El dispositivo y principio de funcionamiento de la central hidroeléctrica.

Desde la antigüedad, las personas han utilizado la fuerza motriz del agua. Molían harina en molinos alimentados por corrientes de agua, transportaban troncos de árboles pesados ​​río abajo y, en general, usaban energía hidroeléctrica para una amplia variedad de tareas, incluidas las industriales.

Las primeras hidroeléctricas

A finales del siglo XIX, con el inicio de la electrificación de las ciudades, las centrales hidroeléctricas comenzaron a ganar popularidad muy rápidamente en el mundo. En 1878, apareció la primera central hidroeléctrica del mundo en Inglaterra, que entonces alimentaba solo una lámpara de arco en la galería de arte del inventor William Armstrong... Y para 1889, ya había 200 centrales hidroeléctricas solo en los Estados Unidos.

Uno de los pasos más importantes en el desarrollo de la energía hidroeléctrica fue la construcción de la presa Hoover en los EE. UU. en la década de 1930. En cuanto a Rusia, ya en 1892, la primera central hidroeléctrica de cuatro turbinas con una capacidad de 200 kW se construyó aquí en Rudnia Altai en el río Berezovka, diseñada para proporcionar electricidad para el drenaje de la mina Ziryanovsky.Así, con el desarrollo de la electricidad por parte de la humanidad, las centrales hidroeléctricas marcaron el rápido ritmo del progreso industrial.

El principio de funcionamiento de la central hidroeléctrica.

Hoy en día, las centrales hidroeléctricas modernas son enormes estructuras con un gigavatio de capacidad instalada. Sin embargo, el principio de funcionamiento de cualquier planta hidroeléctrica generalmente sigue siendo bastante simple y casi exactamente el mismo en todas partes. La presión del agua aplicada a las palas de la turbina hidráulica hace que esta gire y la turbina hidráulica, a su vez, conectada al generador, hace girar al generador. El generador genera electricidad que y alimentado a la estación transformadora y luego a la línea eléctrica.

Rotor de generador hidráulico:

En la sala de turbinas de la central hidroeléctrica, se instalan unidades hidráulicas que convierten la energía del flujo de agua en electricidad, y se ubican todos los dispositivos de distribución necesarios, así como dispositivos de control y monitoreo para la operación de la central hidroeléctrica. directamente en el edificio de la central hidroeléctrica.

La producción de una planta hidroeléctrica depende de la cantidad y la presión del agua que pasa por las turbinas. La presión directa se obtiene debido al movimiento dirigido del flujo de agua. Esto puede ser agua acumulada en la represa cuando se construye una represa en un lugar particular del río, o la presión ocurre debido a la desviación del flujo, es decir, cuando el agua se desvía del canal a través de un túnel o canal especial. Así, las centrales hidroeléctricas son presa, derivada y presa.

Las centrales hidroeléctricas de presa más comunes se basan en una presa que bloquea el lecho del río.Detrás de la presa, el agua sube, se acumula, creando una especie de columna de agua que proporciona presión y presión. Cuanto más alta es la presa, más fuerte es la presión. La presa más alta del mundo, con 305 metros de altura, es la presa Jinping de 3,6 GW en el río Yalongjiang en el oeste de Sichuan, en el suroeste de China.

Las centrales hidroeléctricas son de dos tipos. Si el río tiene un ligero buzamiento, pero es relativamente abundante, entonces, con la ayuda de una presa que bloquea el río, se crea una diferencia suficiente en los niveles del agua.

Se forma un embalse sobre la presa, lo que garantiza un funcionamiento uniforme de la estación durante todo el año. Cerca de la orilla debajo de la presa, muy cerca de ella, se instala una turbina de agua, conectada a un generador eléctrico (cerca de la estación de la presa).Si el río es navegable, entonces se hace una esclusa en la orilla opuesta para el paso de buques.

Si el río no es muy rico en agua, pero tiene una gran inmersión y una corriente rápida (por ejemplo, ríos de montaña), parte del agua se desvía a lo largo de un canal especial, que tiene una pendiente mucho más baja que el río. Este canal tiene a veces varios kilómetros de largo. A veces, las condiciones del campo obligan a reemplazar el canal por un túnel (para centrales eléctricas). Esto crea una diferencia significativa de nivel entre la salida del canal y aguas abajo del río.

Al final del canal, el agua ingresa a una tubería con una fuerte pendiente, en cuyo extremo inferior hay una turbina hidráulica con un generador. Debido al importante desnivel, el agua adquiere una gran energía cinética, suficiente para alimentar la central (centrales de derivación).

Tales centrales pueden tener una gran capacidad y pertenecer a la categoría de centrales eléctricas regionales (cf. Pequeñas centrales hidroeléctricas).En las plantas más pequeñas, la turbina a veces se reemplaza por una rueda hidráulica menos eficiente y más económica.

El edificio de la planta hidroeléctrica Zhigulev de los manantiales.

Diagrama esquemático de las conexiones eléctricas de la CH Zhigulev

Una sección a través del edificio de la central hidroeléctrica de Zhigulev. 1 — salidas para apertura RU 400 kV; 2 — piso de cables de 220 y 110 kV; 3 — piso de equipos eléctricos, 4 — equipo de refrigeración del transformador; 5 — canales de bus que conectan los devanados de tensión del generador de los transformadores en "triángulos"; 6 — una grúa con una capacidad de carga de 2X125 toneladas; 7 — una grúa con una capacidad de carga de 30 toneladas; 8 — una grúa con una capacidad de carga de 2X125 t; 9 — estructura de retención de basura; 10 — una grúa con una capacidad de carga de 2X125 toneladas; 11 — lengüeta metálica; 12 — una grúa con una capacidad de carga de 2X125 toneladas.

La Zhigulev HPP es la segunda planta hidroeléctrica más grande de Europa, en 1957-1960 fue la planta hidroeléctrica más grande del mundo.

La primera unidad de la central con una capacidad de 105 mil KW se puso en operación a fines de 1955, en 1956 se pusieron en operación otras 11 unidades por 10 meses. 1957: las ocho unidades restantes.

Un gran número de nuevas instalaciones energéticas, en algunos casos singulares, se han instalado y están en funcionamiento en centrales hidroeléctricas.

Tipos de centrales hidroeléctricas y sus dispositivos.

Además de la represa, la central hidroeléctrica incluye un edificio y aparamenta. El equipo principal de la planta hidroeléctrica está ubicado en el edificio, aquí se instalan turbinas y generadores. Además de la represa y el edificio, la planta hidroeléctrica puede tener esclusas, aliviaderos, pasajes para peces y elevadores de botes.

Cada central hidroeléctrica es una estructura única, por lo tanto, la principal característica que distingue a las centrales hidroeléctricas de otros tipos de centrales eléctricas industriales es su individualidad. Por cierto, el embalse más grande del mundo se encuentra en Ghana, es el embalse de Akosombo en el río Volta. Cubre 8.500 kilómetros cuadrados, que es el 3,6% de la superficie total del país.

Si existe una pendiente importante a lo largo del lecho del río, entonces se construye una planta hidroeléctrica de derivación. No es necesario construir un gran depósito para las presas, sino que el agua se dirige solo a través de canales de agua o túneles especialmente construidos directamente al edificio de la planta de energía.

En ocasiones se disponen pequeños estanques de regulación diaria en centrales hidroeléctricas derivadas, que permiten controlar la presión y por tanto la cantidad de electricidad generada, en función de la sobrecarga de la red eléctrica.

Las instalaciones de almacenamiento por bombeo (PSPP) son un tipo especial de planta hidroeléctrica. Aquí, la estación en sí está diseñada para suavizar las fluctuaciones diarias y las cargas máximas. Sistema de poder, y así mejorar la confiabilidad de la red eléctrica.

Tal estación puede funcionar tanto en modo generador como en modo de almacenamiento, cuando las bombas bombean agua a la cuenca superior desde la cuenca inferior. En este contexto, una cuenca es un objeto de cuenca que forma parte de un embalse y está adyacente a una central hidroeléctrica.

Un ejemplo de una instalación de almacenamiento por bombeo es el embalse de Taum Sauk en Missouri, construido a 80 kilómetros del Mississippi, con una capacidad de 5550 millones de litros, lo que permite que el sistema de energía proporcione una capacidad máxima de 440 MW.