у какого вида гэс само здание гэс создает напорный фронт
Гидростанции и турбины
Согласно классификации по установленной мощности, ГЭС делятся на мощные (250 МВт и выше), средние (до 25 МВт) и малые (до 5 Мвт). По идеологии построения принято деление на следующие три вида.
Русловые ГЭС
В зависимости от назначения гидроузла в его состав также могут входить судоходные шлюзы и судоподъёмник, рыбопропускные сооружения, водозаборные системы для ирригации и водоснабжения. Иногда единственным сооружением, пропускающим воду, является здание ГЭС.
Приплотинные ГЭС
При высоких напорах воды, превышающих 30-40 м, нецелесообразно нагружать здание ГЭС гидростатическим давлением воды. В этом cлучае применяют приплотинные ГЭС, у которых напорный фронт на всём протяжении перекрывается плотиной, а здание ГЭС распологается за ней и примыкает к нижнему бьефу (рис. 2).
Между верхним и нижним бьефами приплотинных ГЭС располагают гидравлические трассы, включающие глубинный водоприёмник с мусорозадерживающей решёткой, турбинный водовод, спиральную камеру, отсасывающую трубу.
В состав гидроузла могут входить судоходные сооружения и рыбоходы, а также дополнительные водосбросы.
Деривационные ГЭС
Состав основных сооружений для деривационных ГЭС существенно иной, чем для плотинных. Из деривации вода по напорным трубопроводам поступает к турбинам ГЭС. В ряде случаев для смягчения возможных гидравлических ударов сооружают уравнительный резервуар. Деривация может быть напорной и безнапорной. Во втором случае она используется для наполнения напорного бассейна.
Водяные турбины
На практике наиболее широко используют классификацию по конструкции рабочего колеса. По этому признаку различают осевые турбины (пропеллерные, поворотно-лопастные, двухперовые), радиально-осевые, диагональные и ковшовые.
Рабочее колесо пропеллерной турбины напоминает гребной винт судна, укреплённый на вертикальном валу. Оно состоит из толстой втулки, к которой жёстко прикреплены несколько лопастей («крыльев»).
Пропеллерные водяные турбины быстроходны, просты и дёшевы, а потому широко применяются на малых ГЭС. Однако у них есть существенный недостаток: при снижении расхода воды КПД турбины существенно падает. Этого недостатка лишены поворотно-лопастные турбины.
Поворотно-лопастная турбина, как можно понять из названия, имеет лопасти, которые могут поворачиваться с помощью специального механизма, находящегося во втулке рабочего колеса. При регулировании расхода воды их поворачивают одновременно с лопатками направляющего аппарата, чтобы поддерживать оптимальный угол набегания воды на вращающиеся лопасти и, следовательно, высокий КПД (рис. 4).
Поворотно-лопастные турбины обычно применяются при малых напорах и относительно больших расходах воды, что характерно для крупных российских равнинных ГЭС. Турбины такого типа установлены, например, на Цимлянской ГЭС.
Радиально-осевая турбина используется при больших напорах и напоминает колесо старой водяной мельницы, заключённое в спиральную камеру.
Мировой рекордсмен
Крупнейшей гидроэлектростаницией в мире по всем показателям считается ГЭС «Санься» («Три ущелья») в Китае. Станция, строительство которой началось в 1992 г. и было полностью завершено в 2012 г., расположена в провинции Хубэй, на реке Янцзы (рис. 5). В состав сооружений ГЭС входят: гравитационная бетонная плотина длиной 2309 м и высотой 181 м, три приплотинных здания ГЭС (левобережное с 14 гидроагрегатами, правобережное с 12 гидроагрегатами, а также подземное правобережное с 6 гидроагрегатами), двухниточный пятиступенчатый судоходный шлюз, а также судоподъёмник.
Мощность ГЭС, равная 22,4 ГВт, складывается из мощностей 32 радиально-осевых гидроагрегатов мощностью по 700 МВт (из расчёта на напор 80,6 м). На станции также имеются два гидрогенератора мощностью по 50 МВт, предназначенные для собственных нужд.
Напорный уровень в течение года изменяется от 79 до 109 м, максимум достигается в сезон летних муссонов. Проход судов через пятиступенчатый шлюз занимает около четырёх часов. Для пассажирских судов массой до 3000 т предусмотрен сухой судоподъёмник, справляющийся с задачей за 30 мин.
У какого вида гэс само здание гэс создает напорный фронт
Гидроэлектростанция (ГЭС) — электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища.
Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонообразные виды рельефа.
Принцип работы
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.
Классификация ГЭС
Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. 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.
В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных — ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах. Принцип работы всех видов турбин схож — вода, находящаяся под давлением (напор воды) поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передается на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.
В состав гидроэлектрических станций, 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.
Избранная библиография
Монографии и брошюры
Русловая ГЭС
Из Википедии — свободной энциклопедии
Русловая гидроэлектростанция — гидроузел, сооружения которого располагаются в пределах речного русла и выходят на берега реки в незначительных пределах по сравнению с размерами самого гидротехнического сооружения. Напор создаётся плотиной, водосбросными сооружениями и зданием станции, образующими напорный фронт, таким образом одна из стен здания станции воспринимает статический напор воды. Как правило являются низконапорными гидроузлами, но в случае горного рельефа к ним могут относиться также высоконапорные ГЭС. [1]
К русловым ГЭС относятся только плотинные и приплотинные станции, которые не прерывают естественное течение реки, в отличие от деривационных станций.
Различают русловые ГЭС с водохранилищем, незначительно превышающим пределы поймы или каньона реки (англ. run-of-the-river ), и гидроузлы с более обширными водоемами из-за пониженного равнинного рельефа в верхнем течении.
В силу своих характеристик считается, что пойменнорусловые ГЭС оказывают минимальное воздействие на окружающую среду по сравнению с другими видами напорных речных гидроузлов. [2] [3] Из-за небольшой площади водохранилищ и из-за ограничений на допустимые изменения уровня верхнего бьефа, гидроузлы этого вида либо не способны осуществлять регулирование стока, либо могут осуществлять только сглаживание паводков путём суточного регулирования стока.
Русловые и плотинные ГЭС
Введение
Люди очень давно научились использовать энергию воды для того, чтобы вращать рабочие колеса мельниц, станков, пилорам. Но постепенно доля гидроэнергии в общем количестве энергии, используемой человеком, уменьшилась. Это связано с ограниченной возможностью передачи энергии воды на большие расстояния. С появлением электрической турбины, приводимой в движение водой, у гидроэнергетики появились новые перспективы.
Одни из первых гидроэлектрических установок мощностью всего в несколько сотен ват были сооружены в 1876-1881 годах в Штангассе и Лауфене (Германия) и в Грейсайде (Англия). Развитие ГЭС и их промышленное использование тесно связано с проблемой передачи электроэнергии на расстояние. Сооружение линии электропередачи (170 км) от Лауфенской ГЭС до Франкфурта-на-Майне (Германия) для снабжения электроэнергией Международная электротехническая выставки (1891) открыла широкие возможности для развития ГЭС. В 1892 году промышленный ток дала ГЭС, построенная на водопаде в Бюлахе (Швейцария), почти одновременно в 1893 были построены ГЭС в Гельшене (Швеция), на реке Изар (Германия) и в Калифорнии (США). В 1896 году вступила в строй Ниагарская ГЭС (США) постоянного тока; в 1898 дала ток ГЭС Рейнфельд (Германия), а в 1901 стали под нагрузку гидрогенераторы ГЭС Жонат (Франция).
Убедительными сведеньями о первой в мире ГЭС можно считать и информацию о первой гидроэлектростанции Хорватии в городке Шибеник (1885 год). Напряжение переменного тока мощностью 230 кВт служило для городского освещения.
Наиболее достоверным считается, что первой гидроэлектростанцией в России была Березовская (Зыряновская) ГЭС, построенная в Рудном Алтае на реке Березовка (приток р. Бухтармы) в 1892 году. Она была четырехтурбинная общей мощностью 200 кВт. Полученная энергия освещала производственные помещения, обеспечивала работу телефонной станции, и питала электронасосы для откачки воды из рудниковых шахт.
На роль первой также претендует Ныгринская ГЭС, которая появилась в Иркутской губернии на реке Ныгри (приток р. Вачи) в 1896 году. Энергетическое оборудование станции состояло из двух турбин с общим горизонтальным валом, вращавшим три динамо-машины мощностью по 100 кВт. Первичное напряжение преобразовывалось четырьмя трансформаторами трехфазного тока до 10 кВ и передавалось по двум высоковольтным линиям на соседние прииски Негаданный и Ивановский. На приисках напряжение трансформировалось до 220 В. Благодаря электроэнергии Ныгринской ГЭС в шахтах установили электрические подъемники. Кроме того, электрифицировали приисковую железную дорогу, служившую для вывоза отработанной породы, которая стала первой в России электрифицированной железной дорогой.
· Гури (Венесуэла, река Карони) 10,3 ГВт,
· Саяно-Шушенская (Россия, река Енисей) 6,4 ГВт,
· Красноярская (Россия, река Енисей) 6 ГВт,
· Робер-Бурасса (Канада, река Ла-Гранд) 5,6 ГВт,
По состоянию на 2011 год в России имеется 15 действующих, достраиваемых и находящихся в замороженном строительстве гидравлических электростанций свыше 1000 МВт и более сотни гидроэлектростанций меньшей мощности.
Основные виды ГЭС
Русловые и плотинные 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.
Приплотинные 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:
Гидроаккумулирующие электростанции:
Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию, и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные периоды (не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы от внешних источников энергии и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и приводит в действие турбины.
Приливные ГЭС (ПЭС):
Особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. В приливных электростанциях используется перепад уровней воды (колебания уровня воды у берега могут достигать 12 метров), образующийся во время прилива и отлива. Для этого отделяют прибрежный бассейн невысокой плотиной, которая задерживает приливную воду при отливе. Затем воду выпускают, и она вращает гидротурбины которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов).
Словарь специальных терминов
Гидроэлектростанция (ГЭС)
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
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:
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:
Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующейся концентрации воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:
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
Средне-годовая
выработка, млрд. кВт·ч