serà la pressió. La presa més alta del món, amb 305 metres d'alçada, és la presa Jinping de 3,6 GW al riu Yalongjiang, a l'oest de Sichuan, al sud-oest de la Xina.
Les centrals hidroelèctriques són de dos tipus. Si el riu té una lleugera caiguda, però és relativament abundant, amb l'ajuda d'una presa que bloqueja el riu, es crea una diferència suficient de nivells d'aigua.
Damunt de la presa es forma un embassament, que garanteix un funcionament uniforme de l'estació durant tot l'any. Prop de la riba sota la presa, molt a prop d'aquesta, s'instal·la una turbina d'aigua connectada a un generador elèctric (prop de l'estació de la presa).Si el riu és navegable, es fa una resclosa a la riba oposada per al pas de la presa. vaixells.
Si el riu no és molt ric en aigua, però té una gran immersió i un corrent ràpid (per exemple, rius de muntanya), una part de l'aigua es desvia per un canal especial, que té un pendent molt més baix que el riu. Aquest canal té de vegades diversos quilòmetres de llarg. De vegades, les condicions del camp obliguen a substituir el canal per un túnel (per a centrals elèctriques). Això crea un desnivell important entre la sortida del canal i aigües avall del riu.
Al final del canal, l'aigua entra per una canonada amb un fort pendent, a l'extrem inferior de la qual hi ha una turbina hidràulica amb un generador. A causa del important desnivell, l'aigua adquireix una gran energia cinètica, suficient per alimentar l'estació (estacions de derivació).
Aquestes centrals poden tenir una gran capacitat i pertànyer a la categoria de centrals elèctriques regionals (cf. Petites centrals hidroelèctriques).A les plantes més petites, de vegades la turbina es substitueix per una roda d'aigua menys eficient i més barata.
La construcció de la central hidroelèctrica Zhigulev des de les fonts
Esquema esquemàtic de les connexions elèctriques de l'HPP de Zhigulev
Una secció a través de l'edifici de la central hidroelèctrica de Zhigulev. 1 — sortides per obertura RU 400 kV; 2 — planta de cables de 220 i 110 kV; 3 — pis d'equips elèctrics, 4 — equips de refrigeració de transformadors; 5 — canals de bus que connecten els bobinats de tensió del generador dels transformadors en "triangles"; 6 — una grua amb una capacitat de càrrega de 2X125 tones; 7 — una grua amb una capacitat de càrrega de 30 tones; 8 — una grua amb una capacitat de càrrega de 2X125 t; 9 — estructura de retenció d'escombraries; 10 — una grua amb una capacitat de càrrega de 2X125 tones; 11 — llengua metàl·lica; 12 — una grua amb una capacitat de càrrega de 2X125 tones.
La central hidroelèctrica de Zhigulev és la segona central hidroelèctrica més gran d'Europa, en 1957-1960 va ser la central hidroelèctrica més gran del món.
La primera unitat de l'estació amb una capacitat de 105 mil KW es va posar en funcionament a finals de 1955, el 1956 es van posar en funcionament altres 11 unitats durant 10 mesos. 1957: les vuit unitats restants.
A les centrals hidroelèctriques s'han instal·lat un gran nombre de noves instal·lacions energètiques, en alguns casos úniques, que funcionen.
Tipus de centrals hidroelèctriques i els seus aparells
A més de la presa, la central hidroelèctrica inclou un edifici i un aparell. L'equipament principal de la central hidroelèctrica es troba a l'edifici, aquí s'instal·len turbines i generadors. A més de la presa i l'edifici, la central hidroelèctrica pot tenir rescloses, sobreeixidors, passos per a peixos i ascensors per a vaixells.
Cada central hidroelèctrica és una estructura única, per tant, la principal característica distintiva de les centrals hidroelèctriques d'altres tipus de centrals industrials és la seva individualitat. Per cert, l'embassament més gran del món es troba a Ghana, és l'embassament d'Akosombo al riu Volta. Ocupa 8.500 quilòmetres quadrats, que és el 3,6% de la superfície total del país.
Si hi ha un pendent important al llarg del llit del riu, s'aixeca una central hidroelèctrica de derivació. No és necessari construir un gran dipòsit per a preses, sinó que l'aigua es dirigeix només a través de canals d'aigua o túnels especialment aixecats directament a l'edifici de la central elèctrica.
De vegades es disposen petites conques de regulació diària en centrals hidroelèctriques derivades, que permeten controlar la pressió i, per tant, la quantitat d'electricitat generada, en funció de la sobrecàrrega de la xarxa elèctrica.
Les instal·lacions d'emmagatzematge per bombeig (PSPP) són un tipus especial de central hidroelèctrica. Aquí, l'estació en si està dissenyada per suavitzar les fluctuacions diàries i les càrregues punta sistema de potència, i així millorar la fiabilitat de la xarxa elèctrica.
Aquesta estació pot funcionar tant en mode generador com en mode emmagatzematge, quan les bombes bombegen aigua a la conca superior des de la conca inferior. Una conca en aquest context és un objecte de conca que forma part d'un embassament i adjacent a una central hidroelèctrica.Amunt és aigües amunt, aigües avall és avall.
Un exemple d'una instal·lació d'emmagatzematge per bombeig és l'embassament de Taum Sauk a Missouri, construït a 80 quilòmetres del Mississipí, amb una capacitat de 5.550 milions de litres, la qual cosa permet que el sistema elèctric proporcioni una capacitat màxima de 440 MW.