Принцип работы гэс

ГЭС: принцип работы, схема, оборудование, мощность

ГЭС: принцип работы, схема, оборудование, мощность - изображение 1

Практически каждый представляет себе предназначение гидроэлектростанций, однако лишь немногие достоверно понимают принцип работы ГЭС. Основная загадка для людей – каким образом вся эта огромная плотина без какого-либо топлива генерирует электрическую энергию. Об этом и поговорим.

Что такое ГЭС? - фотография 2

Что такое ГЭС?

Гидроэлектростанция – это сложный комплекс, состоящий из разных сооружений и специального оборудования. Возводятся гидроэлектростанции на реках, где есть постоянный приток воды для наполнения плотины и водохранилища. Подобные сооружения (плотины), создаваемые при постройке гидроэлектростанции, необходимы для концентрации постоянного потока воды, который при помощи специального оборудования для ГЭС преобразовывается в электрическую энергию.

Отметим, что важную роль в плане эффективности работы ГЭС играет выбор места для строительства. Необходимо наличие двух условий: гарантированная неиссякаемая обеспеченность водой и высокий угол уклона реки.

Принцип работы ГЭС

Работа гидроэлектростанции достаточно проста. Возведенные гидротехнические сооружения обеспечивают стабильный напор воды, который поступает на лопасти турбины. Напор приводит турбину в движение, в результате чего она вращает генераторы. Последние и вырабатывают электроэнергию, которую затем по линиям высоковольтных передач доставляют потребителю.

Основная сложность подобного сооружения – обеспечение постоянного напора воды, что достигается путем возведения плотины. Благодаря ей большой объем воды концентрируется в одном месте. В некоторых случаях используют естественный ток воды, а иногда плотину и деривацию (естественное течение) применяют совместно.

В самом здании находится оборудование для ГЭС, основная задача которого заключается в преобразование механической энергии движения воды в электрическую. Эта задача возложена на генератор. Также используется и дополнительное оборудование для контроля работы станции, распределяющие устройства и трансформаторные станции.

Ниже на картинке показана принципиальная схема ГЭС.

Принцип работы ГЭС - изображение 3

Как видите, поток воды вращает турбину генератора, тот вырабатывает энергию, подает ее на трансформатор для преобразования, после чего она транспортируется по ЛЭП к поставщику.

Мощности

Есть разные гидроэлектростанции, которые можно поделить по вырабатываемой мощности:

  1. Очень мощные – с выработкой более 25 МВт.
  2. Средние – с выработкой до 25 МВт.
  3. Малые – с выработкой до 5 МВт.

Мощность ГЭС зависит от в первую очередь от потока воды и КПД самого генератора, который на ней применяется. Но даже самая эффективная установка не сможет производить большие объемы электроэнергии при слабом напоре воды. Также стоит учитывать, что мощность гидроэлектростанции не является постоянной. В силу естественных природных причин уровень воды в дамбе может увеличиваться или уменьшаться. Все это оказывает влияние на объемы производимой электроэнергии.

Мощности - фотография 4

Роль плотины

Самый сложный, большой и вообще основной элемент любой ГЭС – плотина. Невозможно понять, что такое ГЭС, не разобравшись в сути работы плотины. Они представляют собой огромные перемычки, которые удерживают водный поток. В зависимости от конструкции они могут отличаться: есть гравитационные, арочные и другие сооружения, но их цель всегда одна – удержание большого объема воды. Именно благодаря плотине удается концентрировать стабильный и мощный поток воды, направляя его на лопасти турбины, которая вращает генератор. Он, в свою очередь, и производит электрическую энергию.

Технологии

Принцип работы ГЭС основан на использовании механический энергии падающей воды, которая в дальнейшем с помощью турбины и генератора преобразуется в электрическую. Сами турбины могут быть установлены либо в дамбе, либо возле нее. В некоторых случаях применяют трубопровод, через который вода, находящаяся ниже уровня дамбы, проходит под высоким давлением.

Роль плотины - изображение 5

Принцип работы ГЭС 

Гидроэлектростанции России - фотография 7

Вода под напором поступает на лопасти турбины гидроэлектростанции, которая в свою очередь приводит в действие генераторы, вырабатывающие электричество. Мощность ГЭС зависит от напора и количества воды, проходящей через гидроагрегаты.

В заключение - фотография 8

Главной задачей в строительстве гидроэлектростанции является создание напора воды.

По принципу решения этой проблемы ГЭС делятся на плотинные и деривационные. 

Принцип работы и классификация гидроэлектростанций - изображение 10

Саяно-Шушенская ГЭС – типичная станция плотинного типа

Деривационные ГЭС обычно строят в тех местах, где река имеет довольно большой уклон. Таким образом отпадает необходимость в сооружении водохранилища, а вода через специальные водоводы (тоннели или каналы) попадает напрямую к зданию ГЭС. Но и на деривационных ГЭС стараются возводить небольшие водохранилища, чтобы иметь определенные возможности по регулированию стока и изменять выработку электроэнергии в зависимости от потребностей энергосистемы

Крупные гидроэлектростанции не работают изолировано от других электрических станций. Наиболее часто применяют работу гидроэлектростанций параллельно с тепловыми, тем самым создавая оптимальный режим потребления топлива ТЭС и гидроэнергии ГЭС. Это процесс заключатся в следующем – зимой, когда уровень воды в реках идет на спад и, соответственно, ГЭС не могут работать на полную мощность, тогда часть нагрузки ГЭС берет на себя ТЭС, а летом, когда уровень воды в реках увеличивается, ГЭС начинают работать на полную мощность, а ТЭС снижает выработок электрической энергии, снижая тем самым потребления органического топлива. Таким образом происходит экономия средств на твердом топливе, что снижает стоимость электрической энергии.

Видео по теме

Технология производства электроэнергии

Гидростанции во многом напоминают старинные водяные мельницы, только усилие передается не на жернова, которые перемалывают зерно в муку, а на генераторы.

Происходит преобразование кинетической энергии (течения воды) в электрическую. Каким образом? Здесь надо вспомнить законы электромагнитной индукции: в проводнике, который движется перпендикулярно магнитному полю, появляется электрический ток.

Принцип работы - фотография 30

Схема устройства гидрогенератора

Произведенное электричество подается на трансформаторы, которые преобразуют полученный электрический ток в высоковольтный. Он передается по линиям электропередач к распределительным станциям и через них – потребителям.

Особенности - фотография 31

Выработка э/э на ГЭС

Управление

При всей простоте принципа работы сама гидроэлектростанция – стратегический объект, который нуждается в оперативном управлении. Необходимо не только отслеживать запасы воды в водохранилище, но и регулировать подачу потока на турбины, количество производимой электроэнергии.

Если река, на которой расположена станция, судоходная, то нужно пропускать суда через специальные шлюзы. Ошибки могут привести как к техногенным, так и к экологическим катастрофам.

Виды - фотография 32

Как устроена Саяно-Шушенская ГЭС

Список крупнейших ГЭС России - изображение 34

Крупные и средние ГЭС - изображение 37

Историческая справка - изображение 39

Саяно-Шушенская ГЭС представляет собой мощную высоконапорную гидроэлектростанцию приплотинного типа.

Конструктивно сооружения ГЭС разделяются на плотину, здание ГЭС с корпусами вспомогательного назначения, водобойный колодец эксплуатационного водосброса, береговой водосброс, открытое распределительное устройство (ОРУ).

ГЭС и окружающая среда - фото 40

.Принцип действия ГЭС. Основные сооружения и оборудование гидроэлектростанций - фото 41

Напорный фронт Саяно-Шушенской ГЭС образует уникальная бетонная арочно-гравитационная плотина, устойчивость и прочность которой обеспечивается действием собственного веса (на 60 %) и частично упором верхней арочной части в берега (на 40 %).

Плотина имеет максимальную высоту 245 м, её верховая грань очерчена дугой с радиусом 600 м, ширина плотины по основанию — 105,7 м, по гребню — 25 м.

Длина гребня плотины с учётом береговых врезок составляет 1074,4 м.Устройство и принцип работы гидроэлектростанции - изображение 42

Эксплуатационный водосброс предназначен для сброса избыточного притока воды в половодье и паводки, который не может быть пропущен через гидроагрегаты ГЭС либо аккумулирован в водохранилище.

Проектная максимальная пропускная способность эксплуатационного водосброса составляет 13 600 м³/сек, фактическая при отметке водохранилища 540 м — 13 090 м³/сек.ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ - фото 43

Гидроаккумулирующие электростанции, принцип действия ГАЭС, устройство - фото 44

Плотина врезана в породы левого и правого берегов на глубину 15 м и 10 м соответственно, в породы основания — на глубину до 5 м.Принцип работы гэс - изображение 45

Принцип работы гэс - фото 46

Принцип работы гэс - фотография 47

В здании ГЭС размещено 10 гидроагрегатов, мощностью 640 МВт каждый.Принцип работы гэс - фотография 49.Принцип работы гэс - фотография 51

Принцип работы гэс - фотография 52

Принцип работы гэс - фотография 53

Принцип работы гэс - фото 54

Принцип работы гэс - фото 55

Принцип работы гэс - изображение 56

Принцип работы гэс - фотография 57

Принцип работы гэс - изображение 58

Принцип работы гэс - фото 59

Плотина ГЭС образует крупное Саяно-Шушенское водохранилище

Принцип работы гэс - изображение 60

Береговой водосброс расположен на правом берегу и предназначен для пропуска паводков редкой повторяемости.Принцип работы гэс - фотография 61

Принцип работы гэс - изображение 62

Принцип работы гэс - фото 63

Принцип работы гэс - фото 64

Принцип работы гэс - фото 65

Конструктивно водосброс состоит из водоприёмного сооружения, двух безнапорных тоннелей, пятиступенчатого перепада и отводящего канала.Принцип работы гэс - фотография 66

Ночной вид на бреговой водосброс.

Принцип работы гэс - изображение 69

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 917)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты