水力発電所の装置と動作原理

太古の昔から、人々は水の原動力を利用してきました。彼らは水流を動力源とする製粉機で小麦粉を粉砕し、重い木の幹を下流でラフティングし、一般に工業用を含むさまざまな作業に水力発電を使用しました。

最初の水力発電所

19 世紀末、都市の電化が始まり、水力発電所は世界中で急速に普及し始めました。 1878年、世界初の水力発電所がイギリスに登場し、その後、発明家ウィリアム・アームストロングのアートギャラリーにあるアークランプ1台のみに電力を供給しました...そして1889年までに、米国だけですでに200の水力発電所がありました。

水力発電の開発における最も重要なステップの 1 つは、1930 年代の米国のフーバー ダムの建設でした。ロシアに関しては、すでに 1892 年に、ジリヤノフスキー鉱山の鉱山排水に電力を供給するために、ここベレゾフカ川沿いのルドニャ・アルタイに、容量 200 kW の最初の 4 タービン水力発電所が建設されました。したがって、人類による電気の開発に伴い、水力発電所は産業の急速な進歩を示しました。

水力発電所の動作原理

今日、最新の水力発電所は、設置容量がギガワットの巨大な構造物になっています。しかし、どの水力発電所の動作原理も一般に非常に単純で、どこでもほぼ同じです。水車の羽根にかかる水圧によって水車が回転し、発電機に接続された水車が発電機を回転させます。発電機は電気を生成し、 変電所に送られ、その後送電線に送られる.

水力発電機ローター:

水力発電所のタービンホールには、水流のエネルギーを電気に変換する油圧ユニットが設置されており、水力発電所の運転に必要なすべての配電装置や制御・監視装置が設置されています。水力発電所の建物内に直接設置できます。

水力発電所の出力は、タービンを通過する水の量と圧力によって決まります。水流の方向性のある動きにより、直接圧力が得られます。これは、川の特定の場所にダムが建設されたときにダムに溜まった水、または流路の変更、つまり水が特別なトンネルや運河を通って水路から変更されたときに圧力が発生した場合に発生する可能性があります。つまり、水力発電所はダム、派生、ダムです。

最も一般的なダム水力発電所は、川底を遮断するダムに基づいています。ダムの背後では、水が上昇して蓄積し、圧力と圧力をもたらす一種の水柱を形成します。ダムが高くなるほど圧力は強くなります。高さ 305 メートルの世界で最も高いダムは、中国南西部の四川省西部の亜龍江にある 3.6 GW の金平ダムです。

水力発電所には2つのタイプがあります。川がわずかに傾斜しているものの、比較的水量が多い場合は、川を堰き止めるダムの助けを借りて、十分な水位差が生じます。

ダムの上には貯水池が形成されており、年間を通してステーションの均一な運用が保証されています。ダムの下の堤防のすぐ近くに、発電機に接続された水車が設置されています（ダム駅の近く） 川が航行可能であれば、対岸に閘門が作られ、川が通行できます。船。

川の水量はそれほど豊富ではないが、浸水量が多く速い流れがある場合（たとえば、山の川）、水の一部は川よりもはるかに低い傾斜を持つ特別な水路に沿って迂回されます。この水路は長さが数キロメートルに及ぶこともあります。場合によっては、現場の状況により、チャネルがトンネルに置き換えられることがあります (発電所用)。これにより、運河の出口と川の下流の間に大きなレベル差が生じます。

水路の終端では、水は急な傾斜のパイプに入り、その下端には発電機付きの水車が設置されています。レベルの大きな違いにより、水はステーション（派生ステーション）に電力を供給するのに十分な大きな運動エネルギーを獲得します。

このような発電所は大容量の発電所があり、地域発電所のカテゴリーに属します（cf. 小型水力発電所）。最も小規模なプラントでは、タービンの代わりに効率が低く安価な水車が使用されることがあります。

泉から見たジグレフ水力発電所の建物

Zhigulev HPP の電気接続の概略図

ジグレフ水力発電所の建物の断面図。 1 — RU 400 kV を開くための出力。 2 — 220 および 110 kV ケーブルの床。 3 - 電気機器フロア、4 - 変圧器冷却装置。 5 — 変圧器の発電機の電圧巻線を「三角形」で接続するバスチャネル。 6 — 積載量2X125トンのクレーン。 7 - 耐荷重30トンのクレーン。 8 - 2X125 t の耐荷重を持つクレーン。 9 — ゴミ保持構造。 10 — 積載量2X125トンのクレーン。 11 - 金属製の舌。 12 — 2X125 トンの耐荷重を持つクレーン。

ジグレフ水力発電所はヨーロッパで 2 番目に大きな水力発電所であり、1957 年から 1960 年にかけては世界最大の水力発電所でした。

105,000 KWの容量を持つ発電所の最初のユニットは1955年末に運転開始され、1956年にはさらに11台のユニットが10か月間運転開始されました。 1957年 — 残りの8ユニット。

水力発電所では、多数の新しい、場合によっては独自のエネルギー施設が設置され、稼働しています。

水力発電所の種類と装置

ダムに加えて、水力発電所には建物と開閉装置が含まれています。この建屋の中には、水車や発電機などの水力発電の主要な設備が設置されています。水力発電所には、ダムと建物に加えて、水門、放水路、魚の通り道、ボートリフトがある場合があります。

それぞれの水力発電所は独自の構造をしているため、水力発電所が他の産業用発電所と大きく異なるのは、その個性にあります。ちなみに、世界最大の貯水池はガーナにあり、ボルタ川のアコソンボ貯水池です。面積は8,500平方キロメートルで、これは国全体の面積の3.6％に相当します。

河床に沿って大きな傾斜がある場合は、派生水力発電所が建設されます。ダム用に大きな貯水池を建設する必要はなく、水は特別に建設された水路またはトンネルのみを通って発電所の建物に直接導かれます。

派生水力発電所には小さな日次調節池が配置されることもあり、送電網の過負荷に応じて圧力を制御し、したがって発電量を制御することができます。

揚水発電所 (PSPP) は特殊なタイプの水力発電所です。ここでは、ステーション自体が日々の変動とピーク負荷を平滑化するように設計されています 電源システム、したがって電力網の信頼性が向上します。

このようなステーションは、ポンプが下部盆​​地から上部盆地に水を汲み上げるとき、発電機モードと貯蔵モードの両方で動作できます。この文脈における流域は、貯水池の一部で水力発電所に隣接する流域オブジェクトです。上流は上流、下流は下流です。

揚水発電施設の例としては、ミズーリ州のタウムソーク貯水池が挙げられます。この貯水池はミシシッピ川から 80 キロメートル離れた場所に建設されており、容量は 55 億 5,000 万リットルで、電力システムはピーク容量 440 MW を提供できます。