Оборудование гидроэлектростанции

Автотрансформаторы отличаются от трансформаторов тем, что у них помимо магнитной связи между обмотками имеется ещё и электрическая (гальваническая) связь. На преобразование напряжения при помощи автотрансформатора затрачивается меньше активных материалов (электротехническая сталь, медь), чем на такое же преобразование, осуществляемое при помощи трансформатора. По расходу активных материалов и снижению потерь энергии применение автотрансформатора тем выгоднее, чем меньше напряжение ВН отличается от напряжения НН.

2.3 Связь и взаимодействие с энергосистемой

Основная часть электроэнергии ГЭС выдается в энергосистему. Уровень напряжения, на котором выдаётся электроэнергия, задается условиями энергосистемы. На крупных ГЭС известны случаи выдачи электроэнергии на одном напряжении, например, Саяно-Шушенская ГЭС имеет 4 отходящих воздушных ЛЭП-500 кВ или на двух, например, Красноярская ГЭС - на напряжении 500 кВ и 220 кВ. Имеются и другие варианты, например, на трёх напряжениях работает Волжская ГЭС (Жигулёвск) 500,220 и ПО кВ и т.д. На малых и средних ГЭС существует множество других вариантов выдачи электроэнергии потребителям в зависимости от их характера (потребитель -- близлежащий от ГЭС или удаленный на большое расстояние, входящий в состав энергосистемы или изолированный и т.п.).

Некоторая часть электроэнергии требуется непосредственно на ГЭС для собственных нужд (СН) на низком напряжении.

Таким образом, на ГЭС создается система соответствующих электрических устройств, аппаратов и их соединений (источники питания -генераторы; преобразователи напряжения - трансформаторы; коммутационные аппараты - выключатели, разъединители; защитные устройства и др.), которая позволяет выдавать электроэнергию, распределять её по направлениям потребителям (энергосистемам) и резервировать выдачу электроэнергии в случае выхода из строя части агрегатов.

Сколько существует гидроэлектростанций, столько и разнообразия в структурах их главных схем. Каждая схема, прежде всего, определяется требованиями энергосистемы исходя из основных принципов не только обеспечения надёжности (безотказность, долговечность, ремонтопригодность), а также живучести схемы (сохранение и восстановление повреждённых элементов).

Вырабатываемая генераторами электроэнергия после повышения напряжения главными трансформаторами поступает на сборные шины распределительного устройства (РУ).

Распределительное устройство выполняет функции приёма электроэнергии от электростанции и распределения её по направлениям через линии электропередачи на каком-либо одном напряжении (без трансформации).

Подобное устройство приёма и распределения электроэнергии, но имеющее трансформаторы для повышения или понижения напряжения носит название соответственно повысительная подстанция (питающая) или понизительная подстанция (приёмная).

Распределительные устройства могут располагаться внутри помещений или в специальных камерах, такие устройства называются закрытыми распределительными устройствами (ЗРУ), а распределительные устройства, расположенные на открытых площадках называются открытыми распредустройствами (ОРУ).

Схема электроснабжения собственных нужд ГЭС делится на схему агрегатных нужд и общестанционных нужд. Собственные нужды определяются потребностью в электроэнергии для приведения в действие систем и механизмов, рассредоточенных на всём гидроэнергетическом узле, чтобы обеспечить бесперебойную его работу.

К общестанционным собственным нуждам относятся все другие потребители, обеспечивающие тот или иной технологический процесс при работе ГЭС (освещение, масляное хозяйство, пневматическое хозяйство, вентиляционные установки, разного рода грузоподъёмные механизмы, система осушения проточной части, ремонтные мастерские и др.). Общестанционные СН могут питаться от внешней электрической сети.

2.4 Влияние гидроэнергетического строительства на окружающую среду

Наибольшие потери плодородных земель характерны для низко- и средне напорных гидроузлов равнинных рек европейской части страны. В условиях Сибири и Дальнего Востока потери (в основном леса) в результате затоплений существенно ниже. В горных условиях (Кавказ, Памир, Тянь-Шань, Алтай, Саяны) эти потери наименее ощутимы.

Потеря земель от затоплений водохранилищами - неизбежное следствие общего технико-экономического развития, так как экономический эффект от затоплений положительный: стоимость энергии, полученной от создания ГЭС, на один-два порядка выше стоимости сельскохозяйственной продукции (или леса), которая может быть получена с затопленных земель. В таких развитых странах, как США и Канада, водохранилищами ГЭС затоплено приблизительно 0,8-0,9% суши. Площади земель, изымаемых на несельскохозяйственные нужды (промышленное и гражданское строительство, разработка минерального сырья открытым способом, дороги, аэродромы), во всем мире неуклонно растут, и площади затоплений водохранилищами ГЭС в общей площади изъятых земель в настоящее время составляют примерно 5%.

Тем не менее, потери плодородных земель, затопляемых водохранилищами, есть и не считаться с этим нельзя. При строительстве новых гидроэлектростанций необходимо предусматривать меры по снижению этих потерь - обвалование мелководий, укрепление берегов и т.д.

Водохранилища иногда приводят к ухудшению качества воды.

Непосредственное негативное влияние водохранилищ обусловлено снижением скорости движения воды в водотоке и связанным с этим уменьшением естественной способности к самоочищению. На мелководьях, где вода прогревается, создаются благоприятные условия для размножения вредных сине-зеленых водорослей и происходит заболачивание мелководий. Затопление земель промышленных предприятий и сельского хозяйства, содержащих в себе вредные вещества, приводит к химическому загрязнению вод.

Создание водохранилищ без соответствующих компенсационных мероприятий наносит урон рыбному хозяйству. Плотины являются препятствиями для миграции проходной и полупроходной рыбы. Затопление естественных нерестилищ, сильные изменения уровня воды в водохранилищах создают трудности для размножения рыб.

Негативному влиянию водохранилищ приписывается и то, что строительство гидроэлектростанции становится толчком для строительства в непосредственной близости от источника энергии и воды территориально-промышленных комплексов, вредные сточные воды которых создают исключительно высокую техногенную нагрузку на воды водохранилища.

Создание крупных водохранилищ изменяет климат региона. Зима становится мягче, а лето прохладнее.

Эти и другие негативные явления повсеместно вызвали критику в адрес строителей ГЭС. Однако ущерб от строительства гидроэлектростанций и появления водохранилищ не является органическим свойством водохранилищ. Большинство из негативных последствий можно предотвратить соответствующими компенсационными мероприятиями, главные из которых:

- ликвидация мелководий на водохранилищах путем обвалований;- строительство очистных сооружений на промышленных предприятиях;- строительство рыбозащитных и рыбопропускных сооружений, организация искусственных нерестилищ; - тщательная очистка дна будущих водохранилищ от леса и построек.

Даже такая, на первый взгляд, трудно решаемая проблема, как ликвидация туманов от незамерзающей полыньи, в принципе разрешима.

Заключение

гидроэлектростанция энергосистема турбинный

С развитием видов использования водных ресурсов меняется профиль гидротехнических специальностей. Важнейшими из них в настоящее время являются:

-водоснабжение и канализация (водоотведение);

-гидромелиорация (орошение и осушение земель);

-гидротехнические сооружения гидроэлектростанций;

-строительство водных путей и портов.

Для ГЭС с водохранилищами годичного регулирования, особо сложными для рационального использования водных ресурсов, являются маловодные и многоводные годы. Предсказание (прогноз) природных гидрологических явлений - исключительно сложная задача. Опыт в этом накапливается годами, оптимальное распределение водных ресурсов в этих условиях приносит большой экономический эффект. В маловодный год своевременный переход на пониженные расходы в нижнем бьефе позволит максимально накопить водохранилище и создать запас для осенне-зимнего максимума нагрузки. В многоводный год своевременная корректировка графика производства электроэнергии с увеличением её до максимально возможной в период от начала половодья и до его спада принесёт большую дополнительную прибыль.

Учёт многих обстоятельств в период наполнения водохранилища, в особенности в многоводные годы, относится к своего рода искусству эксплуатационного персонала. Интенсивность наполнения водохранилища может ограничиваться предельными возможностями гидротехнических сооружений Сброс излишней воды (холостые сбросы) определяется также возможностями Г ТС и условиями водопользователей на прибрежных территориях. Стремление к максимальной загрузке агрегатов должно ограничиваться их физическими возможностями, определяемыми характеристиками, а кроме того, необходимо организовать так ремонтно-профилактическую кампанию, чтобы быть уверенным, что в период половодья не возникнет дефектов, требующих остановки агрегатов. Преждевременные холостые сбросы создают риск не заполнить водохранилище, поскольку предсказуемость половодий очень низкая. Опоздание с началом холостых сбросов увеличивает риск, связанный в последующем не только с большим объёмом сброса воды, но и с тем, что сброс воды будет происходить при более высоких напорах, т.е. с большими удельными нагрузками на водосбросные сооружения и возможными их повреждениями, а также с резким увеличением уровней в нижнем бьефе по сравнению с бытовыми. Стремление наполнить водохранилище до максимально возможного уровня в половодье может не позволить принять в водохранилище летне-осенние дождевые паводки, которые вообще не прогнозируются, и тогда вновь может возникнуть необходимость в холостых сбросах. Всё это показывает насколько сложным и ответственным является выбор режима водохранилища.

Режимы водохранилищ суточного и многолетнего регулирования также имеют свои особенности. В каждом конкретном случае они должны тщательно прорабатываться проектной организацией. Организация режима водохранилища должна учитывать все сезонные природные явления, присущие району гидроузла, т.е. всё, что связано, например, с ледоставом, ледоходом, миграцией сора и воздействием их на решётки турбин, на затворы и т.п.

Список литературы

1. В.И. Брызгалов, Л.А. Гордон, "Гидроэлектростанции", Красноярск, 2002г

2. Кривченко Г.И., Гидравлические машины: Турбины и насосы, Учебник для вузов, Москва, Энергия, 1978, с. 43.

3. Малая гидроэнергетика./ Под ред. Л.П. Михайлова. М.: Энергоатомиздат. 1989

4. Гидроэнергетические установки./ Под ред. Д.С. Щавелева. Л.: Энергоиздат. -1981.-518с.

5. Ушаков В.Я. История и современные проблемы электроэнергетики и высоковольтной электрофизики. Томск: Изд-во ТПУ. - 2003. - 220 с.

6. Бекаев Л.С., Марченко О.В., Пинегин С.П. и др. Мировая энергетика и переход к устойчивому развитию. Новосибирск: Наука. 2000.

7. Михайлов Л.П. Малая гидроэнергетика М.: Энергоатомиздат,1989. - 184 с.

8. Карелин В.Я., Волшаник В.В. Сооружения и оборудование малых гидроэлектростанций

9. Щавелев Д.С. Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование гидроэлектростанций - Том 1

10. Кажинский Б.Б. Простейшая Гидроэлектростанция

11. Барлит В.В. Гидравлические турбины

Размещено на Allbest.ru