Анализ работы гидроэлектростанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Анализ работы гидроэлектростанции

1. Гидроэнергия

гидроэлектростанция авария управление

Гидроэнергия - энергия, сосредоточенная в потоках водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Чаще всего используется энергия падающей воды. Для повышения разности уровней воды, особенно в нижних течениях рек, сооружаются плотины. Первый широко используемый для технологических целей вид энергии. До середины XIX века для этого применялись водяные колёса, преобразующие энергию движущейся воды в механическую энергию вращающегося вала. Позднее появились более быстроходные и эффективные гидротурбины. До конца XIX века энергия вращающегося вала использовалась непосредственно, например, для размола зерна на водяных мельницах или для приведения в действие кузнечных мехов и молота. Сейчас практически вся механическая энергия, создаваемая гидротурбинами, преобразуется в электроэнергию.

Гидроэлектростанция (ГЭС) - 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.

График 1. Крупнейшие ГЭС России

2. Особенности

Себестоимость электроэнергии на российских ГЭС 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, чем другими видами электростанций

Строительство ГЭС обычно более капиталоёмкое

Часто эффективные ГЭС более удалены от потребителей

Водохранилища часто занимают значительные территории, но, примерно, с 1963 г. начали использоваться защитные сооружения (Киевская ГЭС), которые ограничивали площадь водохранилища, и, как следствие, ограничивали площадь затопляемой поверхности (поля, луга, поселки).

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.

3. Принцип работы

Принцип работы ГЭС достаточно прост. 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, или деривацией - естественным током воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию.

Непосредственно 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 напрямую зависит от напора воды, а также от КПД используемого генератора. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.

Типичная для горных районов Китая малая ГЭС (ГЭС Хоуцзыбао, уезд Синшань округа Ичан, пров. Хубэй). Вода поступает с горы по чёрному трубопроводу

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 видов турбин схож - 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 различаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами - железными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.

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

1. Русловые и приплотинные ГЭС. Это наиболее распространенные 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, сжатое.

2. Плотинные ГЭС. 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.

3. Гидроэлектростанции. 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, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида - безнапорные или с напорной деривацией. 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.

4. Гидроаккумулирующие электростанции. Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию, и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные моменты (времена не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы, и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и, соответственно, приводит в действие дополнительные турбины.

В гидроэлектрические станции, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъемники, способствующие навигации по водоему, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации и многое другое.

Ценность гидроэлектрической станции состоит в том, что для производства электрической энергии, они используют возобновляемые природные ресурсы. Ввиду того, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций.

4. Гидроэнергетика в мире

На 2005 год гидроэнергетика обеспечивает производство до 63% возобновляемой и до 19% всей электроэнергии в мире, установленная гидроэнергетическая мощность достигает 715 ГВт.

На 2008 год, крупнейшими производителями гидроэнергии (включая переработку на ГАЭС) являются следующие страны:

Абсолютным лидером по выработке гидроэнергии на гражданина является Исландия, кроме неё этот показатель наиболее высок в Норвегии, Канаде и Швеции. Наиболее активное гидростроительство на начало 2000-х ведёт Китай, для которого гидроэнергия является основным потенциальным источником энергии, в этой же стране размещено до половины малых гидроэлектростанций мира.

График 2. Крупнейшие ГЭС мира

5. Предыстория развития гидростроения в России

В Советский период развития энергетики упор делался на особую роль единого народнохозяйственного плана электрификации страны - ГОЭЛРО, который был утвержден 22 декабря 1920 года. Этот день был объявлен в СССР профессиональным праздником - Днём энергетика. Глава плана, посвященная гидроэнергетике - называлась «Электрификация и водная энергия». В ней указывалось, что гидроэлектростанции могут быть экономически выгодными, главным образом, в случае комплексного использования: для выработки электроэнергии, улучшения условий судоходства или мелиорации. Предполагалось, что в течение 10-15 лет в стране можно соорудить ГЭС общей мощностью 21 254 тыс. лошадиных сил (около 15 млн. кВт), в том числе в европейской части России - мощностью 7394, в Туркестане - 3020, в Сибири - 10 840 тыс. л.с. На ближайшие 10 лет намечалось сооружение ГЭС мощностью 950 тыс. кВт, однако в последующем было запланировано сооружение десяти ГЭС общей рабочей мощностью первых очередей 535 тыс. кВт.

Хотя уже за год до этого в 1919 году Совет труда и обороны признал строительства Волховской и Свирской гидростанций объектами, имеющими оборонное значение. В том же году началась подготовка к возведению Волховской ГЭС, первой из гидроэлектростанций, возведенных по плану ГОЭЛРО.

Однако и до начала строительства Волховской ГЭС Россия имела достаточно богатый опыт промышленного гидростроительства, в основном, частными компаниями и концессиями. Информация об этих ГЭС, построенных в России за последнее десятилетие 19-го века и первые 20 лет двадцатого столетия, достаточно разрознена, противоречива и требует специальных исторических исследований.

Хроника строительства

В сооружении Бухтарминской ГЭС большая заслуга принадлежит коллективу строителей треста «Иртышгэсстрой», который возглавлял известный инженер-строитель, Герой Социалистического труда Михаил Васильевич Инюшин.

При строительстве Бухтарминской ГЭС выполнены большие объемы работ, которые составили:

1. По выемке мягкого грунта - 185 тыс. куб. м

2. По выемке скалы - 1190 тыс. куб. м

3. По образованию насыпей и обратной засыпке - 327 тыс. куб. м

4. По бетону и железобетону - 1180 тыс. куб. м

5. По металлоконструкциям и механизмам - 11,6 тыс. т.

Проектирование ГЭС осуществлялось Ленинградским отделением Всесоюзного научно-исследовательского института «Гидропроект» имени С.Я. Жука. Проектировщики во главе с главным инженером проекта Мироновым М.А. очень удачно выбрали створ гидроэлектростанции, что определило экономичность ее строительства.

Строительство производилось в незатопленных котлованах, огражденных перемычками. Перемычки возводились в две очереди. За перемычками первой очереди, возводимыми у правого берега, строилась водосливная плотина, а за перемычками второй очереди сооружалась собственно гидроэлектростанция

По утвержденному проектному заданию предусматривалась мощность гидроэлектростанции 435 тыс. кВт при общей сметной стоимости 129 млн. руб.

В процессе строительства мощность гидроэлектростанции была увеличена до 675 тыс. кВт, и вместо шести гидроагрегатов введено девять при увеличении всей сметной стоимости на 10, 5 млн. руб.

6. Аварии и происшествия на ГЭС

17 мая 1943 года - подрыв Британскими войсками по операции Chastise плотин на реках Мёне (водохранилище Мёнезее) и Эдер (водохранилище Эдерзее), повлекшие за собой гибель 1268 человек, в том числе около 700 советских военнопленных.

9 октября 1963 года - одна из крупнейших гидротехнических аварий на плотине Вайонт в северной Италии.

В ночь на 11 февраля 2005 года в провинции Белуджистан на юго-западе Пакистана из-за мощных ливней произошел прорыв 150-метровой плотины ГЭС у города Пасни. В результате было затоплено несколько деревень, более 135 человек погибли.

12 сентября 2007 года - на Новосибирской ГЭС произошел крупный пожар на одном из трансформаторов по причине замыкания и вследствие этого возгорания битума и обшивки трансформатора.

5 октября 2007 года на реке Чу во вьетнамской провинции Тханьхоа после резкого подъема уровня воды прорвало плотину строящейся ГЭС Кыадат. В зоне затопления оказалось около 5 тысяч домов, 35 человек погибли.

3 августа 2009 года - возгорание на трансформаторе напряжения открытого распределительного устройства 200 кВ Бурейской ГЭС.

16 августа 2009 года - пожар в мини-АТС Братской ГЭС, выход из строя аппаратуры связи и телеметрии ГЭС (Братская ГЭС входит в тройку крупнейших ГЭС России).

17 августа 2009 года - крупная авария на Саяно-Шушенской ГЭС (Саяно-Шушенская ГЭС самая мощная электростанция России).

Схема 1. Технологическая схема ГЭС

Заключение

Крупнейшим районом гидроэнергостроительства СССР до 50-х гг. 20 в. традиционно была Европейская часть территории Союза, на долю которой приходилось около 65% электроэнергии, вырабатываемой всеми ГЭС СССР. Для современного гидроэнергостроительства характерно: продолжение строительства и совершенствование низко- и средненапорных ГЭС на реках: Волге, Каме, Днепре, Даугаве и др. Строительство крупных высоконапорных ГЭС: в труднодоступных районах Кавказа, Средней Азии, Восточной Сибири и т.п. Строительство средних и крупных деривационных ГЭС: на горных реках с большими уклонами и использованием переброски стока в соседние бассейны, но главное - строительство мощных ГЭС на крупных реках Сибири и Дальнего Востока - Енисее, Ангаре, Лене и др. ГЭС, сооружаемые в богатых гидроэнергоресурсами районах Сибири и Дальнего Востока, вместе с тепловыми электростанциями, работающими на местном органическом топливе (природный газ, уголь, нефть), станут основной энергетической базой для снабжения дешёвой электроэнергией развивающейся промышленности Сибири, Средней Азии и Европейской части СССР (см. Единая электроэнергетическая система).

Список литературы

1. «Акционерное общество Бухтарминская Гидроэлектростанция» //URL: http://www.bges.kz/ru

2. «Детская энциклопедия» //URL:http://www.childrenpedia.org

3. «Газотурбинные установки - ТЭЦ - газопоршневые электростанции - газовые турбины» //URL http://www.manbw.ru

4. «Лента новостей РИА Новости» //URL: http://www.eco.rian.ru/

Размещено на Allbest.ru