O dispositivo e o princípio de operação da usina hidrelétrica
Desde os tempos antigos, as pessoas têm usado a força motriz da água. Eles moíam farinha em moinhos movidos por correntes de água, transportavam pesados troncos de árvores rio abaixo e geralmente usavam energia hidrelétrica para uma ampla variedade de tarefas, inclusive industriais.
As primeiras hidrelétricas
No final do século XIX, com o início da eletrificação das cidades, as hidrelétricas começaram a ganhar popularidade muito rapidamente no mundo. Em 1878, a primeira usina hidrelétrica do mundo apareceu na Inglaterra, que então alimentava apenas uma lâmpada de arco na galeria de arte do inventor William Armstrong ... E em 1889 já havia 200 usinas hidrelétricas apenas nos Estados Unidos.
Um dos passos mais importantes no desenvolvimento da energia hidrelétrica foi a construção da Represa Hoover nos EUA na década de 1930. Quanto à Rússia, já em 1892, a primeira usina hidrelétrica de quatro turbinas com capacidade de 200 kW foi construída aqui em Rudnia Altai no rio Berezovka, projetada para fornecer eletricidade para a drenagem da mina de Ziryanovsky.Assim, com o desenvolvimento da eletricidade pela humanidade, as usinas hidrelétricas marcaram o ritmo acelerado do progresso industrial.
O princípio de operação da usina hidrelétrica
Hoje, as modernas usinas hidrelétricas são enormes estruturas com um gigawatt de capacidade instalada. No entanto, o princípio de operação de qualquer usina hidrelétrica geralmente permanece bastante simples e quase exatamente o mesmo em todos os lugares. A pressão da água aplicada nas pás da turbina hidráulica faz com que ela gire, e a turbina hidráulica, por sua vez, conectada ao gerador, gira o gerador. O gerador gera eletricidade que e alimentado para a estação transformadora e depois para a linha de energia.
Rotor do Hidrogerador:
No hall das turbinas da usina hidrelétrica, são instaladas unidades hidráulicas que convertem a energia do fluxo de água em eletricidade, e estão localizados todos os dispositivos de distribuição necessários, bem como dispositivos de controle e monitoramento para a operação da usina hidrelétrica diretamente no prédio da usina hidrelétrica.
A produção de uma usina hidrelétrica depende da quantidade e da pressão da água que passa pelas turbinas. A pressão direta é obtida devido ao movimento direcionado do fluxo de água. Isso pode ser água acumulada na barragem quando uma barragem é construída em um determinado local no rio, ou a pressão ocorre devido ao desvio de fluxo - ou seja, quando a água é desviada do canal por meio de um túnel ou canal especial. Então, as usinas hidrelétricas são barragem, derivada e barragem.
As usinas hidrelétricas de barragem mais comuns são baseadas em uma barragem que bloqueia o leito do rio.Atrás da barragem, a água sobe, se acumula, criando uma espécie de coluna d'água que fornece pressão e pressão. Quanto mais alta a barragem, mais forte a pressão. A barragem mais alta do mundo, com 305 metros de altura, é a barragem Jinping de 3,6 GW no rio Yalongjiang, no oeste de Sichuan, no sudoeste da China.
As usinas hidrelétricas são de dois tipos. Se o rio tiver um leve mergulho, mas for relativamente abundante, então, com a ajuda de uma barragem que bloqueia o rio, é criada uma diferença suficiente nos níveis de água.
Um reservatório é formado acima da barragem, o que garante o funcionamento uniforme da estação ao longo do ano. Perto da margem sob a barragem, bem próximo a ela, está instalada uma turbina d'água, ligada a um gerador elétrico (próximo à estação da barragem). Se o rio for navegável, é feita uma eclusa na margem oposta para a passagem do navios.
Se o rio não é muito rico em água, mas tem grande imersão e correnteza rápida (por exemplo, rios de montanha), então parte da água é desviada por um canal especial, que tem uma inclinação muito menor que a do rio. Este canal às vezes tem vários quilômetros de extensão. Às vezes, as condições de campo forçam o canal a ser substituído por um túnel (para centrais elétricas). Isso cria uma diferença significativa de nível entre a saída do canal e a jusante do rio.
No final do canal, a água entra em uma tubulação com declive acentuado, na extremidade inferior da qual existe uma turbina hidráulica com gerador. Devido ao significativo desnível, a água adquire uma grande energia cinética, suficiente para alimentar a estação (estações de derivação).
Tais estações podem ter uma grande capacidade e pertencem à categoria de centrais elétricas regionais (cf. Pequenas centrais hidrelétricas).Nas usinas menores, a turbina às vezes é substituída por uma roda d'água menos eficiente e mais barata.
A construção da usina hidrelétrica de Zhigulev a partir das nascentes
Diagrama esquemático das conexões elétricas da UHE Zhigulev
Uma seção através da construção da usina hidrelétrica de Zhigulev. 1 — saídas para abertura de RU 400 kV; 2 — piso de cabos de 220 e 110 kV; 3 — piso do equipamento elétrico, 4 — equipamento de resfriamento do transformador; 5 — canais de barramento conectando os enrolamentos de tensão do gerador dos transformadores em "triângulos"; 6 — um guindaste com capacidade de carga de 2X125 toneladas; 7 — um guindaste com capacidade de carga de 30 toneladas; 8 — um guindaste com capacidade de carga de 2X125 t; 9 — estrutura de retenção de lixo; 10 — um guindaste com capacidade de carga de 2X125 toneladas; 11 — língua de metal; 12 — um guindaste com capacidade de carga de 2X125 toneladas.
A UHE Zhigulev é a segunda maior usina hidrelétrica da Europa, em 1957-1960 foi a maior usina hidrelétrica do mundo.
A primeira unidade da estação com capacidade de 105 mil KW foi colocada em operação no final de 1955, em 1956 outras 11 unidades foram colocadas em operação por 10 meses. 1957 - as oito unidades restantes.
Um grande número de novas instalações de energia, em alguns casos únicas, foram instaladas e estão operando em usinas hidrelétricas.
Tipos de usinas hidrelétricas e seus dispositivos
Além da barragem, a usina hidrelétrica inclui um prédio e aparelhagem. Os principais equipamentos da usina hidrelétrica estão localizados no prédio, turbinas e geradores são instalados aqui. Além da barragem e do prédio, a usina hidrelétrica pode ter eclusas, vertedouros, passagens para peixes e elevadores para barcos.
Cada usina hidrelétrica é uma estrutura única, portanto, o principal diferencial das usinas hidrelétricas de outros tipos de usinas industriais é a sua individualidade. A propósito, o maior reservatório do mundo está localizado em Gana, é o reservatório de Akosombo no rio Volta. Abrange 8.500 quilômetros quadrados, o que representa 3,6% de toda a área do país.
Se houver um declive significativo ao longo do leito do rio, então uma usina hidrelétrica de derivação é erguida. Não é necessário construir um grande reservatório para barragens, em vez disso, a água é direcionada apenas através de canais de água ou túneis especialmente erguidos diretamente para o prédio da usina.
Pequenas bacias de regulação diária são por vezes dispostas em centrais hidroeléctricas derivadas, que permitem controlar a pressão e, consequentemente, a quantidade de electricidade gerada, em função da sobrecarga da rede eléctrica.
As usinas hidrelétricas reversíveis (PSPP) são um tipo especial de usina hidrelétrica. Aqui, a própria estação é projetada para suavizar as flutuações diárias e os picos de carga sistema de energia, e assim melhorar a confiabilidade da rede elétrica.
Essa estação pode funcionar tanto no modo gerador quanto no modo de armazenamento, quando as bombas bombeiam água da bacia inferior para a bacia superior. Uma bacia neste contexto é um objeto de bacia que faz parte de um reservatório e adjacente a uma usina hidrelétrica, montante é montante, jusante é jusante.
Um exemplo de instalação de armazenamento bombeado é o reservatório de Taum Sauk, no Missouri, construído a 80 quilômetros do Mississippi, com capacidade de 5,55 bilhões de litros, permitindo que o sistema de energia forneça uma capacidade máxima de 440 MW.