HES: darbības princips, shēma, aprīkojums, jauda

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Gandrīz visi iztēlojas hidroelektrostaciju mērķi, bet tikai retais īsti saprot hidroelektrostaciju darbības principu. Galvenais cilvēku noslēpums ir tas, kā viss šis milzīgais dambis ģenerē elektroenerģiju bez degvielas. Parunāsim par to.

Kas ir hidroelektrostacija?

Hidroelektrostacija ir komplekss komplekss, kas sastāv no dažādām būvēm un speciālām iekārtām. Uz upēm tiek būvētas hidroelektrostacijas, kur nepārtraukti plūst ūdens, lai piepildītu dambi un ūdenskrātuvi. Līdzīgas būves (dambji), kas izveidotas, būvējot hidroelektrostaciju, ir nepieciešamas, lai koncentrētu pastāvīgu ūdens plūsmu, kas tiek pārvērsta elektroenerģijā, izmantojot speciālu hidroelektrostaciju aprīkojumu.

Ņemiet vērā, ka būvniecības vietas izvēlei ir liela nozīme HES efektivitātes ziņā. Nepieciešami divi nosacījumi: garantēta neizsīkstoša ūdens padeve un augsts upes slīpums.

HES darbības princips

Hidroelektrostacijas darbība ir pavisam vienkārša. Uzceltas hidrotehniskās būvesnodrošināt stabilu ūdens spiedienu, kas nonāk turbīnas lāpstiņās. Spiediens iedarbina turbīnu, kā rezultātā tā griež ģeneratorus. Pēdējie ražo elektroenerģiju, kas pēc tam tiek piegādāta patērētājam pa augstsprieguma pārvades līnijām.

Šādas konstrukcijas galvenās grūtības ir nodrošināt pastāvīgu ūdens spiedienu, ko panāk, izbūvējot aizsprostu. Pateicoties tam, vienā vietā tiek koncentrēts liels ūdens daudzums. Dažos gadījumos tiek izmantota dabiska ūdens plūsma, un dažreiz tiek izmantots dambis un novirzīšana (dabiskā plūsma).

Pašā ēkā atrodas iekārtas hidroelektrostacijai, kuras galvenais uzdevums ir ūdens kustības mehānisko enerģiju pārveidot elektroenerģijā. Šis uzdevums ir piešķirts ģeneratoram. Papildu aprīkojums tiek izmantots arī stacijas, sadales ierīču un transformatoru staciju darbības kontrolei.

Zemāk esošajā attēlā parādīta HES shematiska diagramma.

Kā redzat, ūdens plūsma rotē ģeneratora turbīnu, kas ģenerē enerģiju, piegādā to transformatoram pārveidošanai, pēc tam pa elektrolīnijām tiek nogādāta piegādātājam.

Jauda

Ir dažādas hidroelektrostacijas, kuras var iedalīt pēc saražotās jaudas:

1. Ļoti jaudīgs - virs 25 MW.
2. Vidējs – līdz 25 MW.
3. Mazs - ar ģenerāciju līdz 5 MW.

Hidroelektrostacijas jauda galvenokārt ir atkarīga no ūdens plūsmas un paša ģeneratora efektivitātes, kas tajā tiek izmantots. Bet pat visvairākefektīva iekārta nespēs saražot lielu daudzumu elektroenerģijas ar vāju ūdens spiedienu. Ir arī vērts ņemt vērā, ka hidroelektrostacijas jauda nav nemainīga. Dabisku iemeslu dēļ ūdens līmenis dambī var paaugstināties vai pazemināties. Tas viss ietekmē saražotās elektroenerģijas apjomu.

Dambja loma

Vissarežģītākais, lielākais un kopumā galvenais jebkuras hidroelektrostacijas elements ir dambis. Nav iespējams saprast, kas ir hidroelektrostacija, neizprotot dambja darbības būtību. Tie ir milzīgi tilti, kas notur ūdens plūsmu. Atkarībā no konstrukcijas tie var atšķirties: ir gravitācijas, arkveida un citas konstrukcijas, taču to mērķis vienmēr ir viens - saglabāt lielu ūdens daudzumu. Pateicoties aizsprostam, ir iespējams koncentrēt stabilu un jaudīgu ūdens plūsmu, novirzot to uz turbīnas lāpstiņām, kas rotē ģeneratoru. Tas savukārt ražo elektroenerģiju.

Tehnoloģijas

Kā jau zinām, hidroelektrostacijas darbības princips ir balstīts uz krītoša ūdens mehāniskās enerģijas izmantošanu, kas vēlāk ar turbīnas un ģeneratora palīdzību tiek pārvērsta elektroenerģijā. Pašas turbīnas var uzstādīt gan dambī, gan tā tuvumā. Dažos gadījumos tiek izmantots cauruļvads, pa kuru zem dambja līmeņa zem augsta spiediena plūst ūdens.

Jebkurai hidroelektrostacijai ir vairāki jaudas rādītāji: ūdens plūsma un hidrostatiskais augstums. Pēdējo rādītāju nosaka augstuma starpība starp sākuma un beigu punktu.brīvais ūdens kritiens. Veidojot stacijas dizainu, viss dizains ir balstīts uz vienu no šiem rādītājiem.

Mūsdienās zināmās elektroenerģijas ražošanas tehnoloģijas ļauj iegūt augstu efektivitāti, pārvēršot mehānisko enerģiju elektroenerģijā. Dažreiz tas ir vairākas reizes lielāks nekā termoelektrostacijās. Tik augsta efektivitāte tiek panākta, pateicoties hidroelektrostacijā izmantotajām iekārtām. Tas ir uzticams un salīdzinoši viegli lietojams. Turklāt degvielas trūkuma un liela siltumenerģijas daudzuma izdalīšanās dēļ šādu iekārtu kalpošanas laiks ir diezgan ilgs. Sabrukumi šeit ir ārkārtīgi reti. Tiek uzskatīts, ka ģeneratoru komplektu un konstrukciju minimālais kalpošanas laiks kopumā ir aptuveni 50 gadi. Lai gan patiesībā arī mūsdienās diezgan veiksmīgi darbojas hidroelektrostacijas, kas celtas pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados.

Krievijas hidroelektrostacijas

Šodien Krievijā darbojas aptuveni 100 hidroelektrostacijas. Protams, to jauda ir atšķirīga, un lielākā daļa no tām ir stacijas ar uzstādīto jaudu līdz 10 MW. Ir arī tādas stacijas kā Pirogovskaja vai Akulovskaja, kuras tika nodotas ekspluatācijā 1937. gadā, un to jauda ir tikai 0,28 MW.

Lielākās ir Sayano-Shushenskaya un Krasnojarskas HES ar jaudu attiecīgi 6400 un 6000 MW. Seko stacijas:

1. Bratskaya (4500 MW).
2. Ust-Ilimskaya HES (3840).
3. Bočuganskaja (2997 MW).
4. Volzhskaya (2660 MW).
5. Žiguļevska (2450 MW).

Neskatoties uz milzīgo šādu staciju skaitu, tās ģenerē tikai 47 700 MW, kas ir 20% no visa Krievijā saražotās enerģijas kopējā apjoma.

Noslēgumā

Tagad jūs saprotat hidroelektrostaciju darbības principu, kas pārvērš ūdens plūsmas mehānisko enerģiju elektroenerģijā. Neskatoties uz diezgan vienkāršo ideju par enerģijas ieguvi, iekārtu un jauno tehnoloģiju komplekss padara šādas struktūras sarežģītas. Tomēr, salīdzinot ar atomelektrostacijām, tās ir patiešām primitīvas.