الجهاز ومبدأ تشغيل المحطة الكهرومائية

منذ العصور القديمة ، استخدم الناس القوة الدافعة للمياه. إنهم يطحنون الدقيق في المطاحن التي تعمل بالتيارات المائية ، وجذوع الأشجار الثقيلة في اتجاه مجرى النهر ، ويستخدمون بشكل عام الطاقة الكهرومائية في مجموعة متنوعة من المهام ، بما في ذلك المهام الصناعية.

أول محطات الطاقة الكهرومائية

في نهاية القرن التاسع عشر ، مع بداية كهربة المدن ، بدأت محطات الطاقة الكهرومائية تكتسب شعبية بسرعة كبيرة في العالم. في عام 1878 ، ظهر أول مصنع للطاقة الكهرومائية في العالم في إنجلترا ، ثم قام بتشغيل مصباح قوسي واحد فقط في المعرض الفني للمخترع ويليام أرمسترونج ... وبحلول عام 1889 ، كان هناك بالفعل 200 محطة لتوليد الطاقة الكهرومائية في الولايات المتحدة وحدها.

كان بناء سد هوفر في الولايات المتحدة الأمريكية في الثلاثينيات من أهم خطوات تطوير الطاقة الكهرومائية. بالنسبة لروسيا ، في عام 1892 ، تم بناء أول محطة للطاقة الكهرومائية بأربعة توربينات بسعة 200 كيلووات هنا في Rudnia Altai على نهر Berezovka ، وهي مصممة لتوفير الكهرباء لتصريف المنجم في منجم Ziryanovsky.لذلك ، مع تطور الكهرباء من قبل البشرية ، كانت محطات الطاقة الكهرومائية علامة على الوتيرة السريعة للتقدم الصناعي.

مبدأ تشغيل المحطة الكهرومائية

اليوم ، محطات الطاقة الكهرومائية الحديثة عبارة عن هياكل ضخمة بقدرة مركبة تبلغ جيجاوات. ومع ذلك ، فإن مبدأ تشغيل أي محطة لتوليد الطاقة الكهرومائية يظل بشكل عام بسيطًا للغاية وهو تقريبًا نفس الشيء في كل مكان. يؤدي ضغط الماء المطبق على ريش التوربين الهيدروليكي إلى تدويرها ، ويقوم التوربين الهيدروليكي بدوره ، المتصل بالمولد ، بتشغيل المولد. يولد المولد الكهرباء التي و تغذيه إلى محطة المحولات ثم إلى خط الكهرباء.

دوار المولد المائي:

في قاعة التوربينات بمحطة الطاقة الكهرومائية ، يتم تركيب وحدات هيدروليكية تقوم بتحويل طاقة تدفق المياه إلى كهرباء ، وتوجد جميع أجهزة التوزيع اللازمة وكذلك أجهزة التحكم والمراقبة لتشغيل محطة الطاقة الكهرومائية. مباشرة في بناء محطة الطاقة الكهرومائية.

يعتمد ناتج المحطة الكهرومائية على كمية وضغط المياه التي تمر عبر التوربينات. يتم الحصول على الضغط المباشر بسبب الحركة الموجهة لتدفق المياه. يمكن أن يكون هذا الماء يتجمع عند السد عند بناء السد في موقع معين على النهر ، أو يحدث الضغط بسبب تحويل التدفق - أي عندما يتم تحويل المياه من القناة عبر نفق أو قناة خاصة. لذا ، فإن محطات الطاقة الكهرومائية عبارة عن سدود ومشتقات وسدود.

تعتمد أكثر المحطات الكهرومائية للسدود شيوعًا على السد الذي يسد قاع النهر.وخلف السد يرتفع الماء ويتراكم مكونًا نوعًا من عمود الماء الذي يوفر الضغط والضغط. كلما ارتفع السد ، زاد الضغط. أطول سد في العالم ، بارتفاع 305 أمتار ، هو سد جينبينغ 3.6 جيجاوات على نهر يالونغجيانغ في غرب سيتشوان في جنوب غرب الصين.

المحطات الكهرومائية من نوعين. إذا حدث انخفاض طفيف في النهر ، ولكنه وفير نسبيًا ، فبمساعدة السد الذي يسد النهر ، يتم إنشاء فرق كافٍ في مستويات المياه.

يتكون خزان فوق السد ، مما يضمن التشغيل الموحد للمحطة على مدار العام. بالقرب من الضفة أسفل السد ، على مقربة منه ، يتم تركيب توربين مائي متصل بمولد كهربائي (بالقرب من محطة السد). إذا كان النهر صالحًا للملاحة ، يتم عمل قفل على الضفة المقابلة لمرور السفن.

إذا لم يكن النهر غنيًا بالمياه ، ولكن به غمر كبير وتيار سريع (على سبيل المثال ، أنهار جبلية) ، فسيتم تحويل جزء من الماء على طول قناة خاصة ، يكون منحدرها أقل بكثير من النهر. يبلغ طول هذه القناة أحيانًا عدة كيلومترات. في بعض الأحيان تجبر الظروف الميدانية القناة على استبدالها بنفق (لمحطات الطاقة). هذا يخلق فرقًا كبيرًا في المستوى بين مخرج القناة ومصب النهر.

في نهاية القناة ، يدخل الماء أنبوبًا منحدرًا شديد الانحدار ، يوجد في الطرف السفلي منه توربين هيدروليكي مزود بمولد. بسبب الاختلاف الكبير في المستوى ، يكتسب الماء طاقة حركية كبيرة كافية لتشغيل المحطة (محطات الاشتقاق).

يمكن أن يكون لهذه المحطات سعة كبيرة وتنتمي إلى فئة محطات الطاقة الإقليمية (راجع. محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة).في المصانع الصغيرة ، يتم استبدال التوربين أحيانًا بعجلة مائية أقل كفاءة وأرخص سعرًا.

بناء محطة Zhigulev لتوليد الطاقة الكهرومائية من الينابيع

رسم تخطيطي للتوصيلات الكهربائية لـ Zhigulev HPP

مقطع من خلال مبنى مصنع Zhigulev للطاقة الكهرومائية. 1 - مخرجات لفتح RU 400 كيلو فولت ؛ 2 - أرضية 220 و 110 ك.ف. 3 - أرضية المعدات الكهربائية ، 4 - معدات تبريد المحولات ؛ 5 - قنوات الحافلات التي تربط لفات الجهد لمولد المحولات في "مثلثات" ؛ 6 - رافعة بسعة حمولة 2X125 طن ؛ 7 - رافعة بسعة حمولة 30 طنًا ؛ 8 - رافعة بسعة حمولة 2X125 طن ؛ 9 - هيكل الاحتفاظ بالقمامة ؛ 10 - رافعة بسعة حمولة 2X125 طن ؛ 11 - لسان معدني ؛ 12- رافعة حمولة 2X125 طن.

يعد Zhigulev HPP ثاني أكبر مصنع للطاقة الكهرومائية في أوروبا ، وفي 1957-1960 كان أكبر مصنع للطاقة الكهرومائية في العالم.

تم تشغيل أول وحدة من المحطة بسعة 105 آلاف كيلوواط في نهاية عام 1955 ، وفي عام 1956 تم تشغيل 11 وحدة أخرى لمدة 10 أشهر. 1957 - الوحدات الثماني المتبقية.

تم تركيب عدد كبير من منشآت الطاقة الجديدة ، الفريدة في بعض الحالات ، وتشغيلها في محطات الطاقة الكهرومائية.

أنواع محطات الطاقة الكهرومائية وأجهزتها

بالإضافة إلى السد ، تشتمل المحطة الكهرومائية على مبنى ومفاتيح كهربائية. توجد المعدات الرئيسية لمحطة الطاقة الكهرومائية في المبنى ، ويتم تركيب التوربينات والمولدات هنا. بالإضافة إلى السد والمبنى ، قد تحتوي المحطة الكهرومائية على أقفال وممرات صرف وممرات للأسماك ومصاعد للقوارب.

كل محطة للطاقة الكهرومائية عبارة عن هيكل فريد من نوعه ، وبالتالي فإن السمة المميزة الرئيسية لمحطات الطاقة الكهرومائية من الأنواع الأخرى من محطات الطاقة الصناعية هي فرديتها. بالمناسبة ، يقع أكبر خزان في العالم في غانا ، وهو خزان أكوسومبو على نهر فولتا. وهي تغطي 8500 كيلومتر مربع ، أي 3.6٪ من مساحة الدولة بأكملها.

إذا كان هناك منحدر كبير على طول قاع النهر ، فسيتم إنشاء مصنع لتوليد الطاقة الكهرومائية. ليس من الضروري بناء خزان كبير للسدود ، وبدلاً من ذلك يتم توجيه المياه فقط من خلال قنوات مائية أو أنفاق أقيمت خصيصًا مباشرة إلى مبنى محطة الطاقة.

أحيانًا يتم ترتيب أحواض التنظيم اليومية الصغيرة في محطات الطاقة الكهرومائية المشتقة ، والتي تتيح التحكم في الضغط وبالتالي كمية الكهرباء المولدة ، اعتمادًا على الحمل الزائد لشبكة الطاقة.

مرافق التخزين بالضخ (PSPP) هي نوع خاص من محطات الطاقة الكهرومائية. هنا ، تم تصميم المحطة نفسها لتخفيف التقلبات اليومية وأحمال الذروة نظام التشغيل، وبالتالي تحسين موثوقية شبكة الطاقة.

يمكن أن تعمل هذه المحطة في وضع المولد وفي وضع التخزين ، عندما تضخ المضخات المياه إلى الحوض العلوي من الحوض السفلي. الحوض في هذا السياق هو جسم حوض هو جزء من خزان ومجاور لمحطة كهرومائية.

مثال على منشأة تخزين بالضخ هو خزان Taum Sauk في ميسوري ، الذي تم بناؤه على بعد 80 كيلومترًا من المسيسيبي ، بسعة 5.55 مليار لتر ، مما يسمح لنظام الطاقة بتوفير قدرة قصوى تبلغ 440 ميجاوات.