水力発電所。発明と生産の歴史

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水力発電所。発明と生産の歴史

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水力発電所 (HPP) は、水流のエネルギーをエネルギー源として使用する発電所です。水力発電所は通常、ダムや貯水池を建設して河川に建設されますが、水力発電所で効率的に電力を生産するには、XNUMX つの主な要素が必要です。XNUMX つは、一年中水の供給が保証されているということ、もう XNUMX つは峡谷のような大きな川の傾斜である可能性です。地形は水力建設に適しています。

水力発電所

人々は遠い昔、水車、工作機械、製材所の羽根車を回転させるために水のエネルギーを利用することを学びました。しかし、人類が使用するエネルギーの総量に占める水力発電の割合は徐々に減少してきました。これは、水のエネルギーを長距離にわたって伝達する能力が限られているためです。

水によって駆動される電気タービンの出現により、水力発電は新たな視点を持ちました。

最初の三相発電所はラウテナ水力発電所でした。 50 台の同一の三相同期発電機が設置されました。変圧器の助けを借りて相電圧は5000ボルトから1892ボルトに増加しました。その電気は、ハイルブロン市の照明ネットワークだけでなく、多くの小さな工場や作業場に電力を供給するために使用されました。降圧変圧器は消費者に直接設置されました。この世界初の三相産業設備は XNUMX 年初頭に稼働開始されました。

この設備における水エネルギーの利用は、産業中心地から離れた水力資源を利用する可能性を示しました。それ以来、水力発電施設の数は増え続けています。たとえば、1892 年に N. N. ベナルドスは、特別に建設された発電所 (最大 20 馬力の容量) でネヴァ川のエネルギーを利用することにより、サンクトペテルブルクの電力供給を組織することを提案しました。 000 年、N. S. レリャフスキーはドニエプル川の急流の水力発電を利用する計画を開発しました。 V. N. Chikolev、1893世紀の80年代初頭に昇進。 1896 年に R. E. クラッソンと協力して、サンクトペテルブルクの川沿いに水車を建設し、発電所の原動機として水車を使用しました。オフタ水力発電所と三相送電線。

90 世紀の XNUMX 年代。水力発電は電力供給においてますます重要な役割を果たしており、大規模な水力発電所の数は年々増加しています。

1898 世紀の終わり。建設されたのは、水頭 16 m で容量 800 kW のラインフェルト水力発電所 (ドイツ、3,2 年)、容量 50 リットルのナイアガラ (米国) です。と。落差 41,2 m、容量 1901 リットルの Zhonazhskaya (フランス、11 年)。と。 XX世紀の200世紀の初め。容量 1911 リットルの水力発電所がアウグストヴィレン (ドイツ、44 年) で稼働しました。 s.、Keokuk（米国、1912年）、容量は180万リットル。と。タービン設備の品質はまだ十分に高くなく、効率は 0,8 ～ 0,84 の間で変動しました。水力構造物の形状と設計は不完全でしたが、これは工学水力学と水力工学の問題についての知識が不十分だったことによって説明されます。したがって、これらの年に建設されたいくつかの HPP は、その後多かれ少なかれ大規模な再建を受けました。

革命前のロシアには水力発電所はほとんどありませんでした。 350 つ目は、サンクトペテルブルクの Okhta 工場に設置された、容量 1896 リットルの設備です。と。（1903年）。さらに、ホワイトコール水力発電所が川で稼働していました。容量990リットルのポドクモク（8000年）。 s.、電圧 1909 V、川沿いのヒンドゥークシュ水力発電所 (1 年)。ムルガブ、容量590リットル。と。さらに、いくつかの小規模な船も運行されました（サシニンスカヤ、アラベルジンスカヤ、トゥルグスンスカヤ、セストロレツカヤなど）。革命前のロシアの水力発電所の総容量は8000kWでした。

水力発電所の主なタイプを考えてみましょう。

派生 HPP。それらでは、圧力のかなりの部分（場合によっては大部分）が、開水路、水路、トンネル、パイプラインなどの人工構造物である分水管によって生成されます。水車は分水管に設置されています。このような水力発電所は山間の川に適しています。

ダム水力発電所。それらは、特別に建設されたダムによって圧力が生成され、水位を支えて上部のプールを形成するように配置されています。水力発電所の建物は通常、ダムの近くにあります。貯水池からの水は、ダムの本体を通る加圧水管を通じて、ダムの下または上流から直接タービンに供給されます。使用後、タービンからの水は水路に排出されます。過剰な水を流すために、特別な放水路ダムが配置されています。このタイプの水力発電所には、V.I. レーニンにちなんで名付けられたドネプロGES やヴォルシスカヤなどがあります。

一部の HPP では、洪水を無駄に排出したり、タービンに水を供給したりするために、タービンブロックに穴が開けられていました。これらの HPP は複合型と呼ばれます。内蔵型水力発電所では、ユニットがコンクリートダムの本体内に配置されるため、特別な機械を構築する必要がありません。

現代の中規模および大規模水力発電所だけでなく、多くの小規模水力発電所でも、自動化およびテレメカニクス手法が広く使用されており、一部の水力発電所では、ユニットの起動、調整、制御、停止、および停止が行われています。水力構造物や圧力水路のゲートの制御は完全に自動化されています。これらの操作は遠隔機械的に、つまり制御ポイントの要員を派遣することによって実行できます。多くの水力発電所は無人で運転され、遠隔地から (たとえば、カスケード内の別の発電所や制御室から) 制御されます。

個々の自動化された水力発電所では、あらかじめ設定された計画やスケジュールに従って機能を実行する自動オペレーターの助けを借りて、希望の運転モードの制御とメンテナンスが行われます。遠隔操作または自動車オペレーターによって制御される完全に自動化された HPP では、HPP の定期検査を通じて機器の監視が実行されます。何らかの事故が発生した場合、HPP を通常の動作に戻すよう当直職員に信号が送られます。

水力発電ダム（クリックして拡大）

火力発電所と比較した水力発電所の利点と利点は非常に重要であり、主に水力発電所が燃料を節約し、燃料バランスを合理化し、十分な燃料資源が供給されていない地域の経済発展を促進するという事実にあります。。水力発電所のユニットの設計は火力発電所のユニットよりも単純であり、水力発電所で電気エネルギーを生成するプロセスは火力発電所よりもはるかに複雑ではありません。

水力発電所の運転には、火力発電所の運転ほど多くの無駄は伴いません。水力発電所の建設は、エネルギー問題だけでなく、他の多くの非常に重要な問題の合理的な解決にもつながります。その中には、航海、灌漑と埋め立て、上水道、漁業、そして自然の変化という非常に重要な問題が含まれます。

最初の水力発電所の運転経験から、水力発電所は優れた操作性、高い運転信頼性、低い運転コストを備え、多数の保守要員を必要とせず、非常に広範な遠隔制御機能により発電プロセスの完全な自動化が可能であることがわかりました。最新の水力タービンの効率は最大 0,93 です。水力発電所で生成されるエネルギーは、火力発電所で供給される電力よりも安価です。

技術的および運用上の観点から、水力発電設備が優れた操作性を備えていることが非常に重要です。油圧ユニットのこの機能は、システムの緊急故障の場合を含め、負荷の急激な増加がスタンバイ油圧ユニットをオンにすることで迅速に補償できるため、大規模電力システムには不可欠です。したがって、水力発電ユニットは、火力発電所と水力発電所の両方が稼働するシステムの負荷ピークをカバーするのに非常に適していることが証明されています。

水力発電所の欠点は、その「地域性」、つまり、比較的限られた地域でのみ水力発電所を効率的に建設できる可能性があることです。この局所性は、電流によってエネルギーを遠くまで輸送することで克服できますが、場合によっては、特に石油やガスのパイプラインを使用する場合、燃料輸送によるエネルギー輸送の方が費用効率が高い場合があります。水力発電所の建設には火力発電所に比べて初期費用がかかります。

低地水力発電所の大きな欠点は、貯水池によって浸水した土地が疎外されてしまうことである。人工貯水池の堤防は徐々に洗い流され、沈泥が堆積し、貯水池地帯の生態学的バランスが崩れています。

著者: Pristinsky V.L.

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