Hüdroelektrijaama seade ja tööpõhimõte

Iidsetest aegadest peale on inimesed kasutanud vee liikumapanevat jõudu. Nad jahvatasid jahu veevooludega veskites, parvetasid allavoolu raskeid puutüvesid ja kasutasid üldiselt hüdroenergiat mitmesuguste, sealhulgas tööstuslike ülesannete jaoks.

Esimesed hüdroelektrijaamad

19. sajandi lõpus, linnade elektrifitseerimise algusega, hakkasid hüdroelektrijaamad maailmas väga kiiresti populaarsust koguma. 1878. aastal ilmus Inglismaale maailma esimene hüdroelektrijaam, mis toiteks siis ainult ühte kaarlampi leiutaja William Armstrongi kunstigaleriis... Ja 1889. aastaks oli ainuüksi USA-s juba 200 hüdroelektrijaama.

Üks olulisemaid samme hüdroenergeetika arendamisel oli Hooveri tammi ehitamine USA-s 1930. aastatel. Mis puudutab Venemaad, siis juba 1892. aastal ehitati siin Rudnia Altais Berezovka jõe äärde esimene nelja turbiiniga hüdroelektrijaam võimsusega 200 kW, mis oli mõeldud Ziryanovski kaevanduse kaevanduse äravoolu jaoks elektriga varustamiseks.Niisiis, koos inimkonna elektri arendamisega tähistasid hüdroelektrijaamad tööstuse kiiret arengut.

Hüdroelektrijaama tööpõhimõte

Tänapäeval on kaasaegsed hüdroelektrijaamad tohutud ehitised, mille installeeritud võimsus on gigavatt. Iga hüdroelektrijaama tööpõhimõte jääb aga üldiselt üsna lihtsaks ja peaaegu igal pool samaks. Hüdroturbiini labadele avaldatav veesurve paneb selle pöörlema ​​ja generaatoriga ühendatud hüdroturbiin omakorda pöörab generaatorit. Generaator toodab elektrit, mis ja toidetakse trafojaama ja seejärel elektriliini.

Hüdrogeneraatori rootor:

Hüdroelektrijaama turbiinihallis on paigaldatud hüdroagregaadid, mis muudavad veevoolu energia elektriks ning kõik vajalikud jaotusseadmed, samuti hüdroelektrijaama tööks juhtimis- ja seireseadmed. otse hüdroelektrijaama hoones.

Hüdroelektrijaama toodang sõltub turbiine läbiva vee kogusest ja rõhust. Otsene rõhk saadakse veevoolu suunatud liikumise tõttu. See võib olla tammile kogunenud vesi, kui tamm ehitatakse jõe konkreetsesse kohta, või rõhk tekib voolu ümbersuunamise tõttu, st kui vesi juhitakse kanalist läbi spetsiaalse tunneli või kanali. Niisiis, hüdroelektrijaamad on tamm, tuletis ja tamm.

Levinumad tammhüdroelektrijaamad põhinevad tammil, mis blokeerib jõesängi.Tammi taga tõuseb vesi, koguneb, tekitades omamoodi veesamba, mis annab survet ja survet. Mida kõrgem tamm, seda tugevam on surve. Maailma kõrgeim, 305 meetri kõrgune tamm on Edela-Hiinas Sichuani lääneosas Yalongjiangi jõel asuv 3,6 GW Jinpingi tamm.

Hüdroelektrijaamu on kahte tüüpi. Kui jõgi on kerge langusega, kuid suhteliselt rikkalik, siis jõge tõkestava tammi abil tekib piisav veetasemete erinevus.

Paisu kohale moodustatakse veehoidla, mis tagab jaama ühtlase töö aastaringselt. Paisu all oleva kalda lähedale, selle vahetusse lähedusse, on paigaldatud elektrigeneraatoriga ühendatud veeturbiin (tammijaama lähedal) Kui jõgi on laevatatav, siis tehakse lukk vastaskaldale läbipääsuks. laevad.

Kui jõgi ei ole väga veerikas, kuid on suure uppuva ja kiire vooluga (näiteks mägijõed), siis suunatakse osa veest mööda spetsiaalset kanalit, mille kalle on palju väiksem kui jõel. See kanal on mõnikord mitu kilomeetrit pikk. Mõnikord sunnivad välitingimused kanali asendama tunneliga (elektrijaamade jaoks). See tekitab olulise erinevuse kanali väljalaskeava ja jõe allavoolu vahel.

Kanali lõpus siseneb vesi järsu kaldega torusse, mille alumises otsas on generaatoriga hüdroturbiin. Olulise tasemeerinevuse tõttu omandab vesi suure kineetilise energia, millest piisab jaama (tuletusjaamade) toiteks.

Sellised jaamad võivad olla suure võimsusega ja kuuluda piirkondlike elektrijaamade kategooriasse (vt. Väikesed hüdroelektrijaamad).Kõige väiksemates tehastes asendatakse turbiin mõnikord vähem tõhusa ja odavama vesirattaga.

Allikatest Žigulevi hüdroelektrijaama hoone

Žigulevi HEJ elektriühenduste skemaatiline diagramm

Lõik läbi Žigulevi hüdroelektrijaama hoone. 1 — väljundid RU 400 kV avamiseks; 2 — põrand 220 ja 110 kV kaablitest; 3 — elektriseadmete põrand, 4 — trafo jahutusseade; 5 — siinikanalid, mis ühendavad trafode generaatori pingemähiseid "kolmnurkades"; 6 — kraana kandevõimega 2X125 tonni; 7 — kraana kandevõimega 30 tonni; 8 — kraana kandevõimega 2X125 t; 9 — prügi kinnihoidmise struktuur; 10 — kraana kandevõimega 2X125 tonni; 11 — metallist keel; 12 — kraana kandevõimega 2X125 tonni.

Žigulevi HEJ on suuruselt teine ​​hüdroelektrijaam Euroopas, aastatel 1957-1960 oli see maailma suurim hüdroelektrijaam.

Jaama esimene plokk võimsusega 105 tuhat KW võeti kasutusele 1955. aasta lõpus, 1956. aastal võeti 10 kuuks tööle veel 11 plokki. 1957 - ülejäänud kaheksa ühikut.

Hüdroelektrijaamadesse on paigaldatud ja töös palju uusi, mõnel juhul ainulaadseid energiarajatisi.

Hüdroelektrijaamade tüübid ja nende seadmed

Hüdroelektrijaam sisaldab lisaks tammile hoonet ja jaotusseadet. Hoones asuvad hüdroelektrijaama põhiseadmed, siia paigaldatakse turbiinid ja generaatorid. Lisaks tammile ja hoonele võivad hüdroelektrijaamas olla lüüsid, ülevoolud, kalakäigud ja paaditõstukid.

Iga hüdroelektrijaam on ainulaadne struktuur, seetõttu on hüdroelektrijaamade peamine eristav omadus teist tüüpi tööstuselektrijaamadest nende individuaalsus. Muide, maailma suurim veehoidla asub Ghanas, see on Akosombo veehoidla Volta jõel. Selle pindala on 8500 ruutkilomeetrit, mis moodustab 3,6% kogu riigi pindalast.

Kui piki jõesängi on märkimisväärne kalle, siis püstitatakse tuletise hüdroelektrijaam. Paisude jaoks ei ole vaja ehitada suurt reservuaari, selle asemel juhitakse vesi ainult spetsiaalselt püstitatud veekanalite või tunnelite kaudu otse elektrijaama hoonesse.

Tuletishüdroelektrijaamades on mõnikord paigutatud väikesed igapäevased reguleerimisbasseinid, mis võimaldavad reguleerida rõhku ja seega ka toodetava elektri kogust sõltuvalt elektrivõrgu ülekoormusest.

Pumbahoidlad (PSPP) on hüdroelektrijaamade eritüüp. Siin on jaam ise mõeldud igapäevaste kõikumiste ja tippkoormuse tasandamiseks elektrisüsteemja seeläbi parandada elektrivõrgu töökindlust.

Selline jaam võib töötada nii generaatori režiimis kui ka salvestusrežiimis, kui pumbad pumpavad vett alumisest basseinist ülemisse basseini. Bassein on selles kontekstis basseiniobjekt, mis on osa veehoidlast ja külgneb hüdroelektrijaamaga.Ülesvoolu on ülesvoolu, allavoolu allavoolu.

Pumbahoidla näide on Missouris asuv Taum Sauki veehoidla, mis on ehitatud Mississippist 80 kilomeetri kaugusele ja mille võimsus on 5,55 miljardit liitrit, mis võimaldab elektrisüsteemil pakkuda tippvõimsust 440 MW.