อุปกรณ์และหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ

ตั้งแต่สมัยโบราณผู้คนใช้พลังขับเคลื่อนของน้ำ พวกเขาบดแป้งในโรงสีที่ขับเคลื่อนด้วยกระแสน้ำ ล่องแพลำต้นของต้นไม้หนักๆ ไปตามกระแสน้ำ และโดยทั่วไปจะใช้ไฟฟ้าพลังน้ำสำหรับงานที่หลากหลาย รวมถึงงานอุตสาหกรรมด้วย

โรงไฟฟ้าพลังน้ำแห่งแรก

ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 19 กับการเริ่มต้นของการผลิตไฟฟ้าของเมือง โรงไฟฟ้าพลังน้ำเริ่มได้รับความนิยมอย่างรวดเร็วในโลก ในปีพ. ศ. 2421 โรงไฟฟ้าพลังน้ำแห่งแรกของโลกปรากฏขึ้นในอังกฤษซึ่งจากนั้นให้พลังงานแก่โคมไฟอาร์คเพียงดวงเดียวในหอศิลป์ของนักประดิษฐ์วิลเลียมอาร์มสตรอง ... และในปี พ.ศ. 2432 มีโรงไฟฟ้าพลังน้ำ 200 แห่งในสหรัฐอเมริกาเพียงแห่งเดียว

หนึ่งในขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในการพัฒนาไฟฟ้าพลังน้ำคือการสร้างเขื่อนฮูเวอร์ในสหรัฐอเมริกาในช่วงทศวรรษที่ 1930 สำหรับรัสเซียแล้วในปี พ.ศ. 2435 โรงไฟฟ้าพลังน้ำสี่กังหันแห่งแรกที่มีกำลังการผลิต 200 กิโลวัตต์ถูกสร้างขึ้นที่นี่ใน Rudnia Altai บนแม่น้ำ Berezovka ซึ่งออกแบบมาเพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าสำหรับการระบายน้ำของเหมือง Ziryanovskyดังนั้น ด้วยการพัฒนาไฟฟ้าโดยมนุษย์ โรงไฟฟ้าพลังน้ำจึงถือเป็นความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรม

หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ

ปัจจุบัน โรงไฟฟ้าพลังน้ำสมัยใหม่เป็นโครงสร้างขนาดใหญ่ที่มีกำลังการผลิตติดตั้งเป็นกิกะวัตต์ อย่างไรก็ตาม หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำโดยทั่วไปยังคงค่อนข้างเรียบง่ายและแทบจะเหมือนกันทุกที่ แรงดันน้ำที่ใช้กับใบพัดของกังหันไฮดรอลิกทำให้มันหมุน และในทางกลับกัน กังหันไฮดรอลิกที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตกระแสไฟฟ้าซึ่งและ ป้อนไปยังสถานีหม้อแปลงแล้วไปยังสายไฟ.

โรเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำ:

ในห้องโถงกังหันของโรงไฟฟ้าพลังน้ำมีการติดตั้งหน่วยไฮดรอลิกที่แปลงพลังงานของการไหลของน้ำเป็นไฟฟ้าและอุปกรณ์กระจายที่จำเป็นทั้งหมดรวมถึงอุปกรณ์ควบคุมและตรวจสอบการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ โดยตรงในการสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำ

ผลผลิตของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขึ้นอยู่กับปริมาณและแรงดันของน้ำที่ไหลผ่านกังหัน ได้รับแรงดันโดยตรงเนื่องจากการเคลื่อนที่ของการไหลของน้ำโดยตรง ซึ่งอาจเป็นน้ำที่เขื่อนเมื่อสร้างเขื่อนที่ตำแหน่งเฉพาะในแม่น้ำ หรือแรงดันเกิดขึ้นเนื่องจากการผันการไหล—นั่นคือเมื่อน้ำถูกผันออกจากร่องน้ำผ่านอุโมงค์หรือคลองพิเศษ ดังนั้น โรงไฟฟ้าพลังน้ำจึงเป็นเขื่อน อนุพันธ์ และเขื่อน

โรงไฟฟ้าพลังน้ำในเขื่อนที่พบมากที่สุดมีพื้นฐานมาจากเขื่อนที่ปิดกั้นก้นแม่น้ำด้านหลังเขื่อนน้ำเพิ่มขึ้นสะสมสร้างเป็นเสาน้ำที่ให้แรงดันและแรงดัน เขื่อนยิ่งสูงแรงดันยิ่งแรง เขื่อนที่สูงที่สุดในโลกที่ความสูง 305 เมตร คือเขื่อน Jinping ขนาด 3.6 GW บนแม่น้ำ Yalongjiang ทางตะวันตกของมณฑลเสฉวน ทางตะวันตกเฉียงใต้ของจีน

โรงไฟฟ้าพลังน้ำมีสองประเภท หากแม่น้ำมีการลดลงเล็กน้อย แต่ค่อนข้างอุดมสมบูรณ์ด้วยความช่วยเหลือของเขื่อนกั้นแม่น้ำระดับน้ำจะถูกสร้างขึ้นอย่างเพียงพอ

อ่างเก็บน้ำถูกสร้างขึ้นเหนือเขื่อนซึ่งช่วยให้การทำงานของสถานีสม่ำเสมอตลอดทั้งปี ใกล้ฝั่งใต้เขื่อนมีการติดตั้งกังหันน้ำเชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (ใกล้สถานีเขื่อน) หากแม่น้ำเดินเรือได้จะมีการล็อคที่ฝั่งตรงข้ามเพื่อผ่าน เรือ.

หากแม่น้ำมีน้ำไม่อุดมสมบูรณ์ แต่มีกระแสน้ำขนาดใหญ่และไหลเร็ว (เช่นแม่น้ำบนภูเขา) จากนั้นน้ำส่วนหนึ่งจะถูกเบี่ยงเบนไปตามช่องทางพิเศษซึ่งมีความลาดชันต่ำกว่าแม่น้ำมาก ช่องทางนี้บางครั้งยาวหลายกิโลเมตร บางครั้งสภาพสนามบังคับให้ต้องเปลี่ยนช่องสัญญาณด้วยอุโมงค์ (สำหรับสถานีไฟฟ้า) สิ่งนี้สร้างความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในระดับระหว่างทางออกของคลองและปลายน้ำของแม่น้ำ

ในตอนท้ายของช่องน้ำจะเข้าสู่ท่อที่มีความลาดชันที่ปลายล่างซึ่งมีกังหันไฮดรอลิกพร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เนื่องจากความแตกต่างในระดับที่มีนัยสำคัญ น้ำจึงได้รับพลังงานจลน์จำนวนมาก เพียงพอที่จะจ่ายพลังงานให้กับสถานี (สถานีต้นทาง)

สถานีดังกล่าวสามารถมีความจุขนาดใหญ่และอยู่ในประเภทของโรงไฟฟ้าระดับภูมิภาค (เปรียบเทียบ โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก).ในโรงงานขนาดเล็กที่สุด บางครั้งกังหันจะถูกแทนที่ด้วยกังหันน้ำที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าและมีราคาถูก

การสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำ Zhigulev จากน้ำพุ

แผนผังการเชื่อมต่อไฟฟ้าของ Zhigulev HPP

ส่วนผ่านอาคารของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ Zhigulev 1 — เอาต์พุตสำหรับการเปิด RU 400 kV; 2 — ชั้นของสายเคเบิล 220 และ 110 kV; 3 - พื้นอุปกรณ์ไฟฟ้า 4 - อุปกรณ์ระบายความร้อนของหม้อแปลง 5 — ช่องบัสที่เชื่อมต่อขดลวดแรงดันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของหม้อแปลงใน "รูปสามเหลี่ยม" 6 — ปั้นจั่นที่มีกำลังรับน้ำหนัก 2X125 ตัน 7 — เครนที่รับน้ำหนักได้ 30 ตัน 8 — เครนที่มีความสามารถในการรับน้ำหนัก 2X125 ตัน 9 — โครงสร้างการเก็บรักษาขยะ 10 — ปั้นจั่นที่มีน้ำหนักบรรทุก 2X125 ตัน 11 — ลิ้นโลหะ 12 — เครนที่รับน้ำหนักได้ 2X125 ตัน

Zhigulev HPP เป็นโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ใหญ่เป็นอันดับสองในยุโรป ในปี 1957-1960 เป็นโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ใหญ่ที่สุดในโลก

หน่วยแรกของสถานีที่มีความจุ 105,000 กิโลวัตต์ถูกนำไปใช้งานเมื่อปลายปี 2498 และในปี 2499 อีก 11 หน่วยถูกนำไปใช้งานเป็นเวลา 10 เดือน 2500 — แปดหน่วยที่เหลือ

มีการติดตั้งสิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงานใหม่ๆ ในบางกรณีที่ไม่เหมือนใครจำนวนมากและกำลังดำเนินการที่โรงไฟฟ้าพลังน้ำ

ประเภทของโรงไฟฟ้าพลังน้ำและอุปกรณ์

นอกจากเขื่อนแล้ว โรงไฟฟ้าพลังน้ำยังมีอาคารและสวิตช์ อุปกรณ์หลักของโรงไฟฟ้าพลังน้ำตั้งอยู่ในอาคาร มีการติดตั้งกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่นี่ นอกจากเขื่อนและอาคารแล้ว โรงไฟฟ้าพลังน้ำอาจมีประตูระบายน้ำ ทางระบายน้ำ ทางปลา และทางยกเรือ

โรงไฟฟ้าพลังน้ำแต่ละแห่งมีโครงสร้างที่ไม่ซ้ำกัน ดังนั้นลักษณะเด่นที่สำคัญของโรงไฟฟ้าพลังน้ำจากโรงไฟฟ้าอุตสาหกรรมประเภทอื่นคือลักษณะเฉพาะของโรงไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม อ่างเก็บน้ำที่ใหญ่ที่สุดในโลกตั้งอยู่ในกานา เป็นอ่างเก็บน้ำ Akosombo ในแม่น้ำโวลตา ครอบคลุมพื้นที่ 8,500 ตารางกิโลเมตร ซึ่งคิดเป็น 3.6% ของพื้นที่ทั้งประเทศ

หากมีความลาดชันที่สำคัญตามแนวแม่น้ำก็จะสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ได้รับมา ไม่จำเป็นต้องสร้างอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่สำหรับเขื่อน แต่น้ำจะถูกส่งผ่านช่องทางน้ำหรืออุโมงค์ที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษโดยตรงไปยังอาคารโรงไฟฟ้าเท่านั้น

อ่างควบคุมรายวันขนาดเล็กบางครั้งถูกจัดเรียงในสถานีไฟฟ้าพลังน้ำเชิงอนุพันธ์ ซึ่งทำให้สามารถควบคุมแรงดันและปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้ ขึ้นอยู่กับโหลดเกินของโครงข่ายไฟฟ้า

โรงเก็บกักแบบสูบ (PSPP) เป็นโรงไฟฟ้าพลังน้ำชนิดพิเศษ ที่นี่ ตัวสถานีเองได้รับการออกแบบมาเพื่อลดความผันผวนในแต่ละวันและโหลดสูงสุด ระบบพลังงานและปรับปรุงความน่าเชื่อถือของกริดไฟฟ้า

สถานีดังกล่าวสามารถทำงานได้ทั้งในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและในโหมดการจัดเก็บเมื่อปั๊มน้ำสูบน้ำเข้าสู่อ่างบนจากอ่างล่าง แอ่งน้ำในบริบทนี้คือแอ่งน้ำที่เป็นส่วนหนึ่งของอ่างเก็บน้ำและอยู่ติดกับโรงไฟฟ้าพลังน้ำ ต้นน้ำคือ ต้นน้ำ ต้นน้ำคือปลายน้ำ

ตัวอย่างของโรงเก็บเครื่องสูบน้ำคืออ่างเก็บน้ำ Taum Sauk ในรัฐมิสซูรี ซึ่งสร้างขึ้นห่างจากแม่น้ำมิสซิสซิปปี 80 กิโลเมตร มีความจุ 5.55 พันล้านลิตร ทำให้ระบบผลิตไฟฟ้าได้สูงสุด 440 เมกะวัตต์