ИСТОКИ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ




Принцип работы ГЭС:
вода - механизм -электроэнергия
Истоки гидроэнергетики стоит искать в древности, когда человек изобрел водяное колесо и начал использовать электроэнергию его вращения в своих целях. Первые водяные колеса стали применяться примерно в III веке до н.э. в Передней Азии, откуда впоследствии эту технологию заимствовали римляне.
Любое водяное колесо насаживалось на вращающийся вал, вращение от которого шло к той машине, которую хотели привести в действие. С изобретением в XIX веке двигателя, работающего от пара, былое значение водяного двигателя утратилось, однако принцип его работы лег в основу изобретения гидротурбины. Гидравлическая турбина представляет собой двигатель, в котором кинетическая (скоростная) и потенциальная (положения и давления) энергия потока превращается в механическую энергию вращения ее рабочего колеса. Механическая энергия здесь является промежуточным этапом при выработке электроэнергии. Эта энергия преобразуется гидрогенератором в электрическую, которая с помощью передающих и распространенных устройств транспортируется потребителю.

Фото: из книги "Красноярская ГЭС: основа энергетики Сибири. ОАО "Красноярская ГЭС". - Красноярск: ООО ИПК "Платина", 2012. - 112 с., ил.
В основе работы генератора лежит явление электромагнитной индукции. Электроэнергия производится в неподвижном элементе генератора - статоре, помещенном во вращающееся магнитное поле, которое создается вращающимся электромагнитом - ротором.
Выработка электроэнергии на ГЭС осуществляется устройством, объединяющим гидрогенератор и гидравлическую турбину, - гидроагрегатом. Турбина и генератор в нем имеют единую систему вращающихся частей и их опор.
Чтобы привести турбину в движение, в теле плотины гидроэлектростанции сооружают водоводы диаметром несколько метров, по которым с большой скоростью течет поток воды. Через направляющий аппарат он подает на лопатки гидротурбины и заставляет ее вращаться. Красноярская ГЭС стала первой плотиной с такой конструкцией водоводов, и это ускорило ввод в работу ее первых генераторов.
Турбина вращается - вращается вал и вместе с ним ротор генератора. В статоре вырабатывается электрический ток, который подается по шинам на повышающий трансформатор, откуда попадает на распределительное устройство и под высоким напряжением по ЛЭП направляется потребителям.
Гидроэлектростанция в разрезе
Фото: Блог РусГидро (http://blog.rushydro.ru/?p=8185)

Фото: из книги "Красноярская ГЭС: основа энергетики Сибири. ОАО "Красноярская ГЭС". - Красноярск: ООО ИПК "Платина", 2012. - 112 с., ил.




Водохронилища и режимы регулирования стока
Все гидроэлектростанции имеют водохранилища. Водохранилища значительно снижают зависимость работы ГЭС от изменений стока реки.
Сам принцип работы гидроэлектростанций базируется на использовании энергии, заключенной в больших объемах воды. Плотина ГЭС поднимает уровень воды в верхнем бьефе и создает водохранилище, чем образует напор.
В зависимости от максимального использования напора воды гидроэлектростанции делят:
1. на высоконапорные (от 60 м.)
2. средненапорные (от 25 м.)
3. низконапорные (от 3 до 25 метров).
Красноярская ГЭС - высоконапорная.
Высоконапорные ГЭС тратят меньше воды на каждый выработанный киловатт-час электроэнергии.
Напор - сила давления, оказываемого столбом воды на гидроагрегат. Напор определяется разницей отметок между верхним и нижнем бьефом плотины.

Фото: из книги "Красноярская ГЭС: основа энергетики Сибири. ОАО "Красноярская ГЭС". - Красноярск: ООО ИПК "Платина", 2012. - 112 с., ил.
Забор воды из верхнего бьефа осуществляется с помощью водоподъемников, которые перекрываются затворами.
Вода проходит через плотину через плотину по рабочим водоводам, а также посредством затворов холостого водослива или, если плотина глухая и не допускает подобного, через специальные водопропускаемые сооружения, называемые водопропусками.
Регулирование попуска воды осуществляется затворами.
Для попуска экстремального паводка, чтобы поддерживать допустимый уровень воды в верхнем бьефе, в водосливной части плотины Красноярской ГЭС открывают затворы холостого водосброса. Их семь. За 45-летний период эксплуатации самый крупный холостой водосброс на Красноярской ГЭС произошел в 2006 году, когда объем попуска воды через водослив достиг 17,651 км3.
Видео пользователя интернет-сервиса YouTube - Denis Belevich (http://www.youtube.com/user/belevichd)
В России историю водохранилищ принято связывать со строительством Вышеволоцкой водной системы в период с 1701 по 1709 год, соединявшей Волгу и Балтийское море. Создаваемые изначально для нужд отдельных промышленных предприятий водохранилища очень быстро приобретали всеобщую значимость.




Судоподъемник
Красноярского гидроузла
![]() Единственный судоподъемник России - лифт для кораблей на Красноярской ГЭС. | ![]() Красноярский судоподъемник представляет собой платформу с зубчатым зацеплением, которая двигается по рельсовому пути, расположенному на эстакаде. | ![]() Судно перемещается в воде, что исключает возможность механических повреждений корпуса. |
---|---|---|
![]() Платформа опускается ниже уровня воды. | ![]() Судно двигается вверх по течению Енисея, чтобы попасть на платформу. | ![]() Судподъемник находится справа от Красноярской ГЭС и отделен небольшим островком. |
![]() Именно за этот островок заходит судно. | ![]() Далее судно заходит в подвижную, наполненную водой камеру, располагаясь по направлению перемещения. | ![]() Небольшая баржа помогает судну попасть на платформу. |
![]() | ![]() Расчетная грузоподъемность судоподъемника - до 1 500 т. | ![]() После откачки воды, судно начинает подниматься. |
![]() Перепад уровней воды между нижним и верхним бьефом Красноярской ГЭС - 104 м. | ![]() Судоподъемник перемещает грузы с одного водного уровня на другой. Сейчас он на середине пути. | ![]() Проект судоподъемника Красноярского гидроузла разработал Ленгидропроект, спроектировавший такие крупные объекты, как Саяно-Шушенская, Красноярская, Зейская, Бурейская ГЭС. |
![]() Часто для снижения энергозатрат дополнительно используется какой-либо противовес - водяной балласт или вторая камера для подъема судов. | ![]() Достигая верхней точки, платформа заезжает на поворотный круг. | ![]() В движение судоподъемник приводят электродвигатели, работающие на 156 радиально-поршневых сервомоторах мощностью 75 кВТ. |
![]() Поворотное устройство служит для перевода камеры из одного бьефа в другой или перемещения на ремонтно-монтажную площадку. | ![]() Только после того, как судовозная камера опустится в верхний бьеф ниже уровня воды, судно может покинуть подъемник. | ![]() Судоподъемник бесперебойно работает с момента начала эксплуатации. Это уникальное сооружение не имеет аналогов в отечественной и зарубежной практике. |
Фото: ОАО «Енисейское речное пароходство» (http://www.e-river.ru/gallery/shipelevator/gal-01/).