Или рассказ о том, как из воды электричество делают, или же продолжение вчерашнего поста «однажды мы были в Чувашии». Кто его не читал ТЫЦ СЮДА. Небезызвестная в Нижнем Новгороде компания «Русгидро» пригласила меня и трёх моих коллег lesnoyezhik , корреспондента «КоммерсантЪ» Александру Викулову и фотографа «КоммерсантЪ» Романа Яровицына посетить Чебоксарскую гидроэлектростанцию. Она же ГЭС. Приглашение мы с радостью приняли и немедля бросились в путь, впрочем об этом в первой части поста.
Собственно, что такое ГЭС. Это электростанция, которая вырабатывает электроэнергию используя энергию воды. Принцип ее работы прост, но только на первый взгляд: цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.
Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины.
Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается все энергетическое оборудование. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию тока воды в электрическую энергию.
Что известно о планах строительства ГЭС на Амуре
Строительство Чебоксарского гидроузла, начатое в 1968 году, не завершено до настоящего времени в связи с противоречиями между регионами по поводу оптимальной отметки уровня воды водохранилища. С 1981 года Чебоксарская ГЭС функционирует на отметке 63 метра в условиях незавершённого обустройства зоны водохранилища, что вызывает ряд проблем у этой самой ГЭС. Вопрос завершения строительства Чебоксарского гидроузла с подъёмом водохранилища до проектной отметки – 68 метров, вызывает противоречия между затрагиваемыми регионами. Чувашия «за» Нижегородская область и Марий-Эл категорический против.
Поездка нам очень понравилось, узнали много для себя интересного, а я еще познакомился с прекрасной девушкой, собственным корреспондентом РИА Новости в Чебоксарах Натальей, ака vasilievva . Не стесняемся, заходим, френдим, будете в курсе всех самых интересных новостей Чувашии и прилегающих к ней регионов. Наталья, кстати, героический корр — принимала участие в операции по подъему теплохода «Булгария», следила за ликвидацией взрывов на арсенале в Оренбургской области.
Ну что же, за мной, мой читатель, мы посмотрим как изнутри выглядит ГЭС.
Итак, это общий вид на Чебоксарскую ГЭС. Кстати, находится она не фига не в Чебоксарах, а в городе-спутнике Новочебоксарске. Эти два города, как я уже писал, хотели объединить, но жители Новочебоксарска заявили протест и все осталось так, как есть. Местные жители рассказывают, что ГЭС стараются показать всем гостям города. Ее характерные особенности красно-белые опоры.
Два недавно покрашены три нет.
01. Главная проходная ГЭС.
02. Нижний бьеф ГЭС и опоры.
03. Собственно, само Чебоксарское водохранилище, уровень которого власти Чувашии и «Русгидро» рассчитывают поднять, или против чего выступает руководство Марий-Эл и Нижегородской области
04. Верхний бьеф ГЭС. Достаточно интересная фотка. Видите проемы в бетонном основании — через них затекает вода в верхний бьеф и крутит турбины. Дело в том, что из-за низкого уровня туда кроме воды попадает всякое «гуано», например, бревна. был бы уровень выше — вся гадость не попадала бы в водозаборники. Ну и электричества вырабатывалось больше.
С одной стороны все это замечательно, с другой стороны нижегородскую область подтопит, не так существенно — регион большой, а вот Марий-Эл придется не сладко — регион-то крошечный.
05. Здесь, кстати, хорошо виден мусор из бревен
06. Вот такими желтыми «крабиками» мусор из водозаборников достают
07. Но не весь, часть мусора отсеивают при помощи специальных решеток, вот, например, бутылки пластиковые плавают, которые сбрасывают в реку тупорылые рыбаки или туристы
08. ГЭС — объект стратегический, колючей проволокой он буквально опутан, везде вооруженная охрана.
09. Акватория Чебоксарского водохранилища
10. Чтоб было понагляднее вот вам макет Чебоксарской ГЭС.
11. Ну а чтоб совсем понятнее, вот вам макет гидроагрегата в разрезе. Перепад высот на ГЭС колеблется от 67 до 27 метров по Балтийской шкале, и это только то расстояние, куда сможет попасть человек. Все довольно проста — через верхний бьеф вода затекает, через нижний вытекает, турбина вращается, водная энергия превращается в электрическую. Себестоимость такой электроэнергии в два раза дешевле, чем при получении ее на теплоэлектроцентрали, она же ТЭЦ.
12. Ладно, хватит вокруг да около ходить, пошли в «сердце» ГЭС. на входе в аквариуме плавают вот такие рыбы. Как вы думаете, кто это? Это карпы. Только декоративные, но здоровые! так, еще про ГЭС. Чебоксарская ГЭС самая новая в Волго-Камском каскаде. На ней работает 18 гидроагрегатов — что это такое сейчас покажу. Из 18 гидроагрегатов 2 на ремонте.
Все гидроагрегаты разделены на 5 энергоблоков. Выдача мощности происходит через главные трансформаторы.
13. На входе всех заставляют надеть каски. на переднем плане lesnoyezhik за ней Александра
14. Вот, ротор одного из 18 гидроагрегатов. Этот на ремонте, он разобран
15. А вот первый из цепочки гидроагрегатов. Он работает. Вверху под «шляпкой» масло, железный штырь внутри — турбина. Он уходит вниз на несколько десятков метров.
16. Общий вид машинного зала. Протяженность более 500 метров. Чебоксарская ГЭС уникальная тем, что по ее потолку проходит участок федеральной трассы «Вятка». В зале очень жарко и достаточно шумно — работает 16 гидрогенераторов.
18. Гидрогенератор №1.
19. Блок управления гидрогенератором
20. lesnoyezhik явно задумала какую-то пакость судя по ехидной физиономии, но сделать задуманное недозволительно — везде и всюду нас сопровождает вооруженная охрана.
21. Интересный телефон
23. Выходим на улицу — вид снизу на опору
24. Мы на служебном мостике со стороны нижнего бьефа. перед нами вспомогательный трансформатор №2 на 400 мегавольт-ампер, он способен единовременно обеспечить работу 400 тыс. утюгов.
25. Александра пытает главного инженере ГЭС Евгения Щеголькова
26. Роман Яровицын и lesnoyezhik обсуждают панорамы
27. Вид на мачту башню управления шлюзом Новочебоксарска со стороны нижнего бьефа ГЭС
28. Курилка на ГЭС. Кстати, на станции работает всего навсего в одну смену восемь человек. на станции непривычно пусто. Всю работу делает автоматика, люди только следят за ней.
29. Вот где-то поработать людям можно
30. Сотрудник ГЭС
31. Это системы возбуждения
32. Главный инженер ГЭС и Александра около одного из гидроагрегатов
33. Вот с какими гаечными ключами приходится работать персоналу.
34. Перед вами шахта под гидрогенератором гидроагрегата
35. Из решетки в полу идут восходящие потоки теплого воздуха. ставлю туда lesnoyezhik , но она разгадывает мой хитрый маневр и придерживает юбку.
36. главный инженер показывает нам блок управления гидрогенератором
37. А вот кнопка аварийного останова гидрогенератора
38. А это перекрытие шахты — крышка турбины, по сути, пол на котором стоит Даша придерживающая юбку (фото №35
39. Стары блок управления гидрогенератором
40. А это «комсомольский гидрогенератор». на нем есть символика ВЛКСМ
41. это не синие трубы это токопроводы
42. Центральный пункт пульт управления ГЭС
43. Центральный пункт пульт управления ГЭС
44. Самая главная кнопка
45. здесь работают два оператора: начальник смены станции и его помощник, они контролируют работу всех систем
46. Щит управления
47. Слева направо: председатель правления ОАО «Русгидро» Евгений Дод и глава республики Чувашия Михаил Игнатьев на подходе к СМИ. Чувашские журналисты это песня, они разве что строем на подход не ходят, есть три издания, которые могут написать то, что не понравится местным властям это «РИА Новости», «Интерфакс» и «КоммерсантЪ». Все остальные готовы вылизывать главу региона до мозолей. Вот почему мне так импонирует Наталья ака vasilievva Еще раз, рекомендую зафрендить! В процедуру подхода пришлось вмешаться и перетянуть одеяло на себя, отчего у местных пресс-службистов начали дергаться глаза и ходуном ходить скулы на лице.
48. Мы прощаемся с ГЭС. Александра Викулова. Фото на память.
49. Дарья Ермакова. Фото на память.
50. Мы едем по дороге, под которой находится машинный зал Чебоксарской ГЭС
Как обычно, все самое интересное у меня в ТВИТТЕРе.
Завтра в это же время в уютной ЖЖешечке расскажу вам про то, как работает теплоход «октябрьская революция» или про то, как группа нижегородцев «в магазин за батоном ходила».
А вот ТУТ можно прочитать про то, как шлюз работает, он совсем рядом с ГЭС, только этот с Нижегородской ГЭС в соседях, но тоже интересно и познавательно!
Источник: yaroslav-gunin.livejournal.com
Словарь специальных терминов
Гидроэлектростанция (ГЭС) — электростанция, преобразующая механическую энергию потока воды в электрическую энергию посредством гидравлических турбин, приводящих во вращение электрические генераторы. Мощность крупнейших гидроэлектростанций до нескольких ГВт (напр., Красноярской ГЭС — 6 ГВт).
Рис.1. Одна из самых крупных по выработке российская ГЭС — Братская
Особенности
- Себестоимость электроэнергии на российских ГЭС более чем в два раза ниже, чем на тепловых электростанциях.
- Генераторы ГЭС можно достаточно быстро включать и выключать в зависимости от потребления энергии.
- Течение реки является возобновляемым источником энергии.
- Значительно меньшее воздействие на воздушную среду, чем другими видами электростанций.
- Строительство ГЭС обычно более капиталоёмкое.
- Часто эффективные ГЭС более удалены от потребителей.
- Водохранилища часто занимают значительные территории, но, примерно, с 1963 г. начали использоваться защитные сооружения (Киевская ГЭС), которые ограничивали площадь водохранилища, и, как следствие, ограничивали площадь затопляемой поверхности (поля, луга, поселки).
- Плотины зачастую изменяют характер рыбного хозяйства, поскольку перекрывают путь к нерестилищам проходным рыбам, однако часто благоприятствуют увеличению запасов рыбы в самом водохранилище и осуществлению рыбоводства.
Принцип работы
Рис. 2. Схема плотины гидроэлектростанции
Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.
Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и как следствие, концентрации реки в определенном месте, или деривацией — естественным током воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию.
Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается все энергетическое оборудование. В зависимости от назначения оно имеет свое определенное деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию тока воды в электрическую энергию. Есть еще всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля над работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.
Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:
- мощные — вырабатывают от 25 МВт и выше;
- средние — до 25 МВт;
- малые гидроэлектростанции — до 5 МВт.
Мощность ГЭС напрямую зависит от напора воды, а также от КПД используемого генератора. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.
Типичная для горных районов Китая малая ГЭС (ГЭС Хоуцзыбао, уезд Синшань округа Ичан, пров. Хубэй). Вода поступает с горы по чёрному трубопроводу.
Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:
- высоконапорные — более 60 м;
- средненапорные — от 25 м;
- низконапорные — от 3 до 25 м.
Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующейся концентрации воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:
- Русловые и приплотинные ГЭС. Это наиболее распространенные виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создается посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.
- Плотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода в этом случае подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.
- Деривационные гидроэлектростанции. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимая концентрация воды в ГЭС такого типа создается посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние — спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида — безнапорные или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создается более высокая плотина, и создается водохранилище — такая схема еще называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимой концентрации воды.
- Гидроаккумулирующие электростанции. Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные моменты (времена не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и, соответственно, приводит в действие дополнительные турбины.
В гидроэлектрические станции, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъемники, способствующие навигации по водоему, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации и многое другое.
Ценность гидроэлектрической станции состоит в том, что для производства электрической энергии они используют возобновляемые природные ресурсы. Ввиду того, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций.
Табл. 1 Крупнейшие ГЭС в мире
Мощность,
ГВт
Средне-годовая
выработка, млрд. кВт·ч
р. Янцзы, г. Сандоупин, Китай
р. Парана, г. Фос-ду-Игуасу, Бразилия/Парагвай
р. Карони, Венесуэла
Newfoundland and Labrador Hydro
р. Черчилл, Канада
р. Токантинс, Бразилия
Гидроэлектростанции России
По состоянию на 2009 год в России имеется 15 действующих, достраиваемых и находящихся в замороженном строительстве гидравлических электростанций свыше 1000 МВт и более сотни гидроэлектростанций меньшей мощности.
Табл. 2. Крупнейшие гидроэлектростанции России
Мощность,
ГВт
Среднегодовая
выработка, млрд кВт·ч
р. Енисей, г. Саяногорск
ОАО «Красноярская ГЭС»
р. Енисей, г. Дивногорск
ОАО Иркутскэнерго, РФФИ
р. Ангара, г. Братск
ОАО Иркутскэнерго, РФФИ
р. Ангара, г. Усть-Илимск
ОАО «Богучанская ГЭС», ОАО РусГидро
р. Ангара, г. Кодинск
р. Волга, г. Волжский
р. Волга, г. Жигулевск
р. Бурея, пос. Талакан
р. Волга, г. Новочебоксарск
р. Волга, г. Балаково
ОАО «Генерирующая компания», ОАО «Татэнерго»
р. Кама, г. Набережные Челны
р. Кунья, пос. Богородское
р. Кама, г. Чайковский
Гидроэлектростанция деривационная. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимая концентрация воды в ГЭС такого типа создается посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние — спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки.
В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида — безнапорные или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создается более высокая плотина и создается водохранилище — такая схема еще называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимой концентрации воды.
В деривационных ГЭС большая часть напора создаётся с помощью специальных каналов или тоннелей, так называемых деривационных, или отводных водоводов (слово деривация в переводе значит отвод).
Эти водоводы идут приблизительно параллельно руслу реки, по уклон их значительно меньше уклона русла реки. Плотину, которая перекрывает русло реки у входа в деривационный канал или туннель, обычно делают невысокой и служит она в основном не для создания напора, а для того, чтобы направить воду в деривационные водоводы (рис. 4).
У конца деривационных каналов сооружается здание гидростанции. Здесь разница в уклонах русла реки и деривационного канала создаёт «ступеньку», с которой вода должна «спрыгнуть» обратно в русло реки.
К гидроэлектростанциям такого типа относятся Ереванская, Фархадская и другие. Деривационные электростанции строят обычно на стремительных горных реках, имеющих большой уклон.
Нередко они работают при довольно большом напоре. Так, у одной из запроектированных деривационных ГЭС напор достигает 1650 метров.
Плотинные ГЭС, наоборот, строят обычно на равнинных реках, где уклон русла незначительный и сооружение деривационных ГЭС невозможно.
Рис. 3. ГЭС совмещённого типа. Вода, пройдя сороудерживающие решётки 1, напорный водовод 2, поступает в спиральную камеру гидравлической турбины 3 и уходит через всасывающую трубу 4. Здесь же находится и водослив 5. Избыточная вода пропускается щитами 6.
Рис. 4. ГЭС деривационного типа. Плотина 1 направляет часть воды по деривационному напорному водоводу 2 к уравнительному резервуару 3, а затем через турбинный трубопровод 4 к турбинам, расположенным в машинном здании 5.
Гидроэлектростанция подземная. Расположение сооружений под землей дает возможность возводить деривационные ГЭС практически в любых, самых сложных топографических условиях.
Компоновка подземных сооружений определяется в основном расположением здания ГЭС и по этому признаку принято различать три следующие схемы:1 — головная — здание ГЭС расположено в начальной части деривации, 2 — концевая с длинной подводящей деривацией, 3 — промежуточная схема. Растёт число подземных объектов тепло- и электроснабжения и других производств. Определились 3 типовые схемы подземных ГЭС: концевая (здание расположено в конце трассы деривации), головная (здание вблизи водозабора), промежуточная (здание в средней части трассы деривации). Эти подземные сооружения в сравнении с наземными отличают меньшая протяжённость напорных водоводов и гидравлические потери напора, расход материалов, повышенная устойчивость к воздействиям климатических и других природных факторов (лавин, снегопадов и т.п.). Объёмы горно-строительных работ при сооружении крупной подземной ГЭС составляют несколько млн. м 3 извлекаемых горных пород (например, объём всех подземных выработок Ингурской ГЭС в CCCP, имеющей мощность 1300 МВт, — 3,2 млн. м 3 , Рогунской ГЭС в CCCP мощностью 2,7 млн. кВт — 5,6 млн. м 3 ). Площади поперечных сечений машинных залов подземных ГЭС — несколько сотен м 2 , а их протяжённость от 50 до 500 метров.
Manapouri Hydro Power Station – подземная ГЭС в Новой Зеландии.
Машинный зал и два 10-км туннеля нижнего бьефа расположены в горе на глубине до 200м.
Рис. 5. Manapouri Hydro Power Station, вид со стороны водохранилища
Рис. 6. Такой корабль стоит недалеко от станции Manapouri Hydro Power Station
Рис. 7. Машинный зал Manapouri Hydro Power Station
Гидроэлектростанция приплотинная. Такие станции строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода в этом случае подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.
К плотинным гидроэлектростанциям относятся Волховская ГЭС, Днепрогэс и многие другие. Плотины таких ГЭС различны по высоте, длине, материалу, из которого они сделаны.
Всем известна по рисункам и фотографиям бетонная плотина Днепрогэса, образующая пологую дугу. Плотина электростанции, запроектированной на реке Сулак в Дагестане, будет иметь высоту значительно более 150 метров. Известны и ещё более высокие бетонные плотины.
Наиболее ответственная, водосливная часть плотины, т.е. та, через которую проходит вода, обычно сооружается из железобетона. Остальная же, большая часть плотины, делается из земли. Земляные плотины бывают иногда высотой в несколько десятков метров и длиной в несколько километров.
Рис. 8. Схема приплотинной ГЭС Вода по напорным водоводам 1 поступает к турбинам 2, размещённым в здании, находящемся вблизи плотины, и через всасывающую трубу 3 поступает в русло реки.
Гидроэлектростанция русловая. Это наиболее распространенные виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создается посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое. Такие ГЭС сооружают обычно при напорах не более 30 м.
Рис. 9. Схема русловой гидроэлектрической станции: 1 — плотина; 2 — затворы; 3 — максимальный уровень верхнего бьефа; 4 — минимальный уровень верхнего бьефа; 5 — гидравлический подъёмник; 6 — сороудерживающая решётка; 7 гидрогенератор; 8 — гидравлическая турбина; 9 — минимальный уровень нижнего бьефа; 10 — максимальный паводковый уровень
Источник: www.hydromuseum.ru
Выработка электроэнергии на ГЭС и ГАЭС, мощности ГЭС, как работает ГАЭС
Гидроэлектростанция (ГЭС) — это станция для выроботки электроэнергии, использующая в качестве источника энергии энергию водных масс, приливов на водотоках. В основном размещение ГЭС происходит на реках, сооружая плотины и водохранилища. Для эффективной работы гидроэлектростанции необходимы как минимум два фактора, такие как:
- Гарантированность обеспеченния водой круглый год
- Большие улоны реки, для более сильного течения
ГЭС отличаются вырабатываемой мощностью, поэтому выделяют три вида ГЭС по мощности:
- Мощные — от 25 МВт и выше;
- Средние — до 25 МВт;
- Малые гидроэлектростанции — до 5 МВт;
Также ГЭС отличают по максимальному количеству использования воды:
- Высоконапорные — более 60 м;
- Средненапорные — от 25 м;
- Низконапорные — от 3 до 25 м.
Существует и отдельный тип ГЭС, так называемая ГАЭС, что расшифровывается как гидроаккумулирующая электростанция.
Гидроаккумулирующая электростанция — это гидроэлектростанция, используемая для выравнивания суточной неоднородности графика электрической нагрузки. ГАЭС служат для накопления электроэнергии во время низкого потребления сетями электричества (в ночной период) и отдачи её во время пиковых нагрузок, уменьшая тем самым необходимость изменения мощности в течение суток основных электростанций.
Здание ГЭС Сооружение, подземная выработка или помещение в плотине, в которомустанавливается гидросиловое электротехническое
Плюсы и минусы гидроэлектростанций
Как и любое сооружение, гидроэлектростанция имеет свои плюсы и минусы. К основным плюсам можно отнести:
- полную самовозобновляемость источника энергии;
- отсутствие вредных выбросов в атмосферу;
- долгая эксплуатация сооружения: более 100 лет;
- дешевая и выгодная энергия.
К недостаткам относятся:
- выбросы водяного пара, который является фактором, провоцирующим глобальное потепление;
- заболачивание земель и миграция животных с затопленных территорий;
- неестественное изменение русел рек;
Несмотря на наличие недостатков, можно смело утверждать, что достоинств у такого способа добычи энергии больше. И самое главное из них заключается в том, что для работы гидроэлектростанций не нужно ядерное топливо или другое топливо, а в результате их работы не возникает вредных выбросов в окружающую среду.
Схемы различных видов гидроэлектростанций
Гидроэлектрические станции делятся также в зависимости от принципа использования природных ресурсов, можно выделить следующие ГЭС:
- Плотинная ГЭС. Плотинная система ГЭС является наиболее распространенной. При таком принципе река полностью перекрывается плотиной. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.
- Приплотинная ГЭС.Возводятся при более сильных напорах воды. При этом принципе река также полность перекрывается плотиной. В таком случае здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода же подводится к турбинам через напорные тоннели.
Особенности
Существует три фактора эффективного производства энергии на гидроэлектростанциях:
- Круглогодичная гарантированная водообеспеченность.
- Благоприятствующий рельеф. Наличие каньонов и перепадов способствуют гидростроительству.
- Больший уклон реки.
Эксплуатация гидроэлектростанция имеет несколько, в том числе сравнительных особенностей:
- Себестоимость производимой электроэнергии существенно меньше, чем на других видах электростанций.
- Возобновляемый источник энергии.
- В зависимости от количества энергии, которое должна производить ГЭС, ее генераторы можно быстро включать и выключать.
- По сравнению с другими видами электростанций ГЭС намного меньше влияет на воздушную среду.
- В основном ГЭС — это удаленные от потребителей объекты.
- Строительство гидроэлектростанций очень капиталоемкое.
- Водохранилища занимают большие территории.
- Строительство плотин и устройство водохранилищ перекрывает многим видам рыб пути к нерестилищам, что кардинально меняет характер рыбного хозяйства. Но при этом в самом водохранилище устраиваются рыбоводческие хозяйства, увеличиваются запасы рыбы.
Принцип работы гидроэлектростанции
Принцип действия ГЭС дотстаточно прост. Вода под давлением, большим напором попадает, а чаще падает, на лопасти гидротурбины, которые, в свою очередь вращают ротор генератора, который уже вырабатывает электричество. Для достяжения необходимого напора воды создаются плотины, и как следствие, образуется концентрация реки в определенном месте. Также может использоваться и деривация- отвод воды от главного русла реки в сторону по каналу. Есть случаи использования двух методов создания напора одновременно.
Принцип работы гидроаккумулирующей электростанции отличен от обычной, привычной нас ГЭС. У ГАЭС существуют два периода работы, такие как турбинный и насосный. Во время насосного режима ГАЭС потребляет электроэнергию, которая подаётся от тепловых электростанций во время минимальной нагрузки (примерно 7-12 часов в сутки).
В этом режиме на ГАЭС происходит перекачка воды в верхний аккумулирующий бассейн из нижнего питающего водохранилища (станция запасает энергию). В турбинном режиме ГАЭС отдаёт накопленную энергию обратно в сеть во время максимальной нагрузки на неё (2-6 часов в сутки). Вода в этот период из верхнего бассейна направляется обратно в питающее водохранилище, вращая при этом турбину генератора.
Выработка электроэнергии на ГЭС и ГАЭС, мощности ГЭС, как работает ГАЭС
В России внедрен парогазовый цикл производства электрической и тепловой энергии, отличающийся высоким КПД и быстрым вступлением в производственную работу.
Гидроэлектростанции характеризуются более простым технологическим циклом производства электроэнергии, в составе их механизмов СН присутствуют электродвигатели в основном на напряжение 0,4 кВ. Энергия на привод агрегатных и общестанционных механизмов на крупных ГЭС не превышает 0,5%. Доля ГЭС по мощности электростанций России составляет 40397 МВт или 21%.
Гидроэлектростанции размещаются в верхней части графиков нагрузки, обладают малым временем пуска, до 2 минут, включая и синхронизацию с сетью энергосистемы и участвуют в покрытии переменных графиков нагрузки. Наиболее мощные ГЭС располагаются в следующих ОЭС: — ОЭС Сибири – 22279 МВт; 49,5% по мощности; — ОЭС Средней Волги – 6235 МВт, 26,1%; — ОЭС Центра – 4787 МВт, 9,2%; — ОЭС Северо-Запада – 2878 МВт, 14,9%; — ОЭС Востока – 2933 МВт, 26%; — ОЭС Северного Кавказа – 2474 МВт, 23,2%.
Электростанции Таймырэнерго целиком представлены ГЭС – 1041 МВт, 100%. Применительно к ОЭС Северо-Запада основные ГЭС находятся в Карелии и на Кольском полуострове, в ЭС Ленэнерго имеется 6 ГЭС суммарной мощностью 668 МВт: — Волховская – 66 МВт на реке Волхов; — Нижнее-Свирская – 109 МВт и Верхне-Свирская – 160 МВт на реке Свирь; — Светогорская – 100 МВт и Лесогорская – 108 МВт на реке Вуокса; — Нарвская – 125 МВт на реке Нарва.
От последней ГЭС предусмотрено надежное питание Ленинградской АЭС (ОРУ-110 кВ) в случае отказа дизель-генераторов. Предусмотрена работа ГЭС в режиме синхронных компенсаторов с потреблением реактивной мощности, генерируемой ВЛ-500, 750 кВ. Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) являются промышленными источниками аккумулирования электроэнергии.
Для их создания необходим напорный бассейн, заполняемый в часы минимума нагрузки энергосистемы и срабатываемый в часы максимума. Наиболее целесообразной схемой для ГАЭС является двухмашинный обратимый агрегат, состоящий из насос-турбины с поворотными лопастями и вертикального гидрогенератора-двигателя синхронного ВГДС 1025/245-40УХЛ4.
В типе гидрогенератора-двигателя: вертикальный гидрогенератордвигатель синхронный с наружным диаметром 1025 см и с длиной активной стали сердечника 245 см, с числом полюсов ротора 2р = 40, УХЛ – для районов с умеренным и холодным климатом, цифра 4 – для работы в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями. Параметры в генераторном (числитель) и двигательном (знаменатель) режимах: Sном = 236 МВА, Рном = 200/220 МВт, cos ном= 0,85/0,93; Uном = 15,75 кВ; nном = 150 об/мин. Такие машины были разработаны в Ленинграде: насос-турбина – в объединении ЛМЗ, гидрогенератор – в объединении «Электросила” и использованы при строительстве Загорской ГАЭС. Методика пуска гидроагрегата в насосном режиме частотным методом описана в другой статье. При работе в генераторном режиме методика пуска не отличается от обычных ГЭС и происходитза счет открытия направляющего аппарата. При определении экономичности производства электроэнергии в схемах ГАЭС необходимо учитывать насосный и генераторный режимы, а также, за счет какого источника (АЭС или КЭС) осуществляется насосный режим: — ηГАЭС ≈ ηАЭС(КЭС) · ηнас · ηВГДС(дв) · ηтурб · η ВГДС(ген) = (0,3 ÷ 0,4)·0,8·0,985·0,9·0,984 = 0,21 ÷ 0,28, где ηАЭС(КЭС) = 0,3 ÷ 0,4 – КПД станции при заполнении водохранилища;
— ηнас = 0,8; ηтурб = 0,9 – КПД обратимого гидроагрегата в насосном и генераторном режимах;
— ηВГДС(дв) = 0,985; ηВГДС(ген) = 0,984 – КПД гидрогенератора в двигательном и генераторном режимах.
Читайте о выработкеэлектроэнергии на АЭС.
Оборудование гидроэлектростанций
Существует несколько групп оборудования ГЭС для осуществленния главной ее функции — выработки электроэнергии:
- Гидросиловое оборудование включает в себя турбины, и гидрогенераторы. В состав данной группы кроме перечисленного входят устройства, связанные с подачей воды на турбину и регулированием ее количества.
- Электрические устройства включают в себя токопроводы от генератора, главные силовые трансформаторы, выводы высокого напряжения, открытое распределительное устройство и ряд других систем. Трансформаторы повышают напряжение до значения, требуемого для передачи энергии на большие расстояния (110 — 750 кВ). Выводы высокого напряжения служат для передачи энергии от силовых трансформаторов к открытому распределительному устройству (ОРУ), которое предназначено для распределения вырабатываемой ГЭС электроэнергии между отдельными линиями электропередачи.
- Механическое оборудование включает в себя гидротехнические затворы, подъемно-транспортные механизмы, сороудерживающие решетки и т. п.
- Вспомогательное оборудование состоит из системы технического водоснабжения, пневматического хозяйства, масляного хозяйства, противопожарных и санитарно-технических устройств. Из перечисленного оборудования далее рассмотрим более подробно конструкции турбин.
Мощность гидроэлектростанций
Режим работы ГЭС в энергосистеме зависит от расхода воды, напора, объема водохранилища, потребностей энергосистемы, ограничений по верхнему и нижнему бьефу. Агрегаты ГЭС по техническим условиям могут быстро включаться, набирать нагрузку и останавливаться. Причем включение и выключение агрегатов, регулирование нагрузки могут происходить автоматически при изменении частоты электрического тока в энергосистеме. Для включения остановленного агрегата и набора полной нагрузки обычно требуется всего 1—2 мин.
Мощность на валу гидротурбины можно определить по формуле указанной справа, где :
- т — расход воды через гидротурбину, м3/с;
- Нт — напор турбины, м;
- ηт — коэффициент полезного действия (КПД) турбины.
Для расчета мощности гидроэлектростанции нужно значение напора воды, который можно расчитать по следующей формуле, где:
- ∇ВБ, ∇НБ — отметки уровня воды соответственно в верхнем и нижнем бьефе, м;
- Нг — геометрический напор;
- ∆h — потери напора в водоподводящем тракте, м.
КПД современных турбин может достигать значения 0,95.
Крупнейшие ГЭС России
Подведя итоги рассмотрим на примере пару из крупнейших гидроэлектростанций в России.
1. Красноярская ГЭС — вторая по мощности ГЭС в России. Расположена на реке Енисее в 2380 км от его устья.
- На Красноярской ГЭС установленная мощность — 6000 МВт. Ежегодно вырабатывается в среднем — 20 400 млн кВт·ч.
- Размеры плотины. Длина — 1072,5 м, максимальной высотой — 128 м и шириной по основанию — 95,3 м. Также плотина делится на несколько частей на левобережную глухую плотину длиной 187,5 м, водосливную плотину длиной 225 м, глухую русловую — 60 м, станционную — 360 м и правобережную глухую — 240 м.
- Здание ГЭС приплотинного типа, длина здания — 428,5 м, ширина 31 м.
2. Братская ГЭС — гидроэлектростанция на реке Ангаре в городе Братске Иркутской области. Является третьей по мощности и первой по среднегодовой выработке гидроэлектростанцией России.
- На Братской ГЭС установленная мощность равняется 4500 МВт. Каждый год в среднем она вырабатывает 22 600 млн кВт·ч энергии.
- Размеры плотины. Общая длина 1430 м и максимальная высотой 125 м. Плотина делится на три участка: русловой, длиной 924 м, левобережный глухой, длина 286 м и правобережный глухой длина 220 м.
В заключение можно сказать, что гидроэлектростанции являются менее воздействующими на окружающую среду, нежели други види электростанций.
Источник: nicespb.ru
Как, кто, чем и зачем строят ГЭС. Личный опыт.
Всем привет! Посоветовали «запостить» в Вашем, уважаемом и новом для меня сообществе эту тему. Надеюсь, и правда будет интересно. Тема гидро строительства знакома многим, особенно в тех городах, где сейчас стоят мощные станции. А вот как выбирается место, параметры, как и чем и кем строятся новые станции — знают не многие.
Тем более в суровых условиях Сибири и на такой крупной реке как Ангара. И как это все происходит в современном России и мире. Я не по наслышке знаю, и готов поделиться своим рассказом. В этом году будет уже 10 лет как работаю на Богучанской ГЭС, и мне конечно есть что рассказать.
Может, кто-то уже читал в моем блоге рассказ о первых 8 годах моей работы. Кто не прочитал, вот ссылочка, источник 100% проверен, так как написан мной лично)) Спасибо за внимание. Приятного чтения!
Источник: www.drive2.ru
Несколько фактов о ГЭС, которые вас удивят
Сегодня я расскажу о том, что мало кто из обычных людей знает о ГЭС.
Сейчас я нахожусь на стройплощадке Усть-Среднеканской ГЭС, которая расположена в 400 километрах от Магадана. Подробно о ГЭС и строительстве я ещё расскажу, а сегодня несколько любопытных фактов.
1. ГЭС — возможно единственный крупный инженерный объект, который начинает эксплуатироваться задолго до окончания строительства. На Усть-Среднеканской ГЭС ещё не до конца возведена плотина, не до конца построен машинный зал, а первые два гидроагрегата из четырёх уже вырабатывают электричество.
2. Пока ГЭС строится, в её гидроагрегатах работают временные рабочие колёса, рассчитанные на малый напор воды. Когда плотина будет достроена, напор воды повысится и временные колёса заменят постоянными для высокого напора с другой формой лопастей.
3. Несмотря на то, что строительство ГЭС очень дорогое удовольствие, многие ГЭС окупаются ещё до того, как их достраивают до конца. Кстати, Усть-Среднеканская ГЭС продаёт электричество по 1.10 руб за кВтч.
4. Перед тем, как попасть на турбину ГЭС, вода закручивается с помощью огромной стальной улитки — спиральной камеры. Сейчас на Усть-Среднеканской ГЭС как раз заканчивается монтаж спиральной камеры третьего энергоагрегата и мне удалось увидеть и сфотографировать её. Когда энергоагрегат будет достроен, гигантская улитка окажется в толще бетона.
Чтобы осознать размеры конструкции, обратите внимание на рабочих, занимающихся монтажом спиральной камеры.
5. Рабочее колесо гидроагрегата всегда крутится с одинаковой скоростью, обеспечивая стабильную частоту 50 герц. Для меня всегда было загадкой, как поддерживается стабильная скорость вращения. Оказалось, просто с помощью изменения потока воды. Лопатки, управляемые компьютером, постоянно находятся в движении, уменьшая и увеличивая поток воды. Задача системы добиться точной скорости вращения независимо от усилия, с которым крутится вал генератора (а оно зависит от вырабатываемой мощности).
6. Напряжение, выдаваемое генератором, регулируется с помощью изменения напряжения возбуждения. Это постоянное напряжение, которое подаётся на электромагнит ротора. При этом напряжение, которое генерируется обмоткой статора зависит от силы магнитного поля. На фото у меня над головой вращается многотонный ротор.
7. Генератор ГЭС вырабатывает напряжение 15.75 кВ. На Усть-Среднеканской ГЭС установлены генераторы, имеющие номинальную мощность 142.5 МВт (142500000 Вт) и ток в проводах, отводящих выработанное электричество от генератора, может достигать 6150 А. Поэтому эти провода, а точнее шины, имеют огромное сечение и заключены вот в такие трубы.
Любая коммутация при таких токах превращается в большую проблему. Вот так выглядит простой выключатель. Конечно, на токе в шесть тысяч ампер и напряжении пятнадцать тысяч вольт он становится совсем непростым.
8. Повышающие трансформаторы обычно стоят на улице за машинным залом ГЭС (для передачи потребителям напряжение, полученное с генераторов, повышается чаще всего до 220 кВ).
9. По проводам линий электропередач передаётся не только электроэнергия на частоте 50 Гц, но и информационные сигналы на высокой частоте. С помощью них, например, можно с высокой точностью определить место аварии на ЛЭП. На электростанциях и подстанциях ставятся специальные фильтры высокочастотного сигнала. Наверняка, вы такие штуки видели, но вряд ли знали, для чего они.
10. Вся коммутация на высоких напряжениях происходит в среде элегаза (фторид серы, имеющий очень низкую электропроводность), поэтому провода выглядят, как трубы и электрика больше напоминает сантехнику. 🙂
p.s. Спасибо сотрудникам Усть-Среднеканской ГЭС Илье Горбунову и Вячеславу Сладкевичу (он на фото) за подробные ответы на мои многочисленные вопросы, а так же компании Русгидро за возможность своими глазами посмотреть на строительство и работу такого грандиозного сооружения.
Основная тема моего блога — техника в жизни человека. Я пишу обзоры, делюсь опытом, рассказываю о всяких интересных штуках. А ещё я делаю репортажи из интересных мест и рассказываю об интересных событиях.
Добавьте меня в друзья здесь. Запомните короткие адреса моего блога: Блог1.рф и Blog1rf.ru.
Второй мой проект — lamptest.ru. Я тестирую светодиодные лампы и помогаю разобраться, какие из них хорошие, а какие не очень.
Источник: ammo1.livejournal.com