Гидроэлектростанции — ГЭС

April 25, 2015 by admin Комментировать »

Уголь и нефть легко транспортировать. Энергию, скрытую в высококачественном горючем, несложно перевозить по железной дороге на сотни и тысячи километров. Тепловая ЦЭС может работать и на привозном горючем.

Воду можно перевозить. Но энергия движущейся воды непригодна для транспортировки в своем натуральном виде. Единственный метод использовать на далеком расстоянии энергию водяных потоков — это превратить ее в электрическую, а затем по проводам передать в место потребления. Водяную энергию можно передавать только «электронным транспортом».

Но часто и те виды энергии, какие возможно возить на колесах, бывает выгоднее передавать по проводам. Развитие электротехники ведет к тому, что электрическая передача все более вытесняет другие виды транспорта энергии. Во многих случаях выгодно вырабатывать электроэнергию в районах, где есть топливная база, а на место потребления передавать энергию по проводам. Передача на 500 км — это ныне обычное дело. Применяя компенсированные линии переменного тока или постоянный ток сверхвысокого напряжения, можно экономично передавать электроэнергию и на значительно большие расстояния. Высоковольтные электропередачи делают выгодным строительство мощных гидростанций на реках, далеких от районов потребления.

Пока основная часть электроэнергии в Советском Союзе вырабатывается тепловыми электростанциями, но большое значение в энергетическом балансе страны получают и гидростанции. На маленьких речушках строятся микроГЭС мощностью всего лишь в десятки киловатт. На больших водных путях воздвигаются станции в сотни тысяч киловатт.

На тепловых электростанциях Советского Союза топливная составляющая стоимости электроэнергии иногда

Фиг. 4-15. Днепровская ГЭС после ее восстановления.

Фиг. 4-16. Поперечный разрез гидростанции.

Плотина 1 поднимает воду до верхнего уровня 2; 3— нижний уровень воды. По водоподводящему каналу 4 вода поступает в спиральную камеру 6; 5— водозапорные щиты. Ими можно полностью прекратить доступ воды к турбине. Опус· каясь с верхнего уровня 2 к спиральной камере б, вода приобретает значительную скорость. Свою энергию вода отлает ротору водяной турбины 7. При помощи вала 8 ротор турбины соединен с генератором 9; 10— машинный зал гидростанции; 11— выходной канал из турбины; /2-подъемный кран для разборки гидрогенератора и турбины; 13-подъемный кран для водозапорных щитов; 14— повышающий трансформатор; 15— линия высокого напряжения, по которой уходит выработанная гидростанцией электроэнергия.

бывает даже меньше половины. А остальная часть стоимости электроэнергии складывается из расходов на обслуживающий персонал, из затрат на ремонт машин, эксплоатациго сетей, из отчислений на амортизацию оборудования. Если бы давать современной тепловой станции совсем даровое топливо, если бы она могла вырабатывать электроэнергию без затрат на горючее, то и тогда электроэнергия подешевела бы не очень значительно.

Первоначальные затраты на строительство гидростанции обычно значительно больше затрат на строительство тепловой ЦЭС. В построенной же и работающей гидростанции эксплоатационные расходы маленькие, и если считать только их, то энергия будет стоить совсем дешево. Но так считать нельзя. Усилия, затраченные на сооружение гидростанции, нельзя сбрасывать со счетов.

Когда обсуждают вопрос о сооружении гидростанции, то учитывают много технических, экономических, а следовательно, и политических факторов.

Плотина подымает уровень воды и улучшает условия судоходства. Часто сооружение электростанции позволяет провести ирригацию, т. е. орошение прилежащих земель. И эти выгоды могут намного превысить возможный доход от выработки электроэнергии. Но надо учитывать и ценность затапливаемых земель. Она ложится на другую чашу весов.

Нельзя забывать и о рыбоводстве. Есть породы рыб, которые из низовий реки подымаются к ее истокам, чтобы метать икру. Плотины меняют условия жизни рыб. В плотинах иногда строят специальные рыбоходы. Среди серого бетона вьется сверкающая косичка воды. Прыгая по ее зигзагам, рыбы подымаются из нижнего бассейна в верхний.

Гидростанции обычно вливают свою энергию в систему, на которой работает еще ряд тепловых электростанций. Гидростанции несут основную базисную нагрузку. А пики нагрузки покрываются тепловыми станциями. Тепловые и гидравлические станции помогают друг Другу, 27. Водяные турбины и гидрогенераторы

Мощность гидростанции пропорциональна произведению нацора водяного потока на количество проходящей воды. В горах строятся высоконапорные гидростанции. В них напор воды достигает нескольких сотен метров, давление струи воды, входящей в турбину, — нескольких десятков атмосфер. На равнинных реках сооружаются станции низкого напора. Бывает, что плотина подымает воду лишь на несколько метров. Давление воды меньше 1 ат. Конструкция водяной турбины зависит от ее мощности и от напора водяного потока. Но все типы водяных турбин имеют между собой черты сходства, и все они резко отличны от паровых турбин.

Вода в сотни раз тяжелее пара, а скорости водяных потоков, даже при самых высоких существующих напорах, в десятки раз меньше скоростей пара, выходящего из сопла. Высокая скорость пара заставляет строить паровые турбины многоступенчатыми. На каждой ступени срабатывается только часть энергии пара. Водяные же турбины всегда одноступенчатые.

Для самых высоких давлений воды и для малых расходов строят турбины с горизонтальным валом. На колесе этих турбин укреплены чашки с острым ребром посредине. В это ребро и бьет сильная струя воды, поворачивает по стенкам чашки и, отдав свою энергию колесу, стекает вниз. Это самые быстроходные из всех водяных турбин. Высоконапорные турбины с горизонтальным валом делают до нескольких сотен оборотов в минуту.

Для средних и малых давлений воды турбины делаются всегда с вертикальным валом. В горизонтальной водяной турбине велика была бы относительная разность давлений на верхние и нижние лопатки.

Заметим здесь, что паровые турбины теперь никогда вертикальными не делаются. Был один американский конструктор, который когда-то построил вертикальную паровую турбину, но потом ее удалось использовать только в качестве постамента для памятника.

Гидравлические турбины с вертикальным валом бывают радиальные, в которых струи воды движутся по радиусам из спиральной камеры внутрь на колесо турбины, и аксиальные, в которых вода идет параллельно оси (по-латыни аксис — ось) ротора. У этих турбин обычно всего четыре лопатки, которые при работе можно поворачивать маленьким вспомогательным электродвигателем (или масляным двигателем), чтобы в зависимости от напора воды и от нагрузки устанавливать лопатки под самым выгодным углом к водяному потоку.

Это только так говорится уменьшительно: «лопатки» гидравлических турбин. Правильнее было бы говорить лопатищи. У мощной аксиальной турбины одна лопатка весит много тонн и площадь ее несколько квадратных метров.

И радиальные, и аксиальные гидравлические турбины тихоходны. Они делают несколько десятков оборотов в минуту. Столько же оборотов делают, следовательно, и роторы генераторов, вал которых соединен напрямую с валом турбины. Но эти генераторы должны вырабатывать переменный ток со стандартной частотой 50 гц. Поэтому роторы их имеют несколько десятков магнитных полюсов в отличие от роторов турбогенераторов,

Фиг. 4-17. Гидрогенератор завода .Электросила* на 68 750 ква, на 62,5 об/мин.

Этот генератор – один из величайших в мире. Наружный диаметр его 12,5 м. Давление ротора на подпятник—более двух тысяч тонн. Генератор снабжен мощными электромагнитами с подъемной силой 1 200 т. Эти электромагниты могут приподнять ротор генератора и уменьшить давление на подпятник. Такое уменьшение давления необходимо для начального сдвига ротора при пуске и во время монтажа. Когда ротор раскрутится до нормальной скорости, электромагниты обязательно выключаются. В стальных частях, вращающихся в магнитном поле, возникают вихревые токи. Эти токи вызывают выделение вредного тепла я потери мощности.

которые выполняются с двумя, самое большее с четырьмя полюсами.

У турбогенераторов роторы выполняются в виде барабанов, у которых длина в несколько раз больше диаметра. Обмотки возбуждения на этих роторах не видно, она спрятана внутри пазов. Это роторы с неявно выраженными магнитными полюсамиг. А у гидрогенераторов высота ротора в несколько раз меньше его диаметра. Магнитные полюсы все выступают. Каждый полюс со своей обмоткой изготавливается отдельно и привинчивается болтами к ободу ротора.

Для получения одной и той же мощности гидрогенератор должен иметь большую поверхность ротора, нежели турбогенератор. Электрическая нагрузка на единицу поверхности статора и ротора — количество ампер на погонный сантиметр — в обеих машинах может быть примерно одинаковой. И силы между статором и ротором на единицу их поверхности примерно одинаковы для гидрои турбогенераторов. Но так как линейная скорость на поверхности ротора гидрогенератора меньше, чем линейная скорость турбогенератора, то с каждого квадратного сантиметра ротора гидрогенератора можно снять меньшую работу, меньшую мощность, чем у турбогенератора. Поэтому-то для получения одной и той же мощности гидрогенератор должен иметь большую поверхность ротора, нежели турбогенератор.

 Конструкторское бюро

Большой современный генератор проектируется коллективом, в котором работают десятки человек. Тома расчетов, сотни листов чертежей надо выпустить, прежде чем начнется воплощение машины в металле. Конструкторы работают согласованно, как музыканты в большом оркестре. Но есть разница между конструкторами и музыкантами. Последние только исполняют волю композитора. Они не в праве изменить ни одной ноты. А конструкторы сами пишут симфонию. Один — глубокий специалист по подшипникам, к примеру, другой в тонкостях знает вентиляторы, третий — в магнитных полях силен. Конструктор, который хорошо работает в области турбогенераторов, может плохо разбираться в гидрогенераторах. Главный конструктор, который руководит коллективом, должен прежде всего правильно подобрать его состав.

Главный конструктор следит за тем, насколько согласованы отдельные предложения и насколько все они отвечают общей генеральной цели, социальному заказу, политическому заказу, поставленному перед техниками. Каждый из сотрудников бюро стремится вложить в свою работу самое передовое, что у него есть. Главный конструктор должен уметь оценить, что надо принять, а что надо отвергнуть, что, может быть, очень ново и остроумно, но для данного случая не годится.

Главный конструктор — как регулировщик движения на магистрали. Одной идее он немедленно дает дорогу, другую поворачивает обратно. И для этой регулировки главный конструктор должен иметь огромные знания и

Фиг. 4-18. Сборка спиц ротора генератора показанного на фиг. 4-17.

опыт, которые даются только годами производственной работы.

Неправильно сравнивать главного конструктора с дирижером. Главный конструктор дает только общую идею. Но знать во всех тонкостях каждое разветвление большого проекта, главный конструктор не может. Без своего сработавшегося коллектива он бессилен.

Конструкторское бюро — это коллективный творец, синтетический гений. Это явление, неизвестное во всей прошлой истории человечества.

Источник: Электричество работает Г.И.Бабат 1950-600M

Оставить комментарий

Устройство витков выходе генератора импульсов микросхемы мощности нагрузки напряжение напряжения питания приемника пример провода работы радоэлектроника сигнал сигнала сигналов сопротивление схема теория транзистора транзисторов управления усиления усилитель усилителя устройства частоты