Меню

При строительстве гидроэлектростанции река перегораживается плотиной какую функцию выполняет плотина



Принцип работы ГЭС Гидроэлектростанции

Принцип работы ГЭС
Гидроэлектростанции давно стали одним из символов промышленного прогресса. Их изображают на банкнотах и марках, посвящают им поэмы, а страны соревнуются в сооружении все более и более мощных «гидрогигантов». Однако несмотря на монументальность этих сооружений, принцип работ любой ГЭС довольно прост.

Вода под напором поступает на лопасти турбины гидроэлектростанции, которая в свою очередь приводит в действие генераторы, вырабатывающие электричество. Мощность ГЭС зависит от напора и количества воды, проходящей через гидроагрегаты.

Собственно, главной задачей в строительстве гидроэлектростанции является создание напора воды. По принципу решения этой проблемы ГЭС делятся на плотинные и деривационные. Иногда также встречаются ГЭС смешанного (плотинно-деривационного) типа.

Деривация – отвод воды от русла реки по каналу или тоннелю.

При наиболее распространенном варианте строительства реку перегораживают плотиной, которая поднимает уровень воды, создавая необходимый напор. Причем его величина напрямую зависит от высоты сооружения.

Деривационный канал Майкопской ГЭС

Самую высокую в мире плотину (305 метров) имеет Цзиньпинская ГЭС, расположенная на реке Ялунцзян.

Помимо плотины (или нескольких) такая ГЭС состоит из здания гидроэлектростанции и распределительного устройства. В здании ГЭС располагается все основное оборудование станции – турбины и генераторы. Также ГЭС могут включать в себя дополнительные сооружения, например, водосбросные устройства, шлюзы, судоподъемники или рыбоходы.

Саяно-Шушенская ГЭС – типичная станция плотинного типа

Деривационные ГЭС обычно строят в тех местах, где река имеет довольно большой уклон. Таким образом, отпадает необходимость в сооружении водохранилища, а вода через специальные водоводы (тоннели или каналы) попадает прямиком к зданию ГЭС. Впрочем, даже на деривационных ГЭС нередко стараются возводить небольшие водохранилища (бассейны суточного регулирования), чтобы иметь определенные возможности по регулированию стока и соответственно изменять выработку электроэнергии в зависимости от потребностей энергосистемы.

Схема работы Майкопской ГЭС (деривационной)

Это интересно: водохранилище Вольта в Гане – крупнейшее в мире. Его площадь – 8500 квадратных километров, что составляет 3,6% территории страны.

Отдельно можно выделить гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). Их используют для сглаживания суточных перепадов нагрузки энергосистемы, чтобы обеспечить надежность ее работы. В отличие от обычной гидроэлектростанции ГАЭС работают не только в турбинном, но и в насосном режиме, закачивая воду из нижнего бьефа в верхний.

Бьеф – часть водохранилища, реки, канала или другого водного объекта, примыкающая к гидротехническому сооружению. Различают верхний бьеф, располагаемый выше по течению, и нижний, располагаемый по другую сторону гидротехнического сооружения. Верхним бьефом часто является водохранилище.

Пожалуй, самой необычной ГАЭС в мире является Том Сок в Лестервиле, штат Миссури. Ее уникальность в том, что она расположена в 80 км от ближайшего источника воды – реки Миссисипи!

Верхний бассейн ГАЭС Том Сок в США

Одним из главных отличий гидроэлектростанций от других энергетических сооружений является их индивидуальность. Если тепловые или атомные станции строят по давно отлаженным схемам из одинаковых типовых блоков, то каждая ГЭС является уникальной в своем роде.

Источник

Что такое дамба и как она устроена

ТАСС-ДОСЬЕ. 19 октября 2019 года близ поселка Щетинкино (Курагинский район Красноярского края) на реке Сейба прорвало каскад дамб на золотодобывающем прииске. В результате ЧП, по последним данным, 17 человек погибли, трое числятся пропавшими без вести.

ТАСС рассказывает о том, что такое дамба и как она устроена.

Дамба — гидротехническое сооружение в виде грунтовой насыпи или вала (аналогично грунтовой плотине). В отличие от плотины, возводимой на реке для удержания воды с одной стороны на более высоком уровне, чем с другой (так называемый подпор), основная функция дамбы — оградительная. Дамбы размещаются вдоль границы защищаемой территории или акватории. Обычно выполняются из местных материалов (грунт, камни), однако при строительстве также могут использоваться бетонные блоки, железобетонные сваи и другое. Временные дамбы сооружаются из мешков с песком.

Читайте также:  Крупнейшие реки в кавказских горах

Дамбы могут быть незатопляемыми и затопляемыми, глухими или оборудованными судо- и водопропускными сооружениями (шлюзами, трубами).

Термин «дамба» происходит от голландского dam («дам»). Названия ряда нидерландских городов включают в себя это слово. Например, Амстердам дословно переводится как «дамба на реке Амстел», Роттердам — «дамба на реке Ротте».

Крупнейшей дамбой в РФ является комплекс защитных сооружений Санкт-Петербурга от наводнений, возведенный в 1981-2011 годах. Он состоит из 11 каменно-земляных защитных дамб общей протяженностью 25,4 км и шириной в основании до 80 м. По дамбам проходит шестиполосная автомагистраль — западный сегмент петербургской Кольцевой автомобильной дороги. По оценкам Минрегионразвития РФ, 29 октября 2016 года закрытием створок судопропускных сооружений комплекса удалось предотвратить катастрофическое наводнение высотой до 2,6 м, ущерб от которого мог составить 19,2 млрд рублей.

Классификация дамб

По своему устройству дамбы делятся на напорные и безнапорные.

Напорные дамбы предназначены для противостояния напору воды. К ним применяются те же требования водонепроницаемости, прочности и устойчивости, что и к плотинам. Такие дамбы делятся на:

— дамбы обвалования — служат для защиты речных и морских прибрежных низменностей от затопления паводками, приливами, ветровыми нагонами и др.;

— защитные дамбы — для защиты акватории портов, шлюзовых каналов и других сооружений от волн, наносов, ледохода и др.;

— сопрягающие дамбы — требуются для сопряжения подпорных гидротехнических сооружений с берегами;

— перемычки — ограждают места строительства других гидротехнических сооружений;

— дамбы искусственных бассейнов — используются при прокладке русел каналов, а также при сооружении бассейнов электростанций различных типов, включая атомные (ГЭС, ГАЭС, ТЭС и АЭС).

Безнапорные дамбы (используются там, где нет риска высокого напора воды) подразделяются на:

— регулирующие — сооружаются для регулирования и выправления русел;

— почвозащитные — служат для уменьшения поверхностного стока и задержания грунта поймы, который сносится в результате ливневого стока;

— струенаправляющие — улучшают условия судоходства и работу водопропускных и водозаборных гидротехнических сооружений;

— транспортные — для прокладки дорог через поймы рек и заливы водохранилищ.

Дамбы комплекса защитных сооружений Санкт-Петербурга в обычное время безнапорные, но при сильных нагонах водо- и судопропускные сооружения в них закрываются, делая дамбы напорными.

Дамбы близ поселка Щетинкино

При добыче рассыпного золота распространен метод так называемого кучного выщелачивания (с орошением руды цианистым растровом), который требует наличия технологического водоема — пруда-отстойника. Он может ограждаться напорными защитными дамбами. По данным СМИ, дамбы на реке Сейбе, прорванные 19 октября 2019 года, ограждали технологический водоем такого рода. При этом, согласно сообщению Следственного комитета РФ, целью возведения дамб служил «отвод грунтовых вод».

Источник

Тема 3.2. Плотины. Типы плотин. Здания ГЭС.

Тип и конструкция плотины определяются её размерами, назначением, а также природными условиями и видом основного строительного материала. Плотины различаются по типу основного материала, из которого они возводятся, по назначению и по условиям пропуска воды.

Читайте также:  Отель возле реки манавгат

По типу материала:

По типу основного материала различают плотины:

По способу возведения:

По способу восприятия основных нагрузок:

По условиям пропуска расхода воды:

-глухие (не допускают перелива воды через гребень)

-фильтрующие (пропуск воды осуществляется через тело плотины)

-переливные (катастрофического действия)

Тема 3.3. Типы гидростанций. Русловые, приплотинные, деривационные ГЭС.

— Русловые и плотинные 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.

— Приплотинные 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.

— Деривационные 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.

Тема 3.4. Гидроаккумулирующие станции.

Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС) — гидроэлектростанция, используемая для выравнивания суточной неоднородности графика электрической нагрузки.

ГАЭС использует в своей работе либо комплекс генераторов и насосов, либо обратимые гидроэлектроагрегаты, которые способны работать как в режиме генераторов, так и в режиме насосов. Во время ночного провала энергопотребления ГАЭС получает из энергосети дешёвую электроэнергию и расходует её на перекачку воды в верхний бьеф (насосный режим). Во время утреннего и вечернего пиков энергопотребления ГАЭС сбрасывает воду из верхнего бьефа в нижний, вырабатывает при этом дорогую пиковую электроэнергию, которую отдаёт в энергосеть (генераторный режим).

В крупных энергосистемах большую долю могут составлять мощности тепловых и атомных электростанций, которые не могут быстро снижать выработку электроэнергии при ночном снижении энергопотребления или же делают это с большими потерями. Этот факт приводит к установлению существенно большей коммерческой стоимости пиковой электроэнергии в энергосистеме, по сравнению со стоимостью электроэнергии, вырабатываемой в ночной период. В таких условиях использование ГАЭС экономически эффективно и повышает как эффективность использования других мощностей (в том числе и транспортных), так и надёжность энергоснабжения.

Опыт использования ГАЭС в целях регулирования электрических режимов показал, что они являются не только генерирующим источником, но и источником оказания системных услуг, способствующих как оптимизации суточного графика нагрузок, так и повышению надёжности и качества электроснабжения.

Раздел 4. Теоретические основы преобразования потенциальной энергии воды в электрическую.

Гидроэне́ргия — 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.

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.

Читайте также:  Крупнейшая река впадающая в залив ла плата

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.

Источник

Русловые и плотинные ГЭС

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.

Одни из первых гидроэлектрических установок мощностью всего в несколько сотен ват были сооружены в 1876-1881 годах в Штангассе и Лауфене (Германия) и в Грейсайде (Англия). Развитие ГЭС и их промышленное использование тесно связано с проблемой передачи электроэнергии на расстояние. Сооружение линии электропередачи (170 км) от Лауфенской ГЭС до Франкфурта-на-Майне (Германия) для снабжения электроэнергией Международная электротехническая выставки (1891) открыла широкие возможности для развития ГЭС. В 1892 году промышленный ток дала ГЭС, построенная на водопаде в Бюлахе (Швейцария), почти одновременно в 1893 были построены ГЭС в Гельшене (Швеция), на реке Изар (Германия) и в Калифорнии (США). В 1896 году вступила в строй Ниагарская ГЭС (США) постоянного тока; в 1898 дала ток ГЭС Рейнфельд (Германия), а в 1901 стали под нагрузку гидрогенераторы ГЭС Жонат (Франция).

Убедительными сведеньями о первой в мире ГЭС можно считать и информацию о первой гидроэлектростанции Хорватии в городке Шибеник (1885 год). Напряжение переменного тока мощностью 230 кВт служило для городского освещения.

Наиболее достоверным считается, что первой гидроэлектростанцией в России была Березовская (Зыряновская) ГЭС, построенная в Рудном Алтае на реке Березовка (приток р. Бухтармы) в 1892 году. Она была четырехтурбинная общей мощностью 200 кВт. Полученная энергия освещала производственные помещения, обеспечивала работу телефонной станции, и питала электронасосы для откачки воды из рудниковых шахт.

На роль первой также претендует Ныгринская ГЭС, которая появилась в Иркутской губернии на реке Ныгри (приток р. Вачи) в 1896 году. Энергетическое оборудование станции состояло из двух турбин с общим горизонтальным валом, вращавшим три динамо-машины мощностью по 100 кВт. Первичное напряжение преобразовывалось четырьмя трансформаторами трехфазного тока до 10 кВ и передавалось по двум высоковольтным линиям на соседние прииски Негаданный и Ивановский. На приисках напряжение трансформировалось до 220 В. Благодаря электроэнергии Ныгринской ГЭС в шахтах установили электрические подъемники. Кроме того, электрифицировали приисковую железную дорогу, служившую для вывоза отработанной породы, которая стала первой в России электрифицированной железной дорогой.

На 2012 год гидроэнергетика обеспечивает производство до 21% всей электроэнергии в мире, установленная энергетическая мощность гидроэлектростанций (ГЭС) достигает 715 ГВт. Лидерами по выработке гидроэнергии в абсолютных значениях являются: Китай, Канада, Бразилия; а на душу населения — Норвегия, Исландия и Канада. Крупнейшими мировыми гидроэлектростанциями являются:

· Три ущелья (Китай, река Янцзы) — 22,4 ГВт,

· Итайпу (Бразилия, река Парана) — 14 ГВт,

· Гури (Венесуэла, река Карони) 10,3 ГВт,

· Тукуруи (Бразилия, река Токантинс) — 8,3 ГВт,

· Гранд-Кули (США, река Колумбия) — 6,8 ГВт,

· Саяно-Шушенская (Россия, река Енисей) 6,4 ГВт,

Источник