Устройство и принцип работы ядерного реактора на тепловых нейтронах. Характеристика состояния реактора и регулирование хода цепной реакции


Гидравлические электрические станции и их основные типы



Скачать 277.53 Kb.
страница8/10
Дата12.06.2019
Размер277.53 Kb.
Название файлакр введение в инженерную деятельность.docx
ТипРеферат
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
Гидравлические электрические станции и их основные типы
Гидравлическая электростанция (ГЭС) - электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования механической энергии водного потока.

Гидроэлектростанции входят в состав гидроузлов. Гидроузел – комплекс гидротехнических сооружений, обеспечивающих использование водных ресурсов для получения электрической энергии, водоснабжения, орошения, а также защиту от наводнений, улучшение условий судоходства, рыбоводства, рекреации и др.

К основным сооружениям в зависимости от выполняемых функций относятся:

Водоподпорные и водосбросные сооружения, предназначенные в зависимости от схемы ГЭС для создания водохранилища, всего или части напора ГЭС, пропуска в нижний бьеф эксплуатационных расходов, а также для сброса льда, шуги, промыва наносов (включающие для этих целей в ряде случаев специальные устройства). На многоводных реках максимальные паводковые расходы могут достигать 100 тыс.м3/с и более. Так, на самой крупной в мире ГЭС «Три ущелья» на р. Янцзы (Китай) сооружения гидроузла рассчитаны на пропуск при ФПУ (форсированный подпорный уровень) максимального расчетного паводка 102,5 тыс.м3/с.

Энергетические сооружения, предназначенные для выработки электроэнергии и выдачи ее в энергосистему и включающие водоприемники; водоводы, подводящие воду из верхнего бьефа к гидротурбинам в здании ГЭС и отводящие воду от здания ГЭС в нижний бьеф; здания ГЭС с энергетическим оборудованием (гидротурбины, гидрогенераторы, трансформаторы и др.), механическим, подъемно-транспортным, вспомогательным оборудованием, системой управления; открытые (ОРУ) или закрытые (ЗРУ) распределительные устройства для приема и выдачи электроэнергии в энергосистему, а также аварийного отключения ЛЭП.

Судоходные и лесосплавные сооружения, предназначенные для пропуска судов, плотов через гидроузел и включающие шлюзы, судоподъемники с подходными и отводящими каналами, плотоходы и др.

Водозаборы для орошения, водоснабжения, обеспечивающие необходимую подачу воды и включающие водоприемники, насосные станции и др.

Рыбопропускные и рыбозащитные сооружения, предназначенные для пропуска проходных пород рыбы к нерестилищам в верхнем бьефе и в обратном направлении и включающие рыбоходы и рыбоподъемники.

Транспортные сооружения, предназначенные для связи сооружений гидроузла между собой, а также для пропуска через них автомобильных и железных дорог и включающие мосты, шоссейные и железные дороги и др.

Вспомогательные сооружения предназначены для обеспечения необходимых условий нормальной эксплуатации гидроузла и работы обслуживающего персонала и включают административно-бытовые здания, системы водоснабжения, канализации и др.

Преимущества ГЭС:

– высокий КПД – 92-94%;

– маневренны при изменении нагрузки выработки электроэнергии (от 60 до 90 секунд требуется, чтобы привести гидротурбину от холодного пуска до полной нагрузки);

–низкие затраты на электроэнергию: основным преимуществом гидроэлектроэнергии является отсутствие стоимости топлива;

– простота управления, обслуживает сравнительно немногочисленный персонал;

–процесс выработки электроэнергии не сопровождается загрязнением окружающей среды;

– длительный срок эксплуатации (до 100 и более лет);

– регулирует стоки;

– около ГЭС образуются промышленные центры (Тольятти, Набережные Челны, Балаково).

Недостатки ГЭС:

– длительное и дорогое строительство (15-20 лет).

– затопление огромных площадей плодородных земель;

– водохранилища изменяют речной сток, климат, особенно опасны ГЭС на крупных реках, которые ведут к серьезным изменениям среды;

– вода в водохранилищах быстро загрязняется, так как идёт накопление отходов. Прошедшая через турбину   вода становится «мёртвой», поскольку в ней погибают микроорганизмы.

– проявление «капризности» по выбору места строительства.

Основным принципом работы гидроэлектростанции является преобразование механической энергии воды, которая обусловлена разностью высот, при помощи турбины и генератора, в электрическую энергию.

Гидроэлектростанции подразделяются на следующие виды: плотинные, деривационные, гидроаккумулирующие, волновые, приливные станции.

Плотинные электростанции

Плотинные электростанции являются наиболее распространенным видом гидроэлектростанций в России.

Основными элементами плотинной электростанции являются:

1. Дамба

2. Водохранилище

3. Задвижка

4. Напорный трубопровод

5. Генератор

6. Турбина

7. Линии электропередач
c:\users\827\desktop\новая папка\000889928394.png

схема плотинной электростанции


Плотинная схема использования гидроэнергии обычно выполняется при больших расходах воды и малых уклонах реки. Посредством плотины река подпирается и создаётся напор воды Н. Водное пространство, расположенное выше плотины, называется верхним бьефом (франц. вief), ниже плотины - нижним бьефом. Плотинная схема в зависимости от напора воды может быть русловой или приплотинной.

Русловая ГЭС строится при сравнительно небольших напорах. В этом случае здание ГЭС (машинное здание) находится в плотине. Русловыми ГЭС являются электростанции Волжско-Камского каскада.

При средних и больших напорах, превышающих диаметр турбины более чем 6 раз, здание ГЭС находится за плотиной со стороны нижнего бьефа. Такая ГЭС называется приплотинной. Вода к турбинам ГЭС подводится водоводами, размещёнными в теле или поверх бетонной плотины. Примерами таких ГЭС являются: Братская, Красноярская, Саяно-Шушенская.

Принцип работы плотинной ГЭС в следующем: дамба на реке приводит к возникновению небольшого водоема, выше уровня машинного зала. После открытия задвижки, вода под большим напором поступает на турбину, приводя её в движение. Турбина связана с электрогенератором, который вырабатывает электроэнергию. Электроэнергия передается потребителям по линии электропередач.

Деривационные электростанции

Деривационные электростанции используются в случаях, когда имеется большой перепад реки.

Основными элементами деривационной электростанции являются:

1.    Водозаборное сооружение


2.    Водонапорный трубопровод
3.    Турбина
4.    Генератор
5.    Приемная плотина
6.    Линии электропередач

c:\users\827\desktop\новая папка\090333000.gif

схема деривационной электростанции


ГЭС по деривационной схеме строятся при малых расходах воды и больших уклонах реки. В деривационной схеме плотина возводится невысокой, лишь обеспечивающей забор на деривацию; при этом станционный узел расположен вдали от плотины.

Принцип работы электростанции в следующем: часть водного потока реки с помощью водозаборных сооружений попадает в водонапорный трубопровод. Поток воды приводит в движение турбину и электрогенератор.

Деривационную схему целесообразно применять в горных условиях при больших уклонах и сравнительно небольших расходах, что позволяет при относительно небольшой длине деривационного водовода получить большой напор. Пример деривационной ГЭС: Теребля-Рикская ГЭС, ГЭС на реке Баксан в Кабардино-Балкарии.

В случае комбинированной схемы напор на ГЭС образуется частично за счет подпора уровня реки плотиной и создания водохранилища, как при приплотинной схеме, и частично за счет деривации, что позволяет при соответствующих природных условиях использовать преимущества обеих схем. При комбинированной схеме также можно получить высокие напоры на ГЭС. Например, на ГЭС Черчилл Форс (Канада) мощностью 5,3 млн.кВт с водохранилищем объемом 32,6 км 3, образованным плотиной высотой 32 м, напор составляет 318 м; на Ингурской ГЭС (Грузия) мощностью 1,3 млн. кВт с водохранилищем объемом 1,1 км 3, образованным плотиной высотой 272 м, максимальный напор составляет 404 м.

Выбор схемы и основных параметров ГЭС зависит от природных условий участка реки и производится на основании технико-экономического сравнения вариантов.

Гидроаккумулирующие электростанции

Мощность и энергия ГЭС ограничены природными гидроресурсами, поэтому в настоящее время в некоторых энергосистемах используются гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС).

Гидроаккумулирующие электростанции перераспределяют во времени электроэнергию, вырабатываемую ТЭС и АЭС, работающими в базисном режиме, в соответствии с графиком нагрузки энергосистемы.

ГАЭС характеризуются работой в двух режимах: насосном и турбинном (генераторном). В насосном режиме вода из нижнего водоема перекачивается гидроагрегатами ГАЭС в верхний водоем. В насосном режиме ГАЭС обычно работает в ночной период, когда в связи со снижением нагрузки в энергосистеме имеется избыток электроэнергии, которую и потребляет ГАЭС (заполняет провальную часть суточного графика нагрузок). В турбинном режиме вода из верхнего водоема сбрасывается в нижний через агрегаты ГАЭС, а вырабатываемая электроэнергия подается в энергосистему потребителям. В турбинном режиме ГАЭС работают в периоды максимальной нагрузки в энергосистеме (обычно в часы вечернего и утреннего пиков в суточном графике нагрузок).

В современных энергосистемах, в которых основными энергоисточниками являются атомные и тепловые станции с крупными агрегатами, ГАЭС обеспечивают надежную и эффективную работу энергосистем за счет заполнения провальной части суточного графика нагрузок, обеспечивая работу агрегатов ТЭС и АЭС в базисном режиме с почти постоянной во времени мощностью; покрытия пиковой части суточного графика нагрузок; выполнения функций аварийного и частотного резерва энергосистем благодаря высокой маневренности и быстродействию.

Широкое строительство ГАЭС началось во второй половине XX в., когда стали вводиться в эксплуатацию тепловые и атомные электростанции с крупными агрегатами.

По схеме аккумулирования ГАЭС подразделяются на следующие типы:

а) ГАЭС простого аккумулирования, или «чистые» ГАЭС, характерным признаком которых является практически полное отсутствие притока воды в верхний водоем. Такая схема используется на большинстве ГАЭС, например на Киевской мощностью 230 МВт. б) ГАЭС смешанного типа, или ГЭС-ГАЭС, с притоком воды в верхний водоем, при сработке которого в турбинном режиме обеспечивается дополнительная выработка электроэнергии. в) ГАЭС с неполной высотой подкачки воды в верхний водоем. Такие ГАЭС используются при переброске стока из одной реки в другую путем закачки воды насосной станцией в верховой водоем на водоразделе и сброса ее через агрегаты ГЭС в низовой водоем на другой, а также при устройстве на реке двух рядом расположенных водохранилищ с перекачкой воды агрегатами ГАЭС из верхнего водохранилища на реке в самый верхний водоем, размещенный на более высоких отметках, и сбросом воды через агрегаты ГАЭС в нижнее водохранилище на реке.
c:\users\827\desktop\новая папка\image_349.jpg

типы ГАЭС


КПД ГАЭС составляет 70-75 %. Стоимость строительных работ на ГАЭС значительно ниже, чем на ГЭС, потому что не требуется перекрытия рек, возведения высоких плотин и т.п. Установлено, что эффект от использования ГАЭС можно получить, если разность уровней воды в верхнем и нижнем бассейнах не менее 100 м.

схема режимов работы гидроагрегатов ГАЭС


ГАЭС характеризуется высокой маневренностью оборудования. Наличие у ГАЭС значительного регулировочного диапазона нагрузки (в турбинном и насосном режимах) и ёмкости аккумулирования позволяет очень эффективно использовать их в энергосистеме в качестве нагрузочного (частотного) и аварийного резервов.

Агрегаты ГАЭС могут использоваться в режиме синхронного компенсатора для выработки реактивной мощности и энергии.

В настоящее время в России эксплуатируется Загорская ГАЭС мощностью 1200 МВт.

Приливные электростанции

Приливные электростанции (ПЭС) преобразуют механическую энергию приливно-отливных колебаний уровня воды в море в электрическую энергию. Их строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. В некоторых морских заливах приливы достигают 10 - 12 м, а наибольшие приливы наблюдаются в заливе Фанди (Канада) и достигают 19,6 м. Первая морская приливная электростанция мощностью 635 кВт была построена в 1913 г. в бухте Ди около Ливерпуля.

В местах, где имеется перепад уровней воды во время приливов и отливов строятся приливные электростанции (ПЭС), в которых используются капсульные гидроагрегаты. Наиболее мощная ПЭС Ранс во Франции; её мощность составляет 240 МВт (24 МВт). В России на Кольском полуострове вблизи г. Мурманска, где приливы достигают 10-13 м построена Кислогубская ПЭС (2,4 Мвт).



схема приливной электростанции


Преимуществом ПЭС является экологичность и низкая стоимость производства энергии. К недостаткам ПЭС относится высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность, в связи с чем ПЭС может работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов.

Технические ресурсы приливной энергии России оцениваются в 200 – 250 млрд. кВт ч в год и в основном сосредоточены у побережий Охотского, Берингова и Белого морей.

Волновые гидроэлектростанции

Используются для получения электроэнергии из морских волн. Существует множество конструкций таких электростанций.

 Принцип работы данной электростанции в следующем: в результате волн, вода попадает в резервуар, находящийся выше уровня моря. Под действием силы тяжести вода стремится попасть обратно в океан, вращая при этом турбину генератора.

Первая в мире коммерческая волновая электростанция была открыта в португальском районе Агусадора в сентябре 2008 года. Ее генераторы работают с мощностью 2,25 МВт. Считается, что в дальнейшем можно будет увеличить количество генераторов этой станции, подняв тем самым ее мощность до 21 МВт. Места с наибольшим потенциалом для волновой энергетики – западное побережье Европы, северное побережье Великобритании и Тихоокеанское побережье Северной, Южной Америки, Австралии и Новой Зеландии, а также побережье Южной Африки



волновая гэс

электростанция типа «Дракон»


Преимущества и недостатки волновой энергетики:

Существует проблема, связанная с тем, что при создании волновых электростанций штормовые волны гнут и сминают даже стальные лопасти водяных турбин. Поэтому приходится применять методы искусственного снижения мощности, отбираемой от волн.

Преимущества. Волновые электростанции могут выполнять роль волногасителей, защищая порты, гавани и берега от разрушения. Маломощные волновые электрогенераторы некоторых типов могут устанавливаться на стенках причалов, опорах мостов, уменьшая воздействие волн на них. Поскольку удельная мощность волнения на 1-2 порядка превышает удельную мощность ветра, волновая энергетика может оказаться более выгодной, чем ветровая.

Недостатки. Волновая энергетика может оказать негативное влияние на местную флору и фауну. Так же волновые преобразователи вызывают шум, что может негативно сказаться на ловле рыбы. Проблемы, которые может вызвать использование энергии волн, находятся на стадии изучения.





Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


База данных защищена авторским правом ©nashuch.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница
Контрольная работа
Курсовая работа
Лабораторная работа
Пояснительная записка
Методические указания
Рабочая программа
Методические рекомендации
Теоретические основы
Практическая работа
Учебное пособие
Общая характеристика
Общие сведения
Теоретические аспекты
Физическая культура
Дипломная работа
Федеральное государственное
Самостоятельная работа
История развития
Направление подготовки
Методическое пособие
квалификационная работа
Общая часть
Выпускная квалификационная
Техническое задание
Технологическая карта
Краткая характеристика
Технология производства
государственное бюджетное
прохождении производственной
Методическая разработка
Теоретическая часть
Гражданское право
Общие положения
Техническое обслуживание
учреждение высшего
Исследовательская работа
Организация работы
Математическое моделирование
Правовое регулирование
Металлические конструкции
Технологическая часть
Решение задач
Понятие предмет
Практическое занятие
Описание технологического
Уголовное право
Метрология стандартизация
История возникновения
Основная часть
Сравнительная характеристика
Общие требования