Бесплатная техническая библиотека

Гидроэлектростанция. История изобретения и производства

Справочник / История техники, технологии, предметов вокруг нас

 Комментарии к статье

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.

Гидроэлектростанция

Люди очень давно научились использовать энергию воды для того, чтобы вращать рабочие колеса мельниц, станков, пилорам. Но постепенно доля гидроэнергии в общем количестве энергии, используемой человеком, уменьшилась. Это связано с ограниченной возможностью передачи энергии воды на большие расстояния.

С появлением электрической турбины, приводимой в движение водой, у гидроэнергетики появились новые перспективы.

Первой электростанцией трехфазного тока была Лаутенская гидроэлектростанция. На ней были установлены два одинаковых трехфазных синхронных генератора. Фазное напряжение при помощи трансформаторов повышалось с 50 до 5000 вольт. Ее электроэнергия использовалась для питания осветительной сети города Хейльбронна, а также ряда небольших заводов и мастерских. Понизительные трансформаторы устанавливались непосредственно у потребителей. Эта первая в мире промышленная установка трехфазного тока была запущена в эксплуатацию в начале 1892 г.

Использование энергии вод в этой установке показало возможность использования гидроресурсов, отдаленных от промышленных центров. С тех пор число гидроэлектрических установок все время возрастает. Например, в 1892 г. H. Н. Бенардос предложил организовать электроснабжение Петербурга путем утилизации энергии Невы на специально построенных электрических станциях (мощностью до 20 000 л. с.). В 1893 г. Н. С. Лелявский разработал схему использования гидроэнергии Днепровских порогов. В. Н. Чиколев, пропагандировавший еще в начале 80х годов XIX в. использование водяных турбин в качестве первичных двигателей электростанций, в 1896 г. совместно с Р. Э. Классоном построил в Петербурге на р. Охта гидроэлектростанцию и линию электропередач трехфазного тока.

В течение 90х годов XIX в. гидроэнергия играет все более заметную роль в электроснабжении С каждым годом возрастало число крупных гидроэлектростанций.

В конце XIX в. были сооружены: Рейнфельдская гидроэлектростанция (Германия, 1898 г.) мощностью 16 800 кВт при напоре воды 3,2 м, Ниагарская (США) мощностью 50 тыс. л. с. при напоре 41,2 м, Жонажская (Франция, 1901 г.) мощностью 11 200 л. с. В начале второго десятилетия XX в. были пущены в ход гидроэлектростанции АугстВиллен (Германия, 1911 г.) мощностью 44 тыс. л. с., Кеокук (США, 1912 г.) мощностью 180 тыс. л. с. Качество турбинного оборудования было еще недостаточно высоким, КПД колебался в пределах 0,8-0,84. Несовершенными были формы и конструкции гидросооружений, что объясняется недостаточной изученностью вопросов инженерной гидравлики и гидротехники. Поэтому некоторые ГЭС, построенные в эти годы, в последующем подверглись более или менее серьезной реконструкции.

В дореволюционной России гидроэлектростанций было мало. Первой была установка на Охтинском заводе в Петербурге мощностью 350 л. с. (1896 г.). Кроме того, действовали ГЭС "Белый уголь" на р. Подкумок (1903 г.) мощностью 990 л. с., напряжением 8000 В, Гиндукушская ГЭС (1909 г.) на р. Мургаб, мощностью 1 590 л. с. Кроме того, действовали несколько более мелких по мощности (Сашнинская, Аллавердинская, Тургусунская, Сестрорецкая и др.). Общая мощность гидростанций дореволюционной России составляла 8000 кВт.

Рассмотрим основные виды ГЭС.

Деривационные ГЭС. В них существенная (а иногда и большая) часть напора создается посредством деривационных водоводов, являющихся искусственными сооружениями в виде открытых каналов, лотков, туннелей или трубопроводов. Водяные турбины ставятся на деривационном водоводе. Такие ГЭС подходят для горных рек.

Приплотинные ГЭС. Они устроены так, что напор в них создается посредством специально сооруженной плотины, которая, подпирая уровень воды, образует верхний бьеф. Здание ГЭС обычно располагается вблизи плотины: вода из водохранилища поступает к турбинам по напорным водопроводам, проходящим через тело плотины, либо под плотиной, либо непосредственно из верхнего бьефа. После использования вода из турбин отводится в русло. Для пропуска избытков воды устраиваются особые водосливные плотины. К этому типу ГЭС относятся ДнепроГЭС и Волжская имени В. И. Ленина.

На некоторые ГЭС в турбинных блоках сделали отверстия для холостых сбросов паводковых вод и подведения воды к турбинам. Эти ГЭС называются совмещенными. В гидроэлектростанциях встроенного типа агрегаты размещаются в теле бетонной плотины, так что необходимость сооружения особого машинного здания отпадает.

На современных средних и крупных гидроэлектростанциях, а также на многих мелких ГЭС широко применяются методы автоматики и телемеханики, причем на некоторых ГЭС полностью автоматизированы пуск, регулирование, управление и остановка агрегатов, а также управление затворами гидросооружений и напорных водотоков. Эти операции могут производиться телемеханически, т. е. диспетчерским персоналом пунктов управления. Многие ГЭС работают без персонала, управляются на расстоянии (например, с другой станции каскада либо с диспетчерского пункта).

На отдельных автоматизированных ГЭС управление и поддержание нужного режима работы осуществляются при помощи автооператоров, выполняющих свои функции по заранее намеченным для них планам и графикам. На полностью автоматизированных ГЭС, управляемых дистанционно или посредством автооператоров, надзор за оборудованием осуществляется путем периодических инспекторских осмотров ГЭС. При какойлибо аварии подается сигнал дежурному для восстановления нормального режима работы ГЭС.

Плотина гидроэлектростанции (нажмите для увеличения)

Достоинства и преимущества гидроэлектростанций по сравнению с тепловыми электростанциями весьма значительны и состоят прежде всего в том, что ГЭС экономят топливо, рационализируют топливный баланс, содействуют экономическому развитию районов, не обеспеченных достаточными топливными ресурсами. Конструкция агрегатов гидроэлектрических станций проще, чем агрегатов тепловых электрических станций, а процесс производства электрической энергии на гидростанциях значительно менее сложен, чем на тепловых станциях.

Работа гидроэлектростанции не связана с таким количеством отходов, как работа ТЭС. Строительство гидроэлектростанций приводит к рациональному решению не только энергетической проблемы, но и ряда иных проблем, имеющих большое значение. Среди них- проблемы судоходства, ирригации и мелиорации земель, водоснабжения, рыбного хозяйства и очень важная проблема преобразования природы.

Опыт эксплуатации первых гидроэлектростанций показал, что они имеют большую маневренность, хорошую надежность работы и малые эксплуатационные расходы, не требуют многочисленного обслуживающего персонала и допускают полную автоматизацию процесса производства электроэнергии с весьма широкими возможностями телеуправления. Современные гидравлические турбины обладают КПД, доходящим до 0,93. Энергия, производимая гидроэлектростанциями, дешевле, чем электроэнергия, доставляемая тепловыми электростанциями.

В техническом и эксплуатационном отношениях очень важно, что гидроэлектрические установки обладают большой маневренностью. Эта особенность гидроагрегатов имеет существенное значение для крупных энергетических систем, так как резкий прирост нагрузки, в том числе при аварийных сбоях в системе, можно быстро компенсировать включением резервных гидроагрегатов. Таким образом, гидроагрегаты оказались очень удобными для покрытия пиков нагрузки в системах, в которых работают как тепловые, так и гидравлические станции.

Недостатком гидравлических станций является их "локальность", т. е. возможность эффективного строительства гидростанций только в относительно немногих районах. Эта локальность преодолевается передачей энергии на расстояние электрическим током, однако в некоторых случаях транспорт энергии путем перевозки топлива экономически эффективнее, особенно при применении нефтепроводов и газопроводов. Первоначальные затраты на сооружение ГЭС выше, чем на тепловые электростанции.

Большим недостатком равнинных ГЭС является отчуждение земель, затопляемых водохранилищем. Постепенно происходит размывание берегов искусственных водоемов, их заиливание, нарушение экологического равновесия в зоне водохранилищ.

Автор: Пристинский В.Л.

 Рекомендуем интересные статьи раздела История техники, технологии, предметов вокруг нас:

▪ Нейрокомпьютер

▪ Турбореактивный самолет

▪ Пластиковые лыжи

Смотрите другие статьи раздела История техники, технологии, предметов вокруг нас.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Совместный просмотр телевизора с родителями полезен маленьким детям 13.10.2024

Родители часто беспокоятся о том, сколько времени их дети проводят перед экранами телевизоров и гаджетов. Однако новое исследование ученых из Университета Портсмута, проведенное в сотрудничестве с французскими коллегами, показывает, что телевидение может быть полезным для когнитивного развития малышей, если они смотрят его вместе с родителями. Особенно это касается детей в возрасте до двух лет, когда закладываются основы языка и мышления. Исследователи проанализировали 478 научных работ, опубликованных за последние 20 лет, чтобы изучить влияние пассивного использования экранов на развитие интеллекта детей. Они обратили внимание на то, что экранное время может быть как вредным, так и полезным для самых маленьких, и ключевую роль в этом играют условия, в которых дети смотрят телевизор или пользуются гаджетами. Результаты показали, что пассивный просмотр телевизора без участия взрослых может негативно сказываться на развитии речи, когнитивных функций и даже на умении детей играть. О ...>>

Съедобный транзистор из зубной пасты 13.10.2024

Современная медицина и технологии все чаще пересекаются, создавая уникальные разработки, которые могут изменить подход к лечению и диагностике. Одним из таких инновационных открытий стал съедобный транзистор, созданный учеными из Италии и Сербии. В основе этого устройства лежит необычный материал - фталоцианин меди (CuPc), который также используется в отбеливающей зубной пасте. Однако, его применение в электронике может открыть новые возможности для безопасных медицинских устройств, которые можно проглатывать для исследования организма. Фталоцианин меди (CuPc) уже давно известен как органический полупроводник, а его стабильность и безопасность делают его идеальным кандидатом для использования в электронике, предназначенной для взаимодействия с человеческим телом. Исследователи выяснили, что этот материал может работать в составе управляемого электролитом транзистора при низком напряжении - менее 1 В. Важно отметить, что CuPc абсолютно безопасен для потребления человеком, что делает ...>>

Вертикальная ферма для промышленного выращивания клубники 12.10.2024

В последние годы сельское хозяйство все активнее внедряет инновационные методы для увеличения урожайности и уменьшения нагрузки на природные ресурсы. Одним из самых впечатляющих примеров этого стал запуск первой в мире вертикальной фермы для промышленного выращивания клубники в штате Виргиния, США. Этот проект не только меняет представление о том, как можно выращивать ягоды, но и задает новый стандарт в области устойчивого агробизнеса. Ферма занимает всего 0,4 гектара, но использует уникальные 30-метровые вертикальные башни для максимальной эффективности. Благодаря такой вертикальной системе выращивания ферма производит более 1,8 миллиона килограммов клубники в год. Для сравнения, для достижения такого же объема продукции в традиционном сельском хозяйстве потребовались бы значительно большие площади и водные ресурсы. Одним из главных преимуществ фермы является ее способность обеспечивать стабильные урожаи круглый год, независимо от погодных условий и сезонов. Это достигается за с ...>>

Случайная новость из Архива За пристрастие к кофе отвечают гены 17.11.2019 Человек отдает предпочтение тому напитку, вкус которого он способен лучше различить. Такой вывод сделала международная команда ученых из США, Великобритании и Австралии, изучив взаимосвязь между генами и любимыми напитками участников исследования. В рамках эксперимента исследователи изучили чувствительность людей к кофеину, хинину и пропилтиоурацилу - веществам, которые дают определенный уровень горечи таким популярным напиткам, как кофе, чай и алкогольные напитки. Известно, что у человека есть рецепторы, которые лучше чувствуют то или иное вещество. Мутации этих трех типов рецепторов могут изменять их чувствительность. Специалисты провели анализ генетической информации 438 870 участников британского банка данных Biobank и сопоставили ее с данными о том, какие напитки и в каком количество употребляли участники эксперимента. В итоге эксперты выяснили, что у людей, которым ДНК позволяет лучше чувствоваться вкус кофеина, риск стать поклонником кофе увеличен: 20% из них за день выпивают минимум четыре чашки кофе. В то же время те, кто, согласно генетическому анализу, должен быть особенно чувствителен к хинину и пропилтиоурацилу, кофе избегали. Принято считать, что люди обычно не любят горький вкус, поскольку он ассоциируется у них с непригодностью продукта либо напитка. Тем не менее, ученые полагают, что те, кто имеет высокую чувствительность к горечи кофеина, способны к ней привыкнуть, так как бодрость, которую дает кофе, перевешивает не самый приятный вкус. При этом поклонники чая вряд ли полюбят кофе, поскольку в их генах заложена низкая чувствительность к кофеину.

Другие интересные новости:

▪ Гибрид человека и мыши

▪ Оптоволоконные датчики для безопасности поездов

▪ Платформа для 6-Гбит/с беспроводной сети

▪ Цифровая прополка

▪ Беспроводная зарядка на расстоянии до 30 см

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Индикаторы, датчики, детекторы. Подборка статей

▪ статья Функциональный состав телевизоров РЕЙНФОРД. Справочник

▪ статья Где производится большинство футбольных мячей в мире? Подробный ответ

▪ статья Ориентирование во времени. Советы туристу

▪ статья Плавное зажигание освещения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Наперсток, меняющий цвет. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024