1 Классификация электрических станций

• Название: 1 Классификация электрических станций
• Дата: 11.06.2022
• Размер: 1.08 Mb.
• Имя файла: OE_1.doc
• Тип: Документы; #585660
• страница: 4 из 6

33)Типы гидроэнергетических установок
Гидроэнергетическая установка (ГЭУ) является предприятием, на котором происходит преобразование механической 1 энергии водного потока в электрическую или, наоборот, электрическая энергия превращается в механическую энергию воды.
Гидроэнергетическая установка состоит из гидротехнических сооружений, энергетического и механического оборудования.
ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ
На ГЭС гидравлическая энергия преобразуется в электрическую энергию. 
На ГЭС вода под действием силы тяжести движется из верхнего бьефа в нижний и вращает рабочее колесо турбины, на одном валу с которым находится ротор генератора электрического тока. В турбине гидравлическая энергия воды превращается в механическую энергию вращения рабочего колеса турбины вместе с ротором генератора, где происходит преобразование механической энергии
НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ
Гидроэнергетическая установка, предназначенная для перекачки воды с низких отметок на высокие и для перемещения воды в удаленные пункты, называется насосной станцией (НС). На НС устанавливаются насосные агрегаты, у которых на одном валу находится насос и электрический двигатель. НС является потребителем электрической энергии.
ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩИЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
ГАЭС выполняет функции НС и ГЭС. В часы пониженных нагрузок энергосистемы, например ночью, ГАЭС работает как НС, потребляет электрическую энергию и перекачивает воду из нижнего бассейна в верхний, расположенный на какой-либо возвышенности. Днем и, особенно, вечером, когда электропотребление в системе увеличивается, вода из верхнего бассейна пропускается через турбины в нижний бассейн; в это время ГАЭС работает как ГЭС — вырабатывает и отдает электрическую энергию в систему. Имеются ГАЭС не только с суточным, но и с недельным и даже с сезонным аккумулированием энергии.
ПРИЛИВНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Морские приливные электростанции (ПЭС) используют приливные колебания уровня моря, которые обычно происходят два раза в сутки.
В некоторых пунктах обжитых морских побережий приливные колебания достигают 8—10 м.
34)Активные гидротурбины
Наиболее распространенными активными гидротурбинами являются ковшовые. Вода из верхнего бьефа подводится трубопроводом к рабочему колесу, выполненному в виде диска, закрепленного на валу турбины, и вращающемуся в воздухе. По окружности диска расположены ковшеобразные лопасти (ковши). На ковшах происходит преобразование гидравлической энергии, заключенной в струе в механическую. Ковши равномерно распределяются по ободу рабочего колеса и последовательно один за другим при его вращении принимают струю.

Подвод воды к рабочему колесу осуществляется посредством сопла, внутри которого расположена регулирующая игла. Сопло представляет собой сходящийся насадок из отверстия которого при работе турбины выбрасывается струя воды. В сопле вся энергия воды, подведенная к нему по трубопроводу за вычетом потерь, обращается в кинетическую
Игла, перемещаясь в сопле в продольном направлении, меняет его выходное сечение и тем самым диаметр выходящей струи. При изменении диаметра струи изменяется расход через сопло. Игла в одном из крайних своих положений полностью закрывает сопло и останавливает турбину. Вода, отдав свою энергию рабочему колесу, стекает с него в отводящий канал
Для быстрого отвода струп от рабочего колеса, необходимого для предотвращения гидравлического удара, возникающего при медленном закрытии сопла иглой, применяется отклонитель, отбрасывающий воду в сторону. Перемещение иглы и отклонителя производится одновременно



35)Гидравлическая электрическая станция

Гидравлическая электрическая станция (ГЭС) - это электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища
Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонообразные виды рельефа
Особенности ГЭС
Себестоимость электроэнергии более чем в два раза ниже, чем на тепловых электростанциях
Генераторы ГЭС можно достаточно быстро включать и выключать в зависимости от потребления энергии
Возобновляемый источник энергии
Значительно меньшее воздействие на воздушную среду
Часто эффективные ГЭС более удалены от потребителей
Водохранилища часто занимают значительные территории
Плотины зачастую изменяют характер рыбного хозяйства, поскольку перекрывают путь к нерестилищам проходным рыбам, однако часто благоприятствуют увеличению запасов рыбы в самом водохранилище и осуществлению рыбоводства
Принцип работы ГЭС. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию
Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и как следствие концентрации реки в определенном месте
В самом здании гидроэлектростанции располагается все энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет свое определенное деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию тока воды в электрическую энергию. Есть еще всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля над работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое
Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:
мощные -- вырабатывают от 25 МВТ до 250 МВт и выше; средние -- до 25 МВт; малые гидроэлектростанции -- до 5 МВт
Мощность ГЭС зависит от напора воды, а также от КПД используемого генератора.
Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:
высоконапорные -- более 60 м; средненапорные -- от 25 м; низконапорные -- от 3 до 25 м
В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных -- ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных -- поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах
Принцип работы всех -- вода, находящаяся под давлением (напор воды) поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия передается на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины различаются техническими характеристиками, а также камерами -- железными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды

36)Гидроаккумулирующая электростанция

Гидроаккумулирующие электростанции перераспределяют электроэнергию, вырабатываемую другими электростанциями, во времени в соответствии с требованиями потребителей. Принцип действия гидроаккумулирующей станции основан на ее работе в двух режимах: насосном и турбинном. В насосном режиме вода из нижнего водохранилища (бассейна) ГАЭС перекачивается в вышерасположенный верхний бассейн. Во время работы в насосном режиме (обычно в ночные часы, когда нагрузка в энергосистеме снижается) ГАЭС потребляет электрическую энергию, вырабатываемую другими электростанциями энергосистемы. В турбинном режиме ГАЭС использует запасенную в верхнем бассейне воду, агрегаты станции при этом вырабатывают электроэнергию, которая подается потребителю в часы пиков нагрузки. Поэтому на ГАЭС удобно использовать так называемые обратимые гидроагрегаты, могущие работать и как турбины, и как насосы


1 – верхний аккумулирующий бассейн; 2 – здание электростанции; 3 – река;4– водовод; 5 – плотина



37)Здания ГЭС

Конструкцию и компоновку здания ГЭС определяют природные условия, схема концентрации напора, напор, тип и параметры гидроагрегатов (турбина и генератор, соединенные общим валом) и трансформаторов, вспомогательного оборудования. Габариты здания определяются размерами агрегатных блоков, и в частности, длина его - количеством агрегатных блоков и размером монтажной площадки. Габариты блока зависят от мощности турбины, и ширина его определяется размером спиральной камеры
В соответствии со схемами концентрации напора здание ГЭС принято делить на три типа:
1)Здания русловой ГЭС, т. е. здания, воспринимающие напор;
2)Здания приплотинной ГЭС, т. е. размещенные за плотиной и невоспринимающие напора;
3)Здание деривационной ГЭС
По способу сброса воды из верхнего бьефа в нижний здания русловых ГЭС делятся па два типа:
1)несовмещенные с водосбросами в которых сбросы излишков воды из верхнего бьефа осуществляются через водосливные отверстия плотины или другие устройства, находящиеся вне здания ГЭС
2) совмещенные с водосбросами, которые обычно располагаются в массивной (подводной) части здания
По типу подъемного оборудований здания ГЭС строятся:
1)Закрытыми — с внутренним расположением подъемного оборудования — мостового крана;
2)Полуоткрытыми — основное подъемное оборудование (портальный кран) размещается над машинным залом (генераторное помещение). Генераторный зал — низкое помещение со съемными крышками над генератором;
3) Открытыми—машинный зал отсутствует, а генераторы укрыты колпаками. Подъемным оборудованием здесь является также портальный кран.
По расположению относительно земной поверхности:
1) Наземное — корпус здания расположен на земной поверхности
2) Подземное — корпус здания расположен ниже земной поверхности
38)Классификация гидротурбин
Класс реактивных турбин объединяет следующие системы: осевые – пропеллерные и поворотно - липастные, диагональные поворотно – лопастные и радиально -осевые турбины
В класс активных турбин входят системы ковшовых, наклонно-струйных турбин и турбин двойного действия
Каждая система турбин содержит несколько типов, имеющих геометрически, подобные проточные части и одинаковую быстроходность, но различающихся по размерам
Все турбины условно делятся на низко-, средне- и высоко-напорные. Низконапорными принято считать, турбины, работающие при Н<25 м, средненапорными при 25 ≤ Н ≤ 80 м и высоконапорными при Н > 80 м
Турбины подразделяются на малые, средние и крупные
^{К малым туpбинам относятся те, у которых диаметр рабочего колеса D}i ^{≤ l,2 м при низких, напорах и D}i ^{≤ 0,5 м при высоких, а мощность составляет не более 1000 кВт
К средним — те турбины, у которых l,2 ≤ D}i ^{≤ 2,5 м при низких напорах и 0,5 м ≤ Di ≤ l,6} м при высоких, а мощность 1000 кВт^{К крупным турбинам относятся те, которые имеют D}1 ^{и N}1 ^{больше, чем у средних}

39)Напор, расход и мощность гидроэнергетических установок

Геометрический или статический напор равен разности отметок уровнем верхнего и нижнего бьефов
В водноэнергстических расчетах напор ГЭС считается равным
^Н≈Но^-hВ-С^=ВБ-НБ-hВ-С
^{где h}В-С^{-- потери напора при движении води от водозабора до турбинной камеры, которые} состоят из потери напора на вход в турбинный водовод на преодоление сопротивления сороудерживающих решеток, на трение воды о стенки водовода
В расчетах, требующих высокой точности, например, при определении коэффициента полезного действия (КПД) турбины, учитывается также кинетическая энергия потока
^{Полный напор называется напором брутто H}G ^{или напором гидротурбинного блока. Напор H}G^{в метрах численно равен разности отнесенных к единице веса удельных энергий} потока в рассматриваемых сечениях
Расход воды Q n м³/c, используемый ГЭС для выработки электрическом энергии, зависит от притока воды к водохранилищу или верхнему бьефу ГЭС, от наличия запасов воды в водохранилище и от потребности энергетической системы в данный момент в электрической энергии. Расход ГЭС зависит также от объема воды из верхнего бьефа на орошение, водоснабжение, шлюзование судов и от режима водопотребления из нижнего бьефа ГЭС. Максимальным расход, используемый ГЭС, равен пропускной способности всех ее турбин при расчетном напоре
Мощностью N называется работа, производимая в единицу времени. Если напор составляет Н, м, расход воды равен Q, м³/с, то работа, которую может совершить вода в 1 секунду, т. е. потенциальная мощность водотока в ваттах, равна
^No^{=pgQH =γQH}
где р— плотность воды, кг/м³; g— ускорение свободного падения тела, м/с^{2
В гидроэнергетике принято измерять мощность в киловаттах. При этом N}o^{= 9,81 QH
Мощность на валу турбины равна N}T^=No^ηT^{или N}T^{=9,81 HηT
где η}T^{— КПД турбины}
Значение КПД турбины зависит от ее конструкции, размеров и изменяется при изменении ^{нагрузки. Электрическая мощность агрегата N}a ^{на выводах генератора меньше мощности} турбины на величину потерь в генераторе
^Na^=NT^ηген^=9,81QHηa
^{где η}ген ^{— КПД генератора; η}а ^{= η}Т^ηген ^{—КПД агрегата}
Энергия Э выражается произведением: Э = Nt, где N — мощность, Вт, t — время в секундах или часах. В системе СИ электрическая энергия
измеряется в джоулях и их производных, причем 1 Дж=1 Н-м = = 1 Вт-с
^{Объем воды V, м3 при напоре Н, м дает количество энергии в килоджоулях Э = 9,81 VHη}a или в киловатт-часах

Насосная станция на 1 м³ воды расходует энергию в кВт-ч