Het apparaat en het werkingsprincipe van de waterkrachtcentrale

Sinds de oudheid hebben mensen de drijvende kracht van water gebruikt. Ze maalden meel in molens die werden aangedreven door waterstromingen, sleepten zware boomstammen stroomafwaarts en gebruikten over het algemeen waterkracht voor een breed scala aan taken, waaronder industriële taken.

De eerste waterkrachtcentrales

Aan het einde van de 19e eeuw, met het begin van de elektrificatie van steden, begonnen waterkrachtcentrales zeer snel aan populariteit te winnen in de wereld. In 1878 verscheen 's werelds eerste waterkrachtcentrale in Engeland, die toen slechts één booglamp aandreef in de kunstgalerie van de uitvinder William Armstrong ... En tegen 1889 waren er alleen al in de Verenigde Staten al 200 waterkrachtcentrales.

Een van de belangrijkste stappen in de ontwikkeling van waterkracht was de bouw van de Hoover Dam in de VS in de jaren dertig van de vorige eeuw. Wat Rusland betreft, al in 1892 werd hier in Rudnia Altai aan de Berezovka-rivier de eerste vierturbine-waterkrachtcentrale met een capaciteit van 200 kW gebouwd, ontworpen om elektriciteit te leveren voor de mijnafvoer van de Ziryanovsky-mijn.Dus, met de ontwikkeling van elektriciteit door de mensheid, markeerden waterkrachtcentrales het snelle tempo van industriële vooruitgang.

Het werkingsprincipe van de waterkrachtcentrale

Tegenwoordig zijn moderne waterkrachtcentrales enorme constructies met een gigawatt geïnstalleerd vermogen. Het werkingsprincipe van elke waterkrachtcentrale blijft echter over het algemeen vrij eenvoudig en bijna overal hetzelfde. De waterdruk die op de bladen van de hydraulische turbine wordt uitgeoefend, zorgt ervoor dat deze gaat draaien, en de hydraulische turbine, die op zijn beurt is verbonden met de generator, laat de generator draaien. De generator wekt elektriciteit op die en gevoed aan het transformatorstation en vervolgens aan de hoogspanningslijn.

Hydro-generatorrotor:

In de turbinehal van de waterkrachtcentrale zijn hydraulische eenheden geïnstalleerd die de energie van de waterstroom omzetten in elektriciteit, en alle benodigde distributie-apparaten, evenals besturings- en bewakingsapparatuur voor de werking van de waterkrachtcentrale. direct in het gebouw van de waterkrachtcentrale.

De opbrengst van een waterkrachtcentrale hangt af van de hoeveelheid en de druk van het water dat door de turbines gaat. Directe druk wordt verkregen door de gerichte beweging van de waterstroom. Dit kan water zijn dat zich ophoopt bij de dam wanneer een dam wordt gebouwd op een bepaalde locatie in de rivier, of de druk die ontstaat als gevolg van stroomomleiding, dat wil zeggen wanneer water uit het kanaal wordt omgeleid via een speciale tunnel of kanaal. Waterkrachtcentrales zijn dus dam, afgeleide en dam.

De meest voorkomende damwaterkrachtcentrales zijn gebaseerd op een dam die de rivierbedding blokkeert.Achter de dam stijgt het water, hoopt zich op, waardoor een soort waterkolom ontstaat die voor druk en druk zorgt. Hoe hoger de dam, hoe sterker de druk. 'S Werelds hoogste dam, met een hoogte van 305 meter, is de 3,6 GW Jinping Dam op de Yalongjiang-rivier in het westen van Sichuan in het zuidwesten van China.

Waterkrachtcentrales zijn van twee soorten. Als de rivier een klein verval heeft, maar relatief veel is, dan wordt met behulp van een dam die de rivier afsluit voldoende peilverschil gecreëerd.

Boven de dam wordt een reservoir gevormd, dat zorgt voor een uniforme werking van het station gedurende het hele jaar. Nabij de oever onder de dam, in de nabijheid ervan, is een waterturbine geïnstalleerd, aangesloten op een elektrische generator (nabij het damstation).Als de rivier bevaarbaar is, wordt aan de overkant een sluis gemaakt voor de doorgang van schepen.

Als de rivier niet erg waterrijk is, maar een grote onderdompeling en snelle stroming heeft (bijvoorbeeld bergrivieren), wordt een deel van het water omgeleid langs een speciaal kanaal, dat een veel lagere helling heeft dan de rivier. Dit kanaal is soms enkele kilometers lang. Soms dwingen veldomstandigheden het kanaal te vervangen door een tunnel (voor krachtcentrales). Hierdoor ontstaat een aanzienlijk niveauverschil tussen de uitmonding van het kanaal en stroomafwaarts van de rivier.

Aan het einde van het kanaal komt het water een pijp binnen met een steile helling, aan het onderste uiteinde bevindt zich een hydraulische turbine met een generator. Door het grote niveauverschil krijgt het water een grote kinetische energie, voldoende om het station (afleidingsstations) van stroom te voorzien.

Dergelijke centrales kunnen een grote capaciteit hebben en behoren tot de categorie regionale centrales (vgl. Kleine waterkrachtcentrales).In de kleinste installaties wordt de turbine soms vervangen door een minder efficiënt, goedkoper waterrad.

De bouw van de waterkrachtcentrale van Zhigulev uit de bronnen

Schematisch diagram van de elektrische aansluitingen van de Zhigulev HPP

Een doorsnede door het gebouw van de waterkrachtcentrale van Zhigulev. 1 — uitgangen voor het openen van RU 400 kV; 2 — vloer van 220 en 110 kV kabels; 3 — elektrische apparatuur vloer, 4 — transformator koelapparatuur; 5 - buskanalen die de spanningswikkelingen van de generator van de transformatoren in "driehoeken" verbinden; 6 — een kraan met een laadvermogen van 2X125 ton; 7 — een kraan met een laadvermogen van 30 ton; 8 — een kraan met een laadvermogen van 2X125 t; 9 — structuur voor het vasthouden van afval; 10 — een kraan met een laadvermogen van 2X125 ton; 11 — metalen tong; 12 — een kraan met een laadvermogen van 2X125 ton.

De Zhigulev HPP is de op een na grootste waterkrachtcentrale van Europa, in 1957-1960 was het de grootste waterkrachtcentrale ter wereld.

De eerste eenheid van het station met een capaciteit van 105 duizend KW werd eind 1955 in gebruik genomen, in 1956 werden nog eens 11 eenheden gedurende 10 maanden in gebruik genomen. 1957 - de overige acht eenheden.

Bij waterkrachtcentrales is een groot aantal nieuwe, soms unieke energievoorzieningen geplaatst en in bedrijf.

Soorten waterkrachtcentrales en hun apparaten

Naast de dam omvat de waterkrachtcentrale een gebouw en een schakelinstallatie. De hoofdapparatuur van de waterkrachtcentrale bevindt zich in het gebouw, hier zijn turbines en generatoren geïnstalleerd. Naast de dam en het gebouw kan de waterkrachtcentrale sluizen, overlaten, vispassages en bootliften hebben.

Elke waterkrachtcentrale is een unieke structuur, daarom is het belangrijkste onderscheidende kenmerk van waterkrachtcentrales van andere soorten industriële energiecentrales hun individualiteit. Trouwens, het grootste stuwmeer ter wereld bevindt zich in Ghana, het is het Akosombo-reservoir aan de Volta-rivier. Het beslaat 8.500 vierkante kilometer, dat is 3,6% van de oppervlakte van het hele land.

Als er een aanzienlijke helling langs de rivierbedding is, wordt een afgeleide waterkrachtcentrale gebouwd. Het is niet nodig om een ​​groot reservoir voor dammen te bouwen, in plaats daarvan wordt het water alleen via speciaal aangelegde waterkanalen of tunnels rechtstreeks naar het energiecentralegebouw geleid.

In afgeleide waterkrachtcentrales worden soms kleine dagelijkse regelbassins opgesteld, waarmee de druk en dus de hoeveelheid opgewekte elektriciteit kan worden geregeld, afhankelijk van de overbelasting van het elektriciteitsnet.

Pompopslagfaciliteiten (PSPP) zijn een speciaal type waterkrachtcentrale. Hier is het station zelf ontworpen om dagelijkse fluctuaties en piekbelastingen op te vangen Energie systeemen zo de betrouwbaarheid van het elektriciteitsnet verbeteren.

Zo'n station kan zowel in generatormodus als in opslagmodus werken, wanneer pompen water vanuit het onderste bassin naar het bovenste bassin pompen. Een bassin is in deze context een bassinobject dat deel uitmaakt van een reservoir en grenst aan een waterkrachtcentrale. Stroomopwaarts is stroomopwaarts, stroomafwaarts is stroomafwaarts.

Een voorbeeld van een gepompte opslagfaciliteit is het Taum Sauk Reservoir in Missouri, gebouwd op 80 kilometer van de Mississippi, met een capaciteit van 5,55 miljard liter, waardoor het elektriciteitssysteem een ​​piekvermogen van 440 MW kan leveren.