top of page

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/).

РФ, 663090, Красноярский край, г. Дивногорск.
тел. +7 (39144) 63-359

Эл. почта kges@kges.ru 

© Дарья Дворецкая

2016

bottom of page