Уређај и принцип рада хидроелектране

Од давнина, људи су користили покретачку снагу воде. Млели су брашно у млиновима које су покретали водени токови, сплавили тешка стабла низводно и генерално користили хидроенергију за широк спектар задатака, укључујући и индустријске.

Прве хидроелектране

Крајем 19. века, са почетком електрификације градова, хидроелектране су врло брзо почеле да добијају популарност у свету. Године 1878. у Енглеској се појавила прва хидроелектрана на свету, која је тада покретала само једну лучну лампу у уметничкој галерији проналазача Вилијама Армстронга... А до 1889. године само у Сједињеним Државама је било већ 200 хидроелектрана.

Један од најважнијих корака у развоју хидроенергетике била је изградња Хуверове бране у САД 1930-их. Што се тиче Русије, већ 1892. године овде је у Рудњем Алтају на реци Березовки изграђена прва четворотурбинска хидроелектрана снаге 200 кВ, дизајнирана да обезбеди електричну енергију за одводњавање рудника Зирјановског рудника.Дакле, развојем електричне енергије од стране човечанства, хидроелектране су обележиле брзи темпо индустријског напретка.

Принцип рада хидроелектране

Данас су савремене хидроелектране огромне структуре са гигаватом инсталисаног капацитета. Међутим, принцип рада било које хидроелектране углавном остаје прилично једноставан и скоро потпуно исти свуда. Притисак воде који се примењује на лопатице хидрауличне турбине изазива њену ротацију, а хидраулична турбина, заузврат, повезана са генератором, окреће генератор. Генератор производи електричну енергију која и напаја се на трафо станицу, а затим на далековод.

Ротор хидрогенератора:

У турбинској сали хидроелектране постављене су хидрауличне јединице које претварају енергију тока воде у електричну, а смештени су и сви потребни разводни уређаји, као и уређаји за контролу и надзор рада хидроелектране. директно у згради хидроелектране.

Учинак хидроелектране зависи од количине и притиска воде која пролази кроз турбине. Директан притисак се добија услед усмереног кретања тока воде. То може бити вода која се накупља на брани када је брана изграђена на одређеној локацији на реци, или притисак настаје услед преусмеравања тока – то јест, када се вода преусмерава из канала кроз посебан тунел или канал. Дакле, хидроелектране су брана, дериват и брана.

Најчешће бране хидроелектране су засноване на брани која блокира корито реке.Иза бране вода се диже, акумулира, стварајући неку врсту воденог стуба који обезбеђује притисак и притисак. Што је брана већа, то је притисак јачи. Највиша брана на свету, висока 305 метара, је брана Ђинпинг од 3,6 ГВ на реци Јалонгђианг у западном Сечуану у југозападној Кини.

Хидроелектране су две врсте. Ако река има благи пад, али је релативно обилна, онда се уз помоћ бране која блокира реку ствара довољна разлика у водостају.

Изнад бране је формиран резервоар који обезбеђује уједначен рад станице током целе године. У близини обале испод бране, у непосредној близини ње, постављена је водена турбина, прикључена на електрогенератор (код бране станице).Ако је река пловна, онда се на супротној обали прави брава за пролазак бр. бродови.

Ако река није много богата водом, али има велико урањање и брзу струју (на пример, планинске реке), онда се део воде преусмерава дуж посебног канала, који има много мањи нагиб од реке. Овај канал је понекад дугачак и неколико километара. Понекад услови на терену приморавају да се канал замени тунелом (за електране). Ово ствара значајну разлику у нивоу између испуста канала и низводно од реке.

На крају канала вода улази у цев са стрмим нагибом, на чијем се доњем крају налази хидраулична турбина са генератором. Због значајне разлике у нивоу, вода добија велику кинетичку енергију, довољну за напајање станице (деривационе станице).

Такве станице могу имати велики капацитет и спадају у категорију регионалних електрана (уп. Мале хидроелектране).У најмањим постројењима турбина се понекад замењује мање ефикасним, јефтинијим воденим точком.

Зграда хидроелектране Жигуљев са извора

Шематски дијаграм електричних прикључака ХЕ Жигуљев

Деоница кроз зграду хидроелектране Жигуљев. 1 — излази за отварање РУ 400 кВ; 2 — спрат од 220 и 110 кВ каблова; 3 — спрат електричне опреме, 4 — опрема за хлађење трансформатора; 5 — канали сабирнице који повезују напонске намотаје генератора трансформатора у "троуглове"; 6 — дизалица носивости 2Кс125 тона; 7 — дизалица носивости 30 тона; 8 — дизалица носивости 2Кс125 т; 9 — структура за задржавање смећа; 10 — дизалица носивости 2Кс125 тона; 11 — метални језичак; 12 — дизалица носивости 2Кс125 тона.

ХЕ Жигуљев је друга по величини хидроелектрана у Европи, 1957-1960 била је највећа хидроелектрана на свету.

Први блок станице снаге 105 хиљада КВ пуштен је у рад крајем 1955. године, 1956. године пуштено је у рад још 11 блокова на 10 месеци. 1957 — преосталих осам јединица.

У хидроелектранама је инсталиран и ради велики број нових, у неким случајевима јединствених енергетских објеката.

Врсте хидроелектрана и њихови уређаји

Поред бране, хидроелектрана обухвата зграду и разводни уређај. Главна опрема хидроелектране налази се у згради, овде су постављене турбине и генератори. Поред бране и зграде, хидроелектрана може имати и преводнице, преливе, пролазе за рибу и лифтове за чамце.

Свака хидроелектрана је јединствена структура, стога је главна одлика хидроелектрана од других типова индустријских електрана њихова индивидуалност. Иначе, највећи резервоар на свету налази се у Гани, то је резервоар Акосомбо на реци Волти. Простире се на 8.500 квадратних километара, што је 3,6% укупне површине земље.

Ако постоји значајан нагиб дуж корита реке, онда се подиже деривациона хидроелектрана. Није потребно градити велики резервоар за бране, већ се вода усмерава само кроз посебно подигнуте водотоке или тунеле директно до зграде електране.

Мали дневни регулациони базени су понекад распоређени у изведеним хидроелектранама, које омогућавају контролу притиска, а тиме и количине произведене електричне енергије, у зависности од преоптерећења електроенергетске мреже.

Црпни акумулациони објекти (ПСПП) су посебна врста хидроелектрана. Овде је сама станица дизајнирана да изглади дневне флуктуације и вршна оптерећења систем за напајање, и тиме побољшати поузданост електричне мреже.

Таква станица може да ради и у режиму генератора и у режиму складиштења, када пумпе пумпају воду у горњи базен из доњег базена. Слив у овом контексту је сливни објекат који је део резервоара и граничи са хидроелектраном.Узводно је узводно, низводно је низводно.

Пример пумпног складишта је резервоар Таум Саук у Мисурију, изграђен 80 километара од Мисисипија, са капацитетом од 5,55 милијарди литара, што омогућава електроенергетском систему да обезбеди вршни капацитет од 440 МВ.