HPP: nguyên lý hoạt động, sơ đồ, thiết bị, sức mạnh

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Hầu như ai cũng hình dung ra mục đích của nhà máy thủy điện, nhưng chỉ một số ít người thực sự hiểu được nguyên lý hoạt động của nhà máy thủy điện. Bí ẩn chính đối với mọi người là làm thế nào mà toàn bộ con đập khổng lồ này tạo ra năng lượng điện mà không cần bất kỳ nhiên liệu nào. Hãy nói về điều đó.

Nhà máy thủy điện là gì?

Nhà máy thủy điện là một tổ hợp phức tạp bao gồm nhiều cấu trúc và thiết bị đặc biệt khác nhau. Các nhà máy thủy điện đang được xây dựng trên các con sông, nơi có lưu lượng nước liên tục để làm đầy đập và hồ chứa. Các công trình tương tự (đập) được tạo ra trong quá trình xây dựng nhà máy thủy điện là cần thiết để tập trung dòng nước liên tục, được chuyển đổi thành năng lượng điện bằng cách sử dụng thiết bị đặc biệt cho nhà máy thủy điện.

Lưu ý rằng việc lựa chọn địa điểm xây dựng đóng vai trò quan trọng đối với hiệu quả của HPP. Hai điều kiện là cần thiết: đảm bảo cung cấp nước vô tận và độ dốc lớn của sông.

Nguyên lý hoạt động của HPP

Việc vận hành nhà máy thuỷ điện khá đơn giản. Kết cấu thủy lực đã sửa chữacung cấp một áp suất ổn định của nước đi vào các cánh tuabin. Áp suất làm cho tuabin chuyển động, do đó nó làm quay các máy phát điện. Sau này tạo ra điện, sau đó được chuyển đến người tiêu dùng thông qua các đường dây tải điện cao thế.

Khó khăn chính của cấu trúc như vậy là đảm bảo áp lực nước không đổi, có được bằng cách xây dựng một con đập. Nhờ nó, một lượng lớn nước được tập trung tại một nơi. Trong một số trường hợp, dòng nước tự nhiên được sử dụng và đôi khi đập và chuyển hướng (dòng chảy tự nhiên) được sử dụng cùng nhau.

Bản thân tòa nhà cũng có thiết bị của một nhà máy thủy điện, nhiệm vụ chính là biến đổi cơ năng của chuyển động của nước thành năng lượng điện. Nhiệm vụ này được giao cho máy phát điện. Thiết bị bổ sung cũng được sử dụng để điều khiển hoạt động của trạm, các thiết bị phân phối và trạm biến áp.

Hình dưới đây cho thấy sơ đồ của HPP.

Như bạn có thể thấy, dòng nước làm quay tuabin của máy phát điện, tạo ra năng lượng, cung cấp cho máy biến áp để chuyển đổi, sau đó nó được vận chuyển qua đường dây điện đến nhà cung cấp.

Quyền

Có các nhà máy thủy điện khác nhau có thể được phân chia theo công suất tạo ra:

1. Rất mạnh - hơn 25 MW.
2. Trung bình - lên đến 25 MW.
3. Nhỏ - với thế hệ lên đến 5 MW.

Công suất của một trạm thủy điện phụ thuộc chủ yếu vào dòng chảy của nước và hiệu suất của chính máy phát điện được sử dụng trên đó. Nhưng thậm chí hầu hếtviệc lắp đặt hiệu quả sẽ không thể tạo ra lượng điện lớn với áp lực nước yếu. Cũng cần phải xem xét rằng công suất của một nhà máy thủy điện không phải là bất biến. Do nguyên nhân tự nhiên, mực nước trong đập có thể tăng hoặc giảm. Tất cả điều này có ảnh hưởng đến khối lượng điện được sản xuất.

Vai trò của đập

Yếu tố phức tạp nhất, lớn nhất và thường là chính của bất kỳ nhà máy thủy điện nào là một con đập. Không thể hiểu nhà máy thủy điện là gì nếu không hiểu bản chất hoạt động của một con đập. Chúng là những cây cầu khổng lồ giữ dòng nước. Tùy thuộc vào thiết kế, chúng có thể khác nhau: có trọng lực, có hình vòm và các cấu trúc khác, nhưng mục tiêu của chúng luôn giống nhau - giữ lại một lượng lớn nước. Nhờ có đập mà có thể tập trung một dòng nước ổn định và mạnh mẽ, dẫn trực tiếp đến các cánh của tuabin làm quay máy phát điện. Đến lượt nó, nó tạo ra năng lượng điện.

Công nghệ

Như chúng ta đã biết, nguyên lý hoạt động của thủy điện dựa trên việc sử dụng cơ năng của nước rơi xuống, sau này được chuyển hóa thành năng lượng điện với sự hỗ trợ của tuabin và máy phát điện. Bản thân các tuabin có thể được lắp đặt trong đập hoặc gần nó. Trong một số trường hợp, một đường ống được sử dụng để nước dưới mực của đập đi qua dưới áp suất cao.

Có một số chỉ số công suất của bất kỳ nhà máy thủy điện nào: lưu lượng nước và cột thủy tĩnh. Chỉ số cuối cùng được xác định bằng chênh lệch độ cao giữa điểm đầu và điểm cuối.rơi tự do của nước. Khi tạo thiết kế nhà ga, toàn bộ thiết kế dựa trên một trong các chỉ số này.

Công nghệ sản xuất điện được biết đến ngày nay giúp cho việc chuyển đổi cơ năng thành điện năng có thể đạt được hiệu suất cao. Có khi cao gấp mấy lần so với các nhà máy nhiệt điện. Có được hiệu quả cao như vậy là do các thiết bị sử dụng ở nhà máy thuỷ điện. Nó đáng tin cậy và tương đối dễ sử dụng. Ngoài ra, do thiếu nhiên liệu và giải phóng một lượng lớn nhiệt năng nên tuổi thọ của các thiết bị đó khá lâu. Sự cố xảy ra là cực kỳ hiếm ở đây. Người ta tin rằng tuổi thọ sử dụng tối thiểu của các tổ máy phát điện và các công trình nói chung là khoảng 50 năm. Mặc dù trên thực tế, ngay cả ngày nay, các nhà máy thủy điện được xây dựng từ những năm ba mươi của thế kỷ trước vẫn đang hoạt động khá thành công.

nhà máy thủy điện của Nga

Ngày nay, khoảng 100 nhà máy thủy điện hoạt động ở Nga. Tất nhiên, công suất của chúng khác nhau, và hầu hết đều là các trạm có công suất lắp đặt đến 10 MW. Ngoài ra còn có các trạm như Pirogovskaya hay Akulovskaya, được đưa vào hoạt động từ năm 1937, và công suất của chúng chỉ là 0,28 MW.

Lớn nhất là các HPP Sayano-Shushenskaya và Krasnoyarsk với công suất lần lượt là 6400 và 6000 MW. Các đài theo dõi:

1. Bratskaya (4500 MW).
2. Ust-Ilimskaya HPP (3840).
3. Bochuganskaya (2997 MW).
4. Volzhskaya (2660 MW).
5. Zhigulevskaya (2450 MW).

Mặc dù có số lượng lớn các nhà máy như vậy, chúng chỉ tạo ra 47.700 MW, bằng 20% tổng sản lượng của tất cả năng lượng được sản xuất ở Nga.

Đang đóng

Giờ thì bạn đã hiểu nguyên lý hoạt động của trạm thủy điện, nó biến đổi cơ năng của dòng nước thành cơ năng. Mặc dù ý tưởng thu năng lượng khá đơn giản nhưng sự phức tạp của thiết bị và công nghệ mới khiến những cấu trúc như vậy trở nên phức tạp. Tuy nhiên, so với các nhà máy điện hạt nhân, chúng thực sự rất thô sơ.