Основные виды гидравлических электростанций

Гидроэлектростанция (ГЭС) представляет собой комплекс различных сооружений и оборудования, использование которых позволяет преобразовывать энергию воды в электроэнергию, при этом гидротехнические сооружения обеспечивают необходимую концентрацию кинетической энергии падающей воды, т.к. мощность ГЭС напрямую зависит от количества протекающей через них воды Q и высоты ее падения (напора) Н. Для преобразования этой энергии применяются гидротурбины и гидрогенераторы.

Главной составляющей гидроэлектростанций являются гидравлические турбины. Они преобразуют энергию воды, текущей под напором, в механическую энергию вращения вала. Турбины бывают разных видов и зависят от скорости течения и напора воды.

Принцип работы всех видов турбин схож – вода, находящаяся под давлением (напор воды) поступает на лопасти турбины, которая начинает вращаться. Механическая энергия, таким образом, передается на гидрогенератор (синхронный генератор), который и вырабатывает электроэнергию. Турбины различаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами – железными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.

Конструкция гидрогенератора зависит от частоты вращения и мощности гидротурбины. Его устанавливают вертикально на подпятниках с соответствующими направляющими подшипниками. В него также входит замкнутая система воздушного охлаждения с теплообменниками и возбудитель.

Гидроэлектростанции разделяются на плотинные (необходимый уровень реки обеспечивается за счёт строительства плотины, которые увеличивают напор воды, повышая мощность гидроэлектростанций) и деривационные, где велик уклон реки.

В зависимости от вырабатываемой мощности ГЭС подразделяют на:

– мощные, вырабатывающие 250 МВт и выше;

– средние – до 25 МВт;

– малые гидроэлектростанции – до 5 МВт.

Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального напора воды:

– высоконапорные – более 60 м;

– средненапорные – от 25 м;

– низконапорные – от 3 до 25 м.

В электрической части ГЭС во многом подобны конденсационным электростанциям, поскольку гидроэлектростанции обычно удалены от центров потребления, так как место их строительства определяется природными условиями. Поэтому электроэнергия, вырабатываемая ГЭС, выдается на высоких и сверхвысоких напряжениях (110 750 кВ). Отличительной особенностью ГЭС является небольшое потребление электроэнергии на собственные нужды, которое обычно в несколько раз меньше, чем на ТЭС. Это объясняется отсутствием на ГЭС крупных механизмов в системе собственных нужд.

Технология производства электроэнергии на ГЭС довольно проста и легко поддается автоматизации. Пуск агрегата ГЭС занимает не более 50 с, поэтому резерв мощности в энергосистеме целесообразно обеспечить именно этими агрегатами. Коэффициент полезного действия ГЭС обычно находится в диапазоне (85.. .90) %.

Благодаря меньшим эксплуатационным расходам себестоимость электроэнергии на ГЭС, как правило, в несколько раз меньше, чем на тепловых электростанциях

Достоинствами ГЭС можно считать экономию топлива, снижение загрязнения окружающей среды.