Классификация гидроэлектростанций

Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:

мощные - вырабатывают от 25 МВт и выше;

средние - до 25 МВт;

малые гидроэлектростанции - до 5 МВт.

Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона и ряда причин, для выражения мощности гидроэлектрической станции принято использовать цикличную мощность. Например, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.

Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:

высоконапорные - более 60 м;

средненапорные - от 25 м;

низконапорные - от 3 до 25 м.

На равнинных реках напоры редко превышают 100 м, в горных условиях за счет плотины можно создавать напоры до 300 м и более, а с помощью деривации - до 1500 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 видов турбин похож - вода, находящаяся под давлением (напор воды) поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передается на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами (стальными или железобетонными), и рассчитаны на различный напор воды.

Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующейся концентрации воды. Можно выделить следующие ГЭС.

- Русловые и плотинные ГЭС (рис. 8.52). Это наиболее распространённые виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создается посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое.

 

Рис. 8.52. Русловые и плотинные ГЭС: 1 - плотина; 2 - затворы;

 3 - максимальный уровень верхнего бьефа; 4 - минимальный уровень верхнего бьефа; 5 - гидравлический подъёмник; 6 - сороудерживающая решётка;

7 - гидрогенератор; 8 - гидравлическая турбина; 9 - минимальный уровень нижнего бьефа; 10 - максимальный паводковый уровень.

- Приплотинные ГЭС (рис. 8.53). Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода в этом случае подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.

Рис. 8.53. Приплотинные ГЭС: 1 - плотина; 2 - водовод;

3 - площадка электротехнического оборудования высокого напряжения; 4 - здание машинного зала ГЭС.

 

- Деривационные ГЭС (рис. 8.54). Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимая концентрация воды в ГЭС такого типа создается посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние спрямлены и их уклон значительно меньший, чем средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида - безнапорные или с напорной деривацией.

Рис. 8.54. Схема деривационной ГЭС: 1 - плотина; 2 водоподъёмник; 3 - отстойник; 4 - деривационный канал; 5 - бассейн суточного регулирования; 6 - напорный бассейн; 7 - турбинный водовод; 8 - распределительное устройство; 9 - здание ГЭС; 10 - водосброс; 11 - подъездные пути.

 

В случае с напорной деривацией водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создается более высокая плотина и создается водохранилище - такая схема еще называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимой концентрации воды.

- Гидроаккумулирующие электростанции (рис. 8.55). Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию и использовать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные периоды (не пиковой нагрузки) агрегаты ГАЭС работают как насосы от внешних источников энергии и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и приводит в действие турбины.

Рис. 8.55. Схема гидроаккумулирующей электростанции.

 

- Приливные ГЭС (ПЭС) ( рис. 8.56) - это особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. В приливных электростанциях используется перепад уровней воды (колебания уровня воды у берега могут достигать 12 метров), образующийся во время прилива и отлива. Для этого отделяют прибрежный бассейн невысокой плотиной, которая задерживает приливную воду при отливе. Затем воду выпускают и она вращает гидротурбины, которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов).

В состав гидроэлектростанций, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения - шлюзы или судоподъёмники, способствующие навигации по водоему, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации, и т. д.

Рис. 8.56. Схема приливной гидроэлектростанции.