A vízerőművek a vízi komplexumok részét képezik. A hidraulikus komplexum olyan hidraulikus építmények együttese, amelyek biztosítják a vízkészletek felhasználását elektromos energia előállítására, vízellátásra, öntözésre, valamint árvízvédelemre, a hajózás feltételeinek javítására, a haltenyésztésre, a rekreációra stb.

Vízerőműi szerkezetek összetétele és rendeltetése. Ha egy vízerőmű-komplexum létrehozásának fő célja az elektromos áram előállítása, akkor ezt általában vízerőműnek vagy vízerőműnek nevezik. A vízi komplexum szerkezetek komplexuma fő- és segédszerkezeteket tartalmaz. Az építési és szerelési munkák biztosítására az építési időszak alatt ideiglenes építményeket állítanak fel.

Az elvégzett funkcióktól függően a fő struktúrák a következőkre oszthatók:

Vízvisszatartó és vízelvezető műtárgyak, a vízerőmű kialakításától függően tározó létrehozása, a vízerőmű nyomásának egy része vagy egésze, az üzemeltetési költségek átvezetése az alsó medencébe, beleértve az árvizet is (beleértve a különböző típusú gátakat és kiömléseket) , valamint jég, latyak, üledékmosás elvezetésére (beleértve az ilyen célokra adott esetben speciális eszközöket is). A nagyvizű folyókon a maximális árvízi vízhozam elérheti a 100 ezer m3/s-t vagy azt is. Így a világ legnagyobb vízierőművénél, a folyóparti „Három-szorosnál”. A jangcei (Kína) vízerőműveket az FPU alatt 102,5 ezer m3/s maximális tervezési árvíz kezelésére tervezték, a Volgai Cseboksary Erőműben a maximális tervezett vízhozam 0,01%-os valószínűséggel 48 ezer m3/s, a Dnyeper vízerőmű - 25,9 ezer m3/s.

Villamosenergia előállítására és az energiarendszerbe való ellátására tervezett energiaszerkezetek, beleértve a vízvételi helyeket is; vízvezetékek, amelyek a felső medencéből vizet szállítanak a vízerőmű épületében lévő hidraulikus turbinákhoz, és vizet vezetnek a vízerőmű épületéből az alsó tározóba; vízerőmű-épületek erősáramú berendezésekkel (hidraulikus turbinák, hidrogenerátorok, transzformátorok stb.), gépészeti, kezelő-, segédberendezésekkel, vezérlőrendszerrel; nyitott (ORU) vagy zárt (ZRU) elosztóberendezések villamos energia fogadására és elosztására az energiarendszerbe, valamint az elektromos vezetékek vészleállítására.

Hajók és tutajok hidraulikus rendszeren keresztüli áthaladására tervezett hajózási és rafting szerkezetek, beleértve a zsilipeket, hajólifteket megközelítési és kimeneti csatornákkal, tutajhajókat stb.

Vízbefogók öntözéshez, vízellátáshoz, a szükséges vízellátás biztosításához, beleértve a vízvételi helyeket, szivattyútelepeket stb.

Haljáratok és halvédő építmények, amelyek lehetővé teszik a vándorló halfajok ívóhelyekre való átjutását a felső medencében és az ellenkező irányban, beleértve a haljáratokat és halemelőket.

A vízmű építményeinek egymással való összekötésére, valamint utak és vasutak átvezetésére szolgáló szállítószerkezetek, beleértve a hidakat, autópályákat és vasutakat stb.

A vízerőmű-komplexum helyének természeti adottságaitól (hidrológiai, topográfiai, geológiai, klimatikus), a nyomásképzési sémától és a vízerőmű típusától függően a vízerőmű egyes fő szerkezetei kombinálhatók egymással (például vízi erőmű kifolyó épületei, ahol a vízerőmű épülete egy kifolyóval van kombinálva).

A segédszerkezetek úgy vannak kialakítva, hogy biztosítsák a szükséges feltételeket a vízmű normál működéséhez és a karbantartó személyzet munkájához, és magukban foglalják az adminisztratív épületeket, a vízellátást, a csatornarendszereket stb.

Az építési és szerelési munkákhoz szükséges ideiglenes építmények két csoportra oszthatók.

Az első csoportba azok az építmények tartoznak, amelyek biztosítják a folyók áramlását az építés során, megkerülik a gödröket és építményeket, és megvédik őket az árvíztől, beleértve az építési csatornákat, vezetékeket, alagutakokat, áthidalókat, víztelenítő rendszereket stb.

A második csoportba tartoznak a kisegítő termelési vállalkozások, ideértve a betongyárakat cement-, betonadagoló-, vasalás-, fa- és gépészeti üzemekkel, gépészeti és gépjármű-szállítási bázisokkal, raktárakkal, ideiglenes utakkal, ideiglenes áramellátó rendszerekkel, kommunikációval, vízellátással stb.

Sok esetben az építkezés befejezését követő ideiglenes építmények egy részét a vízerőmű üzemeltetése során használják fel. Így az első csoportba tartozó szerkezetek közül az építési csatornák és alagutak részben vagy egészben egy vízerőmű kifolyóiba vagy vízvezetékeibe, áthidalók pedig gátakba foglalhatók.

A második csoport szerkezetei részben vagy egészben a vízerőművekre épülő területi termelőkomplexumok kezdeti infrastruktúrájaként használhatók.

A vízerőművek megbízható és tartós működésének biztosítása üzemi körülmények között, a komplex használat figyelembevételével, a költségek csökkentésével, az építési idő csökkentésével és a hidraulikus egységek üzembe helyezésének felgyorsításával a maximális gazdasági hatás elérése, a racionális elrendezés és a szerkezettípusok megválasztása, a természeti adottságok és a tározó paraméterei alapján fontos és a vízerőművek, működési módok.

Figyelembe véve a nagy vízi erőművek hosszú, 5-10 évet is elérő építési idejét, általában a befejezetlen műtárgyakkal, csökkentett nyomású sorban álló műtárgyak emelését és a hidraulikus blokkok üzembe helyezését tervezik, ezzel is növelve a gazdaságosságot.

A HPP-k és a PSPP-k a következőkre oszthatók:

A nyomásképzés módszere szerint, a vízerőművek hidraulikus energia felhasználásának alapdiagramjai alapján a vízerőmű épületének elhelyezése a szerkezetek részeként: vízerőmű mederépületekkel; Vízierőmű gátépületekkel; elterelő vízerőművek.

Beépített teljesítmény szerint (szivattyús tározós erőműveknél, generátoros üzemmódban): nagy teljesítményű - több mint 1000 MW, átlagos teljesítmény 30-1000 MW, kis teljesítmény - kevesebb, mint 30 MW.

Nyomás szerint (maximum): nagynyomású – több mint 300 m, közepes nyomáson – 30–50–300 m, alacsony nyomáson – 30–50 m alatt.

A folyókifolyású épületekkel rendelkező vízerőműveket általában a síkvidéki folyókon használják puha és sziklás alapokon, akár 50 m-es nyomással, és jellemző rájuk, hogy a vízerőművek épületei a nyomásfront részét képezik, és a víznyomást érzékelik. a felvízi oldal. A vízerőműi építmények komplexuma általában betonszerkezeteket foglal magában, köztük a vízerőmű épületét, a csapadékgátot és a hajózsilipet, valamint a földgátakat, amelyek a nyomásfront túlnyomó részét alkotják. A folyóvízi vízerőművek épületeit sok esetben kifolyókkal kombinálva építik. A Kijevszkaja, Kanevszkaja, Dnyeszter (Ukrajna), Pljavinszkaja (Lettország), Szaratovszkaja (Oroszország) vízerőművek és számos más vízerőmű kombinált folyókifolyási épületeinek alkalmazása lehetővé tette a beton csapadékgátak elhagyását, a homlokzat csökkentését. betonszerkezeteket, és jelentős megtakarítást érhet el. A nagyvizű folyókon, ahol az építési időszak becsült árvízhozama elérheti a 10-20 ezer m3/s-ot, jelentős mértékben befolyásolja a folyóvízi kifutó épületekkel rendelkező vízerőműi építmények általános elrendezésének megválasztását a folyó áramlási sémája az építkezés időszakában.

A vízerőmű betonszerkezeteinek elhelyezkedésétől függően a következő elrendezéseket különböztetjük meg (4.1. ábra):

Tengerparti és ártéri elrendezés.

Az ilyen elrendezéseket az jellemzi, hogy a főbb betonszerkezetek (vízierőmű épülete, kiöntő gát stb.) a mederen kívül helyezkednek el, gödrük áthidalókkal van elkerítve, és építésük során az építési költségek, beleértve az árvizeket is folyómeder mentén hajtják végre. A betonszerkezetek létesítésekor a csatornát zsákgát, leggyakrabban földes gát zárja el, és a folyó áramlását a betonszerkezeteken vezetik át. Tengerparti elrendezés esetén az áthidalók magassága kisebb, és ha a gödör olyan partszakaszon belül helyezkedik el, amelyet az építkezés ideje alatt nem önt el az árvíz, akkor egyáltalán nincs szükség áthidalók beépítésére. A part menti elrendezés jelentős hátránya, hogy nagy mennyiségű földmunkát kell végezni a gödörben, a bemeneti és kimeneti csatornákban lévő talaj feltárásához. Ártéri elrendezéssel a betonszerkezetek gödre a mederhez közelebb kerül az ártérbe, ami egyrészt a gödröt behálózó áthidalók magasságának növekedéséhez, másrészt csökkenéséhez vezet. ásatási munkák kötetében.

Csatorna elrendezés. Ezzel az elrendezéssel betonszerkezetek kerülnek a folyómederbe. Ebben az esetben a következő építési sémákat használják:

Egy gödörben, áthidalóval bekerítve, az építési költségek a bankban készült csatornán átmennek.

Két (ritkábban három) ütemben, amikor a csatorna egy részét áthidalókkal lekerítik és az I. ütem betonszerkezeteit állítják fel benne, a csatorna másik részén pedig az építési költségeket vezetik át. Az I. ütem építményeinek létesítésekor a folyófolyásokat átvezetik rajtuk, a meder másik részét áthidalókkal lekerítik és a 2. ütem betonszerkezeteit állítják fel.

Vegyes elrendezés. Ezzel az elrendezéssel a betonszerkezetek részben a csatornában és a parton (az ártéren) vagy a csatornában teljes szélességében, részben a parton (az ártéren) kerülnek elhelyezésre.

A HPP elrendezési lehetőségének megválasztását minden esetben a telephely természeti adottságai, a kedvező működési feltételek biztosítása, az építési idő csökkenése, a vízi komplexum költsége határozza meg, és műszaki-gazdasági összehasonlítás alapján történik. opciók közül.

Példaként az ábrán. A 4.2. ábra a kijevi vízerőmű elrendezését mutatja. A jobb parton elhelyezkedő betonszerkezetek a következők: folyóvízi vízerőmű épülete 20 vízszintes kapszula vízerőművel, összesen 360 MW beépített kapacitással, évi 0,64 milliárd kWh átlagos éves teljesítménnyel kombinálva felszíni kiömlőnyílások, egykamrás zsilip. A csatornát elzáró földgát és a bal parti gát összesen mintegy 54 km hosszú. A vízerőmű maximális magassága 11,8 m, a tervezett 7,6 m A vízerőmű szerkezetein áthaladó becsült maximális árvízhozam 14,8 ezer m3/s, a maximális fajlagos vízhozam a tározónál 90 m3/ s. Homokos bázis körülményei között a medervízi erőmű épületének megbízható működése érdekében szűrésgátló intézkedések vannak kialakítva, beleértve az agyagos lejtést, a vízerőmű épületének alaplemeze alatti cölöpfüggönyt, amely mögött az alvízbe vízelvezető csatlakozik. A vízerőmű üzemelése során a fenék veszélyes eróziójának, valamint az árvizek lefolyásának megakadályozására rögzítést végeztek, amely vízmedencét és 2,5-1,5 m vastag vasbeton lemezekből készült kötényt tartalmazott. sziklatöltéssel megtöltött vödör, amely eróziós tölcsér kialakulásakor megakadályozza a további eróziót.

Az épületegyüttes magában foglalja a kijevi szivattyús tározós erőművet, amely a kijevi víztározó partján, a vízerőműtől 3,5 km-re található.

A gátépületekkel rendelkező vízerőművek síkvidéki és hegyvidéki folyókra épülnek, főként 30-300 m nyomású sziklás alapokra, és jellemző rájuk, hogy a vízerőmű épülete a gát mögött található.

A nyomóvízvezetékek hossza és a vízerőmű épületének elrendezése a gát típusától, magasságától és egyéb paramétereitől, valamint a telephely természeti adottságaitól függ.

A síkvidéki folyók körülményei között a gát felőli épületes vízerőművek elrendezése hasonló a mederes épületekhez, és abban különbözik azoktól, hogy az épület előtt egy betongát található vízbevétellel és nyomással. vezetékek (állomási gát), tágulási hézaggal elválasztva a vízerőmű épületétől. Érdekes példa egy ilyen elrendezésre a Dnyeper vízierőmű (4.3. ábra).

A Dnyeper vízhozamának szezonális szabályozását biztosító, 9 km3 hasznos kapacitású tározóval rendelkező Kremenchug vízerőmű megépítése után a Dnyeper vízerőmű becsült maximális árvízhozama szabályozott áramlási körülmények között 40-ről 25,9 ezer m3-re csökkent / s, aminek köszönhetően a gát kiömlőnyílásainak (nyílásainak) egy része felszabadult, ami lehetővé tette a 888 MW összteljesítményű vízerőmű második épületének vízbevételét és az összteljesítmény növelését. a Dnyeper vízerőmű kapacitása 1595 MW. Az egyes turbinákhoz két nyíláson (vízbevezető nyíláson) keresztül jut a víz a gáton nyugvó, a vízierőmű épületétől tágulási hézaggal elválasztott két vasbeton nyomóvezetéken keresztül.

A

b V

Rizs. 4.3. Dneproges: a – terv; b, c – GES-1, illetve GES-2 turbinaterme; 1 – GES-1 épülete; 2 – gravitációs gát; 3 – GES-2 épülete; 4 – átjáró

Magasabb nyomáson, általában hegyvidéki folyók körülményei között a betongátakkal és talajanyagból készült gátas vízerőművek elrendezésének megvannak a maga sajátosságai.

A betongátakkal ellátott elrendezések általában folyásosak vagy keverednek a vízerőmű épületének gravitációs, támpilléres vagy íves gátak mögötti elhelyezésével, és jellemző rájuk a nyomás alatti vízvezetékek elhelyezkedése a gáttestben, folyásiránnyal szembeni vagy alsó oldalain (4.4. ábra). A vízierőmű-komplexum egy állomási gátat és a gát közelében vízerőmű épületét, egy átfolyó gátat és egy zsákgátat foglal magában, amelyek lehetnek betonok vagy talajanyagokból.

Szűk szakaszokon nehézségek adódnak a vízerőmű épületének és a kiöntő elhelyezésével. Ezekben az esetekben a kiöntés történhet külön a parton (pl. Chirkey vízerőmű), vagy a vízerőmű gátépületének padlózatán elhelyezett felszíni kiöntés formájában (pl. Toktogul vízerőmű). Rendkívül ritka, hogy egy vízerőmű turbinaterme a gáttestben található (például a franciaországi Monteynard vízerőmű, ahol a turbinacsarnok négy hidraulikus egységgel, összesen 320 MW teljesítménnyel egy 153 m magasságú és 210 m gerinchosszúságú íves gravitációs gát belsejében lévő üregben, valamint az alsó peremgátakon egy felszíni kiömlés). Az ilyen beépített épületek, amelyeket a betongát belsejében lévő üregben helyeznek el (lásd 4.4. ábra, d), külön csoportot alkotnak, és hagyományosan a gát felőli épületek közé sorolják őket.

A b

V
G

Rizs. 4.4. Vízierőművek elrendezései gátépületekkel és betongátakkal: a – csatorna elrendezés – Három-szurdok vízierőmű: 1 – átfolyó gát; 2 – bal- és jobbparti állomások gátak és vízerőművek épületei; 3 – hajólift; 4 – kétszálas átjáró; b – vegyes elrendezésű – Itaipu HPP: 1 – balparti gát talajanyagokból; 2 – csatorna az építési költségek áthárításához; 3 – ideiglenes kiömlés; 4 – alsó jumper; 5 – vízerőmű épülete; 6 – felső jumper; 7 és 8 – betongát; 9 – kifolyó; 10 – talajanyagokból készült jobb parti gát; c – gátépülettel rendelkező vízerőmű nyomóvízvezetékeinek elhelyezési lehetőségei; g – opció beépített épülettel

b

Rizs. 4.5. Krasznojarszki vízerőmű: a – terv; b – az állomási gát és a vízerőmű épületének keresztmetszete; 1 – vízerőmű épülete; 2 – állomás gátja; 3 – kifolyó gát; 4–7 – vakgátak; 8 – telepítési hely; 9. és 10. – upstream és downstream hajózási útvonalak; 11 – forgó szerkezet; 12 – hajó kamera; 13 – hullámvédő fal

Viszonylag széles szakaszokon az építkezés általában két ütemben történik, mindenekelőtt egy beton ömlőgát (vagy egy gát egy részének) megépítésével és az építési költségek átvezetésével a kötött mederen, majd annak elzárását követően, másodsorban a felépített kifolyó gát kiöntőnyílásain keresztül és a vízerőmű-építmények építésének befejezése.

Szűk szakaszokon az építési költségek áthárítására építési alagutat készítenek, amely üzemi körülmények között árvízi kiömlő építésére használható.

A
b

Rizs. 4.6. Chirkeyskaya HPP: a – keresztmetszet; b – terv; 1 – gát; 2 – vízfelvétel; 3 – nyomás alatti vízvezetékek; 4 – vízerőmű épülete; 5 – hozzáférési alagút; 6 – üzemi kifolyó építési alagúttal kombinálva

A viszonylag széles vonalvezetésű gátépületű vízerőművek példái a világ legnagyobb vízerőműve, a „Három-szurdok” 18,2 millió kW kapacitással (lásd 4.4. ábra, a), Itaipu vízerőmű 12,6 milliós kapacitással. kWh, (lásd a 4.4,b ábrát), Sayano-Shushenskaya HPP 6,4 millió kW teljesítményű, Krasznojarszki Erőmű 6 millió kW teljesítményű, átlagos éves teljesítménye 20,4 milliárd kWh. A krasznojarszki vízerőmű építményei között szerepel egy 1065 m hosszú és 125 m maximális magasságú gravitációs gát (4.5. ábra), amely állomás- és zsákgátakból áll, valamint egy átfolyó gát, amely biztosítja az árvíz áthaladását. 14,6 ezer m3 / s (figyelembe véve az árvíz tározóvá történő átalakulását a szint kényszerítésekor), valamint egy hajólift.

Szűk vonalvezetésű gátépülettel rendelkező vízerőműre példa az 1,0 millió kW teljesítményű Chirkey vízerőmű 333 m címerhosszú és 233 m maximális magasságú, íves gáttal és dupla vízerőművel. -hidraulikus egységek soros elrendezése az épületben (4.6. ábra). A bal parton egy 3,5 ezer m3/s-os árvíz kezelésére tervezett alagút üzemi kifolyó található.

Az 1,2 millió kW teljesítményű toktoguli vízerőműnél egy szűk vonalvezetésű gátépülettel, a vízerőmű épületében kétsoros hidraulikus blokkok elrendezésével és egy 216 m maximális magasságú gravitációs gáttal, nyomás alatti víz a vízerőmű vezetékei és egy mély kiömlő a gáttestben, a gát alsó peremén pedig egy felszíni kiömlő található (4.7. ábra).

Betongátakkal és talajanyagokkal ellátott keskeny szakaszokon szárazföldi és földalatti vízerőmű-épületekkel rendelkező konfigurációk alkalmazhatók.

A talajanyagból készült gátakkal rendelkező vízerőművek főbb elrendezését az ábra mutatja. 4.8. Ebben az esetben a vízerőmű épülete közvetlenül a gát mögött helyezkedhet el (a), vagy a leggyakrabban használt elrendezéseket szárazföldi (b) és földalatti (c) vízerőmű épülettel.

A talajanyagból készült gátakkal rendelkező vízerőművek elrendezését az árvízi áramlások átvezetésére szolgáló üzemi kiömlő utak szárazföldi elhelyezése jellemzi: nagy vízhozamú part menti felszíni kiömlés vagy alagút átfolyása. Az építési költségek áthárítására általában építési alagutakat használnak.

A vízerőművekből álló komplexumot, amely magában foglalja a vízvételt, a vízvezetékeket és a vízerőmű épületét, amely a gáton kívül épült, egy vízerőmű nyomástartó állomásának (PSU) nevezik.

A nagynyomású vízerőműre duzzasztóépülettel és talajanyagból készült gáttal példa a 2,7 millió kW teljesítményű, évi 11,2 milliárd kWh átlagos éves teljesítményű Nurek vízierőmű (4.9. ábra). . A turbinák vízellátása torony típusú vízbefogó nyílásokból nyomásalagutakon keresztül történik. A vízerőmű üzembe helyezésének felgyorsítása érdekében az első három hidraulikus blokkot csökkentett nyomáson üzemeltették, amikor a gát csak 143 méter magasra épült (300 m tervezési magassággal), amelyhez ideiglenes vízbevételt alakítottak ki. és alagutat építettek. Az építkezés ideje alatt a folyó áramlását a bal parton három építési alagutakon keresztül végezték. Az üzemidő alatti árvíz (maximális vízhozam 5,4 ezer m3/0,01%-os valószínűséggel) a harmadszintű építési alagút végszakaszához kapcsolódó alagút kiömlőn keresztül történik.

Az elterelő vízerőműveket széles nyomástartományban használják, a kis vízerőművek néhány méterétől a 2000 méteres magasságig (az ausztriai Reissek vízerőmű nyomásmagassága 1767 m), és általában hegyaljai és hegyvidéki területek.

A gravitációs elterelésű vízerőművek akkor használhatók, ha a tározóban kismértékű vízszintingadozások tapasztalhatók. Az ilyen vízi erőműveknél a víz a vízvételről egy, a part mentén húzódó elterelő csatornába (megfelelő domborzati és geológiai viszonyok mellett) vagy egy szabad áramlású terelőalagútba kerül.

A nyomásterelő vízerőműveket a tározó nagy és kisebb vízszint-ingadozásai esetén egyaránt alkalmazzák. Az ilyen vízerőműveknél a víz a vízvételről a felszínen elhelyezkedő nyomáselterelő csővezetékbe, vagy egy nyomáselterelő alagútba kerül (4.10. ábra). Az elterelő vízerőmű konstrukciói, valamint a gát-eltereléses (kombinált) konstrukciójú vízerőművek, amelyekben a nyomást gát és elterelés (lásd 2.4) hozza létre, a következők:

A fejegység, amelynek célja, hogy holtágat hozzon létre a folyóban és terelje az áramlást, valamint tisztítsa meg a vizet az üledéktől, törmeléktől, esetenként jégtől, latyaktól, gátból, kiöntőből, vízbevezetőből áll. , ülepítő medence, kimosó és jégkibocsátó szerkezetek.

Az általában hegyvidéki folyókra épült, alacsony nyomású gátakkal rendelkező fejegységek korlátozott térfogatú tározókkal rendelkeznek, ezért intézkedéseket tesznek annak megakadályozására, hogy üledékkel teljenek. Ebből a célból egy hidraulikus komplexum részeként alacsony küszöbű, kellő szélességű kiöntőfronttal ellátott, kapukkal ellátott beton ömlőgát készül, amely árvízi áramlások elhaladásakor biztosítja az üledék lemosását. Ha nagy mennyiségű lebegő üledék van a vízben, ami a hidraulikus turbinák áramlási részének gyors kopásához vezethet, ülepítő tartályokat helyeznek el kamra formájában, amelyben az áramlási sebesség csökkenésével a lebegő részecskék leülepednek. az aljára, majd eltávolítják.

A gát vak része készülhet betonból vagy talajból. A vízvételi lehetőség gáttal kombinálható vagy a parton is elhelyezhető.

A tározók általában napi szabályozást végeznek, és kis kiömlési mélység jellemzi őket, amely lehetővé teszi mind a szabad áramlást, mind a nyomáseltérítést.

A közepes és nagy nyomású gátakkal rendelkező fejegységekre jellemző a nagy tározótérfogat (a holttérfogaton belüli üledéklerakódás lehetőségével), valamint a szezonális vagy hosszú távú áramlásszabályozás során jelentős tározóleszívás. Ebben a tekintetben a vízbevételek mélyek, az elterelés pedig nyomás.

A gátak készülhetnek betonból (gravitációs, támpillér, boltív) kiöntővel és sok esetben vízierőműbe beépített vízbefogóval, valamint helyi anyagokból, ahol a kiöntő és vízbevétel a testen kívül található. a gátról.

Az elterelő vízvezetékek és az útvonaluk mentén lévő építmények (származás), amelyek vízzel látják el az állomási csomópontot, nyomás alatti (alagutak, csővezetékek) és nem nyomásos (csatornák, alagutak) csoportokra oszthatók, amelyek nyomvonala mentén kiömlők, szifonok és egyéb építmények telepíthető.

Nyomásmentes levezetés esetén az állomásegység tartalmaz egy nyomómedencét elülső kamrával, vízbeszívót, vészkiömlőt, valamint a levezetés típusától függetlenül általános szerkezeteket: turbina nyomóvíz vezetékeket, szükség esetén túlfeszültséggel. tartály, vízerőmű épülete, elvezető vízvezetékek csatorna vagy alagút formájában (nyomásos vagy szabad áramlású), elosztó berendezés.

Az állomási csomópont részeként vízierőmű-épületek szárazföldi nyílt, földalatti és ritkábban félig földalatti épületek készülnek.

A duzzasztóműves vízerőmű tipikus példája az 1,3 millió kW teljesítményű inguri vízierőmű (Grúzia) (4.11. ábra), melynek fejegysége egy 271 m magas íves gátat foglal magába árvízi kiömlővel. 1900 m3/s áramláshoz. A tározó hasznos térfogata 0,68 km3, vízelvezetési mélysége 70 m. A 450 m3/s áramlási sebességre tervezett mélyvízbeszívóból 9,5 m átmérőjű és 15,3 km hosszú terelő nyomásalagút indul. A vízerőmű állomásegysége akna típusú kiegyenlítő tartályt, pillangószelepes helyiséget, alagútturbina vízvezetékeket, földalatti vízerőmű épületét, kilépő szabad átfolyású alagutat és 3,2 km összhosszúságú csatornát tartalmaz.

Az inguri vízerőmű 409,5 m-es teljes statikus magassága a gát (226 m) és az elterelés (183,5 m) által létrehozott fejekből alakul ki. A tervezési magasság 325 m, az átlagos éves teljesítmény 5,4 milliárd kWh évente.

A vízerőmű épületeinek típusai és főbb elemei. A vízierőmű épülete olyan hidraulikus építmény, amelyben hidraulikus erőművek, elektromos, vízmechanikai, segédberendezések, vezérlőrendszerek segítségével a víz mechanikai energiáját villamos energiává alakítják, amelyet az áramrendszer a fogyasztókhoz továbbít. Ugyanakkor biztosítani kell a vízerőmű épületének megbízható működését, szilárdságát és stabilitását külső terhelések (hidrosztatikus és hidrodinamikai nyomás, szűrési nyomás, hőmérséklet, szeizmikus hatások stb.), valamint a vízből származó terhelések hatására. technológiai berendezések üzemeltetése.

A vízerőműi épületek típusát és tervezési megoldásait a vízerőművi szerkezetek és az erőművi főberendezések általános elrendezése határozza meg. A vízerőművek épületeiben a nyomástól és az üzemi feltételektől függően forgólapátos, axiális, radiális-axiális, diagonális és serleges turbinákat telepítenek.

Az épület alsó részét, ahol az áramlási út található, beleértve a spirális kamrát, szívócsövet, turbina berendezést és számos technológiai rendszert, aggregált résznek, az épület felső részét pedig a felső szerkezettel, ahol található a gépterem hidraulikus generátorokkal és daruberendezésekkel, valamint az erőátviteli transzformátorokkal, a vízbevétel daruberendezése (mederes épületekben), a szívócsövek javítószelepei és egyéb technológiai berendezések - az aggregált rész felett.

A vízerőmű épületének tervezését és méreteit tervben és magasságban, az aljzat mélységét jelentősen befolyásolja a hidraulikus egység, a spirális (turbina) kamra és a szívócső méretei, a hidraulikus turbina járókerék tengelyének mélysége. a hátsó víz szintje és a hidraulikus egységek száma. Általában két vagy több hidraulikus egységet szerelnek be egy vízerőmű épületébe (például a Saratov Vízierőmű épületében - 23 hidraulikus egység, Kanevskaya Vízerőműben - 24 hidraulikus egység), ritkán - egy hidraulikus egység, mivel a javításkor a vízerőmű teljesen leáll.

A vízerőmű épületéhez tartozik egy telepítési hely, ahol a hidraulikus egységeket telepítik és üzem közben javítják. A telepítés helyén néhány segédrendszer is található.

A jelentős hosszúságú többblokkos vízerőműépületeket tágulási hézagokkal külön szakaszokra osztják: lágy alap esetén hőmérséklet-üledékes, sziklás alap esetén hőmérsékleti. Így a Volzsszkaja vízierőmű 2530 MW teljesítményű, 22 hidraulikus egységgel rendelkező épülete 60 m hosszú szakaszokra oszlik, amelyek mindegyike két, 9,3 méteres járókerék átmérőjű forgólapátos turbinával felszerelt erőművet tartalmaz (a kialakítással). 19 m magas és 115 MW teljesítmény).

A szerelőhelyi blokkot általában szintén varrat választja el az épülettől.

A vízerőmű épületének aggregált részét jelentős masszívság jellemzi. Érzékeli a hidrosztatikus és hidrodinamikus nyomást az áramlási részben, a berendezések és a rájuk húzódó épületszerkezetek terheléseit és továbbítja az alapra. A geológiai adottságok jelentősen befolyásolják az összesített épületrész kialakítását. Tehát egy sziklás alappal lényegesen könnyebb. Az aggregált épületrészben a műszaki vízellátás, az áramlási út elvezetése, az épület vízelvezetése stb.

Az aggregált rész kialakítása a vízerőmű épületének típusától függ.

A vízerőművek típusai szerint a következők vannak:

Folyóvízi erőművek épületei, amelyek a nyomásfront részét képezik, és a nyomást a felvízi oldalról érzékelik. Az 50 m-es magasságig terjedő lefutású épületekben forgólapátos turbinák, 30 m-nél nagyobb fejmagasságnál pedig radiális-axiális turbinák is használhatók.

Gátépületek, amelyek egy gát mögött helyezkednek el, amely a felvízi oldalról kap nyomást. A vízellátást turbinák vízvezetékei végzik. A 30-300 m magasságú gátépületekben főként radiális-axiális turbinákat, valamint bizonyos körülmények között nagynyomású forgólapátos turbinákat alkalmaznak (például az orliki vízerőműben, amelynek nyomástartománya kb. 45–71 m, egységteljesítménye 90 MW) és átlósan (például a Zeya vízerőmű 78,5–97 m nyomástartománnyal és 215 MW egységteljesítménnyel).

A vízerőművek gátjaiban és elterelési rendszereiben használt szárazföldi épületek gyakorlatilag nem különböznek a gát közelében lévő épületektől.

A föld alatti épületek, amelyeket a vízerőművek gátjaiban és elterelési rendszereiben is használnak, kimeneti alagutak (nyomásos vagy nem nyomású) vannak. A magas emelésű terelő vízerőművek épületeiben 600 m-es magasságig radiális-axiális turbinákat, 500 m-es és magasabb magasságtól kezdődő kanál turbinákat használnak. A fenti épülettípusok mindegyikét vízerőművekben és szivattyús tározós erőművekben egyaránt használják.

A vízierőmű-épületek összesített részének fő diagramjait (kivéve a földalatti vízerőművek épületeit) az ábra mutatja be. 4.12. Az I. és II. ábra egy alacsony nyomású folyóvízi vízerőmű épület aggregált részeit mutatja függőleges hidraulikus egységekkel és íves szívócsövekkel, nem kombinált, illetve kombinált típusú mély kiömlő vezetékekkel, a IV. és V. mutasson vízszintes és ferde hidraulikus egységeket kombinált típusú felületi kiömléssel.

A III. ábra egy kör keresztmetszetű, fémturbinás (spirál)kamrás vízerőmű gát- vagy terelőépületének összesített részét mutatja.

A VII. ábra egy elterelő vízerőmű aggregált részét mutatja kis teljesítményű, függőleges kúpos és harang alakú szívócsöveket alkalmazó hidraulikus egységekkel. Ebben az esetben téglalap keresztmetszetű vízelvezető csatorna készül a víz elvezetésére.

A VI. ábra egy kanál (aktív) hidraulikus turbinákkal rendelkező elterelő vízerőmű aggregált részét mutatja, amelyet a hagyományos turbinakamrák és szívócsövek hiánya különböztet meg, aminek köszönhetően az aggregált rész jelentősen leegyszerűsödik.

A vízerőmű épület szuperaggregátum részének paraméterei a felépítmény kialakításától és méreteitől függenek.

A vízerőmű épületén és telepítési helyén belül zárt felső szerkezettel, magas gépházzal, a főberendezések üzemeltetéséhez, telepítéséhez és javításához a legkedvezőbb feltételek biztosítottak különböző éghajlati viszonyok között. Ebben az esetben a turbinacsarnok magasságát és szélességét mind a berendezések elhelyezésének körülményei határozzák meg, mind a turbinacsarnok darukkal történő szállítása az egységblokkhoz vagy a telepítési helyre a fő berendezés telepítése vagy javítása során.

A felső szerkezet általában egy oszloprendszer formájú tartókeretből áll, amelyen darugerendák és födémtartók, falak, födémek és padlótetők támaszkodnak.

A legtöbb vízerőmű épülete magas turbinacsarnokkal van felszerelve (4.13 – 4.15. ábra).

A vízerőmű épületén és a telepítési helyen belüli, lesüllyesztett gépházas, félig nyitott típusú felső szerkezettel a fő berendezés a gépházban található, kivéve az azon kívül található nagy teherbírású fődarut. A beszerelés és javítás során a hidraulikus egységek össze- és szétszerelése az egyes hidraulikus egységek feletti levehető mennyezeten keresztül történik (levehető burkolatok formájában), külső portáldaru segítségével. A nagy vízierőműveknél a legtöbb esetben csökkentett emelőképességű darut szerelnek be süllyesztett gépterembe, melynek segítségével a fődaru használatát nem igénylő szerelési és javítási munkákat végeznek (4.16. ábra). - 4,18).

Nyitott típusú, turbinás helyiség nélküli felső szerkezetben a hidrogenerátor levehető burkolat alatt, a berendezés többi része a vízerőmű épületrészének és a telepítési helynek a technológiai helyiségeiben található. A szerelési és javítási munkákat külső daru segítségével végezzük. Tekintettel az egyre bonyolultabb működési feltételekre, a hidraulikus egységek telepítésére és javítására, az ilyen típusú felső szerkezeteket rendkívül ritkán használják.

Folyóvízi erőművek épületei(4.19. ábra). A folyóvízi erőmű épületei ugyanolyan terhelésnek vannak kitéve, mint a betongátak, és ugyanazok a szilárdsági, stabilitási, szilárdsági, szilárdsági, alapszinti szűrési feltételek, amelyeket az épület megfelelő méretei biztosítanak, anti -a bázisban szűrő és vízelvezető berendezések. A folyómederű épületek nem kombinált és kifolyóval kombinált épületekre vannak osztva.

Tekintettel arra, hogy a nem kombinált és különösen kombinált épületből a kimeneti csatornába belépő áramlás többlet mozgási energiával rendelkezik, a kivezető csatornában rögzítést végeznek az erózió megelőzésére (lásd 4.2. ábra).

Rizs. 4.17. A Kijevi Vízerőmű vízszintes kapszulahidraulikus egységeivel ellátott folyómederű kiömlőépület: a – keresztmetszet; b – gépház; 1 – portáldaru; 2 – kapszula hidraulikus egység; 3 – a szeméttároló rács hornya

A vízerőmű épületének a szomszédos földgáttal vagy a parttal való összekapcsolása támfalak (gravitációs, sarok-, támpillérek, cellás és egyéb típusok) formájában történik.

Függőleges hidraulikus egységekkel nem kombinált futóépületeknél az áramlási rész vízbevezetőt, döntően T-szelvényű spirális kamrát és szívócsövet tartalmaz, amelyek méretei határozzák meg a vízvezeték méreteit. egységblokk. Ebben az esetben a forgólapátos turbinás blokk szélessége a turbina járókerék átmérőjének (D1) 2,6-3,2-szerese lehet. A vízbevétel méreteit az ULV alatti szükséges mélység, a kedvező hidraulikus feltételek biztosítása a bemenetnél és a spirálkamrával való összekapcsoláskor, a rácsokon megengedett áramlási sebességek (általában 0,8-1,2 m/s), a vízbevezetések elhelyezése határozza meg. a rács, vészjavító és javító szelepek , amelyek hornyai kombinálhatók a rács hornyaival. A vízbevezetés bemeneti szakaszán általában egy bemeneti falú aljzat készül, amely biztosítja a zökkenőmentes vízellátást.

A vízerőmű épületének süllyesztése az alsó szint alá függ a járókerék tengelyének szükséges mélységétől (szívómagasság) és a szívócső méreteitől, valamint az alapozás műszaki és geológiai adottságaitól.

A fő fellépő transzformátorok a mennyezetre vannak felszerelve a feldolgozó helyiségek felett, az alsó oldalon.

Kombinált típusú folyóépületek, amelyekben a turbina vezetékek mellett kiömlőnyílások is találhatók, a szívócsövek felett a spirális kamra alatt elhelyezett alsó kiömlőnyílásokkal - Volgograd, Novoszibirszk, Kahovskaya vízerőművek (4.19,b ábra);

• turbinás vízvezetékek alsó kiömlőnyílásaival és nagy vízbevételével - Cseboksary, Golovnaya vízerőmű (lásd 4.13. ábra);
• a spirális kamra felett (közötte és a generátor között) elhelyezkedő mély kiömlőnyílásokkal - Irkutszk, Szaratov, Dubossary vízerőművek (lásd 4.16. ábra);
• vízfolyások függőleges hidraulikus egységekkel - Pavlovskaya, Plyavinskaya (lásd 4.14. ábra), Dnyeszter vízerőmű;
• vízszintes hidraulikus egységekkel ellátott kiömlések - Kijev, Kanevszkaja vízierőművek (lásd 4.17. ábra);
• bikafejek hidraulikus egységek elhelyezésével a kifolyó gát fejeiben - Ortochalskaya (Grúzia), Wells (USA).

A kombinált típusú épületek lehetővé teszik az átfolyó gátak hosszának jelentős csökkentését vagy teljes megszüntetését, ami különösen fontos a vízerőművek puha alapokra történő építésénél, biztosítva az építési költségek csökkentését. Így a novoszibirszki vízerőműben a kifolyó gát hosszát 50%-kal csökkentették. Az irkutszki, a pavlovszki, a pljavinszkaja és a dnyeszteri vízerőművekben a vízerőmű épületének kifolyóinak kapacitása biztosítja a számított árvíz átfolyását átfolyó gátak nélkül. A kombinált vízerőművek épületeiben a vízbevétel magában foglalja a turbinás vízvételt és a kiömlők vízbevételi részét.

Az ilyen épületek hátrányai közé tartozik a tervezés bonyolultsága, a jelentős további hidrodinamikai terhelések a kiömlések üzemeltetése során, valamint az üzemeltetési feltételek bonyolultsága.

Az alacsony magasságú (25 m-ig) vízszintes kapszula egységekkel kombinált épületekben a spirális kamra hiánya és az egyenes tengelyű kúpos szívócső használata miatt az adalékanyag szélességének jelentős csökkenése blokk és az épület aljzatának mélységének növelése érhető el. Ezen túlmenően az áramlási út geometriájának és hidraulikus feltételeinek javítása, beleértve a bonyolult konfigurációjú spirális kamra nélküli táprészt és az ívelt szívócső cseréje egy egyenes-axiális kúposra, amely nagyobb energiateljesítményű, lehetővé teszi a nyomásveszteség, 20-30% -kal növeli a vízszintes egység áteresztőképességét, és ennek megfelelően azonos teljesítmény mellett csökkenti a járókerék átmérőjét. Általánosságban elmondható, hogy a vízszintes kapszulaegységek használata a függőlegesekhez képest akár 35%-kal is csökkenti az aggregált egység szélességét és növeli a hatékonyságot. 2-4%-kal.

Rizs. 4.19. Folyómeder épületek. Keresztmetszetek és kilátások a folyásirány felől: a – Kremencsug és b – Kakhovskaya vízerőmű: 1 – alaplemez; 2 – fém nyelv; 3 – alsó kiömlőnyílás

A felszíni kiömlőnyílás kedvező feltételeket biztosít az árvíz áthaladásához, és sok esetben lehetővé teszi a kiömlő gát építésének elhagyását. Az ilyen épületekben az épület áramlási részében a felvízi oldalon egy fémkapszulát helyeznek el, amelyben egy hidrogéngenerátor található. A kapszulához való hozzáférés a függőleges bika speciális üregein keresztül történik. A hidraulikus egység felszerelése és szétszerelése egy felső daruval történik, amely a gépteremben található a kiömlőnyílás alatt, és egy külső portáldaruval, a kiöntési küszöbben levehető fedelű nyílásokon keresztül (lásd 4.17. ábra).

Számos kis vízerőműnél a generátort nyitottan helyezik el a turbinakamrában, a hidraulikus egység tengelye ferde, és a generátor alatt áthaladó vezetéken keresztül jut a víz a turbinához (lásd 4.12. ábra, V. ábra). )

A bika típusú futóépületek rendkívül ritkán használatosak, főként a nagy mennyiségű hordalékot szállító folyókon, amelyek kedvező feltételeket biztosítanak a jég, hordalék és árvíz áthaladásához a vízelvezető nyílásokon. A 870 MW teljesítményű, 30 m-es magasságú Wells bullhead vízierőműben (USA) 10 hidraulikus egység van beépítve a gát fejeibe, a becsült árvízhozam 33,4 ezer m3 / s. Az ilyen vízerőművek hátrányai közé tartozik a közös turbinatér hiánya, a technológiai kommunikáció meghosszabbodása és általában az üzemi feltételek bonyolultsága.

Vízierőmű gát épületei. A vízerőmű épületeiben a gát közelében a víz a turbinák vízvezetékein (fém vagy acél vasbeton) keresztül jut a turbinákhoz, amelyek elsősorban a testben vagy a betongátak alsó peremén haladnak át, a vízbevétel a felsőn található. gátak széle, a vízerőmű épülete közvetlenül a gát mellett, és egy különálló varrat (lásd 4.3., 4.5–4.7. ábra). Egyenes alaprajzú gátakkal a vízerőmű épülete is egyenes vonalú, íves vagy íves gravitációs gátak mögött a vízerőmű épülete a körvonalnak megfelelő ív mentén egyenes vagy íves körvonalú lehet. a gát alsó széléről.

A turbina vízvezetékéből a spirálkamrába történő zökkenőmentes vízellátás érdekében a vízvezetéknek általában egy (4–6)D 1 hosszúságú vízszintes szakaszát építik be elé, amelyen belül a technológiai helyiségek vannak elrendezve. a felső emeleten elhelyezett lépcsős transzformátorok.

A helyi anyagokból készült gátaknál a víz a gáttesten áthaladó vagy azt megkerülő turbinavezetékeken keresztül, alagutak vagy nyitott vezetékek formájában jut el a turbinákhoz, külön vízbevétellel a felvízben és a vízerőmű épületében. a gáttól bizonyos távolságra található.

A mederes épületekkel ellentétben a gátépületek nem érzékelik a felvízi víz nyomását, a turbina vízvezetékein keresztül rájuk továbbított nyomás kicsi, ami az épületszerkezetet könnyebbé teszi.

Az ilyen épületek spirális kamrái kör keresztmetszetűek és fémből vagy acél erősítésű betonból készülnek fémburkolattal.

A függőleges radiális-axiális (vagy diagonális) hidraulikus turbinákkal ellátott aggregátum blokk szélességét a turbina (spirál) kamra mérete határozza meg, és legalább 4D 1 (járókerék átmérők).

A gátépítés tipikus példája a krasznojarszki vízerőmű épülete, melynek teljes hossza 428,5 m a telepítési hellyel együtt, ahol 12 db 6 millió kW összteljesítményű hidraulikus blokk került beépítésre (lásd 4.5. ábra). Az állógáton 24 db vízbevezető nyílás található. Az egység vízellátása két, 7,5 m átmérőjű acél vasbeton vízvezetéken keresztül történik.

A szűk szorosba épített íves gáttal rendelkező Chirkey vízerőműnél a gátépület hosszának csökkentését hidraulikus egységek kétsoros elrendezésével érik el (lásd 4.6. ábra). Mindkét turbinacsarnokot egy-egy felső daru szolgálja ki, amelyet az egyik turbinacsarnokból a másikba szállítanak a darupályákon a telepítés helyén. A szívócsövek két szinten történő elhelyezése a vízerőmű épületének további mélyítéséhez vezet.

Ha a vízerőmű építményei keskeny szurdokban helyezkednek el, ahol nehéz parti kiömléseket megvalósítani, a kiömlések áthaladnak a gát testén, annak alsó peremén és az épület tetején. Ez az elrendezés a Toktogul Erőműben történt, az erőmű épületében kétsoros blokkok elrendezéssel (lásd 4.7. ábra). Ebben az esetben a lépcsős transzformátorokat beltérben helyezik el. Ezzel az elrendezéssel a kiömlőnyíláson áthaladó áramlást egy ugródeszka távolítja el jelentős távolságra a vízerőmű épületétől, és az energia elsősorban az áramlás levegőztetése révén nyelődik el.

A helyi anyagokból készült gát mögött, alagutakon keresztül történő vízellátással kialakított gátépület tipikus példája a Nureki vízierőmű épülete (lásd 4.9., 4.18. ábra). A vízerőmű épületében 9 db, egyenként 300 MW teljesítményű blokk található, amelyek maximális magassága 275 m. A vizet három, 9 m átmérőjű alagúton keresztül szállítják, amelyek mindegyike 3 turbinás vízvezetékre van osztva. Az épület süllyesztett turbinacsarnokkal van kialakítva, levehető burkolatokkal a mennyezetben a hidraulikus egységek és a telepítőplatform felett. A turbinatérben és a szeleptérben a berendezések karbantartására és javítására felső darukat szerelnek fel, a hidraulikus egység és a golyóscsap felszereléséhez és teljes szétszereléséhez pedig portáldarut használnak.

Elterelő vízerőművek épületei radiális-axiális turbinákkal gyakorlatilag nem különböznek a gátépületektől. A kanalas turbinák beépítésekor megváltozik a vízierőmű épületének aggregált részének kialakítása. A turbinakamra helyett fémház formájában nyomáselosztó csővezetéket készítenek, amelyre áramlásszabályozó mechanizmusokkal ellátott turbina fúvókákat szerelnek fel, és a turbinából nem nyomó tálcán keresztül távozik a víz. A hidraulikus turbina teljesítményétől és a fúvókák számától függően a hidraulikus egység tengelye függőlegesen vagy vízszintesen is elhelyezhető. Tekintettel arra, hogy a serleges turbinák járókereke az alsó szakasz maximális szintje felett helyezkedik el, beépítésük jelentősen csökkenti az épület mélységét.

A nagynyomású elterelő vízerőművek épületeiben, nagy hosszúságú vagy elágazó nyomású vízvezetékekkel, a turbinák elé nyomástól és átmérőtől függően tárcsás vagy golyós szelepek vannak beépítve (600 m feletti nyomás esetén csak golyós) szelepek), amelyek lehetővé teszik a csővezetékek elzárását és a hidraulikus egység vészhelyzetben történő leállítását a vezetőlapát meghibásodása esetén, valamint normál működés és javítási munkák során.

A közelmúltban az előturbinás szelepek helyett beépített gyűrűs szelepeket használnak, amelyeket az állórész oszlopok és a vezetőlapátok közé helyeznek, ami lehetővé teszi az épület méreteinek, a berendezés súlyának és költségének csökkentését.

Földalatti vízerőművek épületei. Az elmúlt évtizedekben elterjedt a földalatti vízerőmű-épületek építése. Ezek közül a legnagyobbak Kanadában épültek: Churchill-vízesés 5225 MW kapacitással 320 m-es magassággal, Mika - 2610 MW 183 m-es magassággal Az Inguri vízierőmű 1300 MW kapacitással Georgiában ( 4.20. ábra), Verkhnetulomskaya - 248 MW és Ust-Hantayskaya - 441 MW Oroszországban stb. A földalatti épületekben az építési munkák nem függenek az éghajlati viszonyoktól, ami fontos az északi régiókban, ahol kemény tél vagy a trópusokon építenek hosszú esős évszak. A földalatti épületeket olyan esetekben is alkalmazzák, amikor a szurdokban uralkodó kedvezőtlen természeti viszonyok (meredek földcsuszamlásveszélyes lejtők, magas vízállások árvizek áthaladásakor), valamint a turbina járókerék tengelyének nagy mélysége a hátsó vízszint alatt. , a nyitott épületek építése a part menti lejtők instabilitásához, a munka mennyiségének meredek növekedéséhez vezethet.

A földalatti épületek hátrányai közé tartozik: kedvezőtlen mérnöki és földtani viszonyok esetén a földalatti munka jelentős bonyolítása; az üzemi feltételek bonyolultsága a technológiai kommunikáció meghosszabbodása, bonyolultabb energiaellátási sémák miatt; a saját szükségletekre fordított energiaköltségek növekedése, amelyet a helyiségek állandó szellőztetése, világítása stb.

A földalatti vízerőművek épületeinek méretei és elrendezése elsősorban a hidraulikus, villamos és hidromechanikai berendezések paramétereitől és elhelyezésétől függ. Nagy vízerőműveknél, ahol a turbinacsarnok üzemi mérete eléri a nagy méreteket (30 m-ig vagy annál nagyobb fesztáv), a fő hidraulikus erőműveket általában a turbinacsarnokban helyezik el, amelyet felső darukkal látnak el, és - a turbina szelepek a turbinacsarnoktól bizonyos távolságra található külön helyiségben vannak felszerelve. A hosszú kifolyó alagutaknál az alsó javítókapuk és a szívócsövek elzárására szolgáló szervizmechanizmusaik szintén külön helyiségben találhatók. Ha nagy számú egység van, akkor több kiömlő alagutat kell beépíteni, leggyakrabban szabad áramlású vagy nyomású (nagy ingadozásokkal a végvízszintben) kiegyenlítő tartállyal. Azon rövid alagutak esetében, amelyek az egyes egységekből külön-külön vezetik le a vizet, az alagutak kijárati portáljaiban lefelé irányuló kapuk vannak beépítve.

A földalatti vízerőművek épületeinek elrendezését meghatározó egyik fontos tényező a fő emelőtranszformátorok elhelyezésének megválasztása: külön földalatti helyiségben (Kariba HPP Zimbabwében, Yali HPP Vietnamban), kibővített földalatti turbinacsarnokban. (I. és II. időpont Ausztráliában), nyitott a föld felszínén kültéri kapcsolóberendezések telephelyein (Borisoglebskaya, Ingurskaya).

A transzformátorok nyílt elrendezését elsősorban akkor alkalmazzák, ha a földalatti épület sekélyen (200-300 m mélységben) található, és ha a telephely domborzati és geológiai adottságai kedvezőek. Ebben az esetben a jelentős hosszúságú áramvezetőket a generátoroktól a transzformátorokig speciális galériákban és aknákban helyezik el, speciális hőelvonási intézkedésekkel a vezetők nagy hőleadása miatt.

A föld alatti főtranszformátorokból a kültéri kapcsolóberendezésekbe és a zárt kapcsolóberendezésekbe történő villamosenergia-átvitel 110-500 kV feszültségen történik olajjal töltött kábelekkel, speciális hőelvonási intézkedésekkel, és mostanában gázzal is. -szigetelt vezetékek.

A földalatti épületekben telepítőplatformokat biztosítanak, amelyek a legtöbb esetben a turbinacsarnok folytatása, általában a végén találhatók, és szállítóalagutak és rakományaknák segítségével csatlakoznak a föld felszínéhez.

A vízi erőmű épületének földalatti helyiségeinek hőelvezetésére és szellőztetésére ventilátorokat és légkondicionálókat szerelnek fel.

A turbinacsarnokok burkolatainak kialakítása a mérnöki és geológiai feltételektől függ. A legtöbb turbinacsarnokban a teherhordó boltozat kör alakú, a lábujjaknál a vasbeton bélés vastagságának növelésével készül. Megfelelően erős kőzetekben a falakat szórt betonnal rögzítik, a kevésbé erős kőzetekben pedig legfeljebb 0,5 m vastag összefüggő beton- vagy vasbeton burkolatot horgonyos megerősítéssel, a legyengült kőzetek területén - erősítő cementtel, és bizonyos esetekben vízelvezetési intézkedéseket is biztosítanak.

Az Inguri vízi erőmű 145,5 m hosszú, 21,2 m fesztávú, 53,7 m kitörési magasságú földalatti épületében 5 db hidraulikus blokk került beépítésre. A blokkok vízellátását a blokkok hossztengelyéhez képest szögben elhelyezett, síkban elhelyezett turbina vízvezetékek biztosítják, amelyek lehetővé tették az előturbina szelepek elhelyezését a turbinacsarnokon belül, gyakorlatilag a fesztávolság növelése nélkül (lásd 4.20. ábra). . A vizet nyomás alatti alagúton vezetik ki.

Félig földalatti vízerőművek épületei. Kedvező mérnökgeológiai és domborzati viszonyok mellett, a hátsó vízszint nagy ingadozása mellett félig földalatti, ároknyílásokban elhelyezkedő épületek, valamint a turbinacsarnokok felső szerkezetei a föld felszínére építhetők. A félig földalatti épületek megoldása egy vagy több blokk külön aknákba helyezésével lehetséges, amelyek fölött a földfelszínen a turbinacsarnok felső szerkezete kerül felállításra, mint a Dnyeszter szivattyús tározós erőműben.

A Viljuszkaja vízierőmű 648 MW teljesítményű, 60 m mély árokásásban épített félig földalatti épülete teljes egészében a föld felszíne alatt helyezkedik el (4.21. ábra).

Kis vízierőművek épületei. A kis vízerőművek közé általában 10-30 MW teljesítményig terjedő vízerőművek tartoznak. A nagy folyók vízenergia-forrásainak felhasználásával a közepes és nagy vízerőművekben, amelyek a legtöbb esetben nagy tározók létrehozását teszik szükségessé, és integrált energiarendszerekben működnek, a kis vízerőművek széles körben kifejlődnek a világon. Az ilyen vízerőművek kihasználják a kis folyók, mellékfolyók és vízelvezető csatornák vízenergia-potenciálját, és rendkívül korlátozott hatást gyakorolnak a környezetre. Elláthatják a villamos energiát az elektromos hálózatba, vagy egy meghatározott fogyasztó számára dolgozhatnak, ami különösen fontos a távoli területeken, ahol nincs fejlett villamosenergia-átviteli hálózat.

A kis vízerőműveket, akárcsak a nagyokat, vízi erőművekre osztják folyóvízi és gátépületekkel, valamint elterelő épületekkel.

Kis vízerőműveknél az épületek szerkezetének egyszerűsítésére függőleges hidraulikus egységek beépítésével egyenes tengelyű kúpos szívócsövek használhatók; vízszintes egységek, beleértve a kapszulaegységeket, valamint a blokk ferde tengelyű egységei (lásd 1. 4.12, IV., V., VII. diagram) széles körben használatosak.

A 283. oldalon (fotó) és az ábrán. A 4.22. ábra az elterelő vízerőműveket mutatja - Tereblya-Rikskaya 27 MW kapacitással 215 m-es magassággal és Egorlykskaya 30 MW kapacitással 32 m-es magassággal.

A vízenergia a mozgó víz energiáját felhasználva termel villamos energiát. Az általában dombokról és hegyekről származó esők és olvadó hó patakokat és folyókat hoz létre, amelyek végül az óceánba ömlenek. Ennek a mozgó víznek az energiája jelentős lehet (a raftingból ismert).

Ezt az energiát évszázadok óta használják. Az ókori görögök vízkerekekkel őrölték lisztté a búzát. Folyóba helyezve a kerék víz hatására forog. A folyó mozgási energiája forgatja a kereket, és mechanikai energiává alakul, amely meghajtja a malmot.

Vízenergia fejlesztés

A 19. század végén a vízenergia vált a villamosenergia-termelés forrásává. Az első vízierőművet 1879-ben építették a Niagara-vízesésben. 1881-ben a Niagara-vízesés városának utcai lámpáit vízierőművel működtették. 1882-ben kezdte meg működését a világ első vízi erőműve (HPP) az Egyesült Államokban a wisconsini Appletonban. Valójában a vízerőművek és a széntüzelésű erőművek hasonló módon termelnek áramot. Mindketten egy turbinának nevezett propellerrel kapcsolják be, amely aztán átfordul egy tengelyen, és megpörgeti az elektromos generátort, amely elektromosságot termel. A széntüzelésű erőművek gőzt használnak a turbinalapátok forgatásához, míg a vízerőművek hulló vizet használnak – az eredmények ugyanazok.

A világ termeli a világ elektromos áramának mintegy 24 százalékát, így több mint 1 milliárd embert lát el energiával. A World Renewable Energy Laboratory adatai szerint a világ vízerőművei összesen 675 000 megawatt teljesítményűek, ami 3,6 milliárd hordó olajnak felel meg.

Hogyan nyernek áramot a vízből?

A vízerőművek vízből állítanak elő villamos energiát víz felhasználásával. Egy tipikus vízerőmű három részből álló rendszer:

A gát mögötti víz átfolyik a gáton, és a légcsavart a turbinában tolja, forgatva azt. A turbina egy generátort forgat, hogy áramot termeljen. A termelhető villamos energia mennyisége attól függ, hogy mennyi víz áramlik át a rendszeren. A villamos energia közös villamosenergia-hálózaton keresztül továbbítható a gyárakhoz és a vállalkozásokhoz.

Vízierőművek adják a világ villamosenergia-termelésének csaknem egyötödét. Kína, Kanada, Brazília, az Amerikai Egyesült Államok és Oroszország az öt legnagyobb vízenergia-termelő. A világ egyik legnagyobb vízerőműve a kínai Jangce folyó három-szurdoka. A gát 2,3 km széles és 185 méter magas.

A vízenergia ma a legolcsóbb módja az áramtermelésnek. Ugyanis a gát megépítése és a berendezések felszerelése után az energiaforrás - a folyóvíz - ingyenes. Tiszta üzemanyag forrása, évente hóból és csapadékból megújul.

A vízerőmű által termelt villamos energia mennyisége két tényezőtől függ:

1. Vízesés magassága: minél magasabbról esik a víz, annál több energiája van. Általában a vízesés távolsága a gát méretétől függ. Minél magasabbak a gátak, annál mélyebbre esik a víz, és annál több energiája van. A tudósok szerint a zuhanó víz ereje „arányos” a zuhanás távolságával.
2. A lehulló víz mennyisége. A turbinán átfolyó több víz több energiát termel. A turbinában lévő víz mennyisége a folyón lefolyó víz mennyiségétől függ. A nagyobb folyókban több víz folyik, és több energiát tudnak termelni.

A vízenergia-termelés erősen szabályozott, lehetővé téve az üzemeltetők számára, hogy szabályozzák a víz áramlását egy turbinán keresztül, hogy igény szerint áramot termeljenek. Ezenkívül a mesterséges víztározók használhatók kikapcsolódásra, úszásra vagy evezésre.

A folyók duzzasztása azonban elpusztíthatja vagy megzavarhatja a vadon élő állatokat és más természeti erőforrásokat. Előfordulhat, hogy egyes halfajok, például a lazac ívási útvonalai elzáródnak. A hidroelektromos gátak alacsony oldott oxigénszintet is okozhatnak a vízben, ami káros a folyók életére.

A vízerőmű olyan vízerőmű, amely a vízáramlás energiáját elektromos árammá alakítja. A lapátokra eső víz áramlása megforgatja a turbinákat, amelyek viszont generátorokat hajtanak meg, amelyek a mechanikai energiát elektromos energiává alakítják át. A vízerőműveket folyómedrekre építik, és általában gátak és tározók épülnek.

Működés elve

A vízerőművek működésének alapja a lehulló víz energiája. A szintkülönbség miatt a folyóvíz folyamatos áramlást képez a forrástól a torkolatig. A gát szinte minden vízi erőmű szerves része, gátolja a víz mozgását a mederben. A gát előtt tározó képződik, amely előtte és utána jelentős vízszintkülönbséget hoz létre.

A felső és alsó vízszintet medencének, a köztük lévő különbséget pedig esési magasságnak vagy nyomásnak nevezzük. A működés elve meglehetősen egyszerű. Az alsó ágra egy turbina van felszerelve, amelynek lapátjaira irányítják a felfelé irányuló áramlást. A lehulló vízáram mozgásba hozza a turbinát, és mechanikus kapcsolaton keresztül megforgatja egy elektromos generátor forgórészét. Minél nagyobb a nyomás és a turbinákon áthaladó víz mennyisége, annál nagyobb a vízerőmű teljesítménye. A hatékonyság körülbelül 85%.

Sajátosságok

A vízerőművek hatékony energiatermelésének három tényezője van:

• Egész évben garantált vízellátás.
• Kedvező terep. A kanyonok és cseppek jelenléte hozzájárul a hidraulikus konstrukcióhoz.
• A folyó nagyobb lejtője.

A vízerőmű működésének számos, köztük összehasonlító jellemzője van:

• A megtermelt villamos energia költsége lényegesen alacsonyabb, mint más típusú erőműveknél.
• Megújuló energiaforrás.
• Attól függően, hogy egy vízerőműnek mennyi energiát kell termelnie, a generátorai gyorsan be- és kikapcsolhatók.
• Más típusú erőművekhez képest a vízerőművek sokkal kisebb hatással vannak a levegő környezetére.
• A vízerőművek alapvetően a fogyasztóktól távoli objektumok.
• A vízerőművek építése nagyon tőkeigényes.
• A víztározók nagy területeket foglalnak el.
• A gátak és tározók építése számos halfaj számára elzárja az ívóhelyek felé vezető utat, ami radikálisan megváltoztatja a halászat jellegét. De ugyanakkor magában a tározóban is halgazdaságok létesülnek, és a halállomány növekszik.

Fajták

A vízerőműveket az épített szerkezetek jellege szerint osztják fel:

• A gát alapú vízerőművek a világ leggyakoribb állomásai, amelyekben a nyomást egy gát hozza létre. Túlnyomóan enyhe lejtős folyókra épülnek. A nagy nyomás megteremtése érdekében nagy területeket öntenek el a tározók alatt.
• Az elterelő állomások nagy lejtésű hegyi folyókra épített állomások. A szükséges nyomás viszonylag kis vízhozamú bypass (elterelő) csatornákban jön létre. A vízbevezetőn átfolyó folyó egy része egy csővezetékbe van irányítva, amelyben nyomás keletkezik, amely meghajtja a turbinát.
• Szivattyús tárolóállomások. Segítenek az energiarendszernek megbirkózni a csúcsterhelésekkel. Az ilyen állomások hidraulikus egységei szivattyús és generátor üzemmódban is működhetnek. Két különböző szinteken lévő tartályból állnak, amelyeket egy csővezeték köt össze, benne hidraulikus egységgel. Nagy terhelés esetén a víz a felső tartályból az alsóba távozik, ami forgatja a turbinát és áramot termel. Ha alacsony a kereslet, a vizet visszaszivattyúzzák az alacsony tárolóhelyről a magasabb tárolóba.

Oroszország vízenergia

Ma Oroszországban 102 vízerőműben összesen több mint 100 MW villamos energiát termelnek. Az orosz vízerőművek összes hidraulikus blokkjának teljes kapacitása körülbelül 45 millió kW, ami a világ ötödik helyének felel meg. A vízerőművek részesedése az Oroszországban megtermelt teljes villamosenergia-mennyiségből 21% - 165 milliárd kWh/év, ami egyben a világ 5. helyének is megfelel. A potenciális vízenergia-források számát tekintve Oroszország Kína után a második helyen áll 852 milliárd kWh-s mutatójával, fejlettségük azonban csak 20%, ami jelentősen elmarad a világ szinte összes országától, beleértve a fejlődő országokat is. A vízi potenciál kihasználása és az orosz energia fejlesztése érdekében 2004-ben létrehozták a Szövetségi Programot a működő vízerőművek megbízható működésének, a meglévő építési projektek befejezésének, valamint az új állomások tervezésének és építésének biztosítására.

A legnagyobb oroszországi vízerőművek listája

• Krasznojarszk vízerőmű - Divnogorsk, a Jenyiszej folyón.
• Bratsk vízerőmű - Bratsk, r. Angara.
• Uszt-Ilimszkaja - Uszt-Ilimszk, r. Angara.
• Sayano-Shushenskaya vízerőmű - Sayanogorsk.
• A Boguchanskaya vízerőmű a folyón található. Angara.
• Zhigulevskaya HPP - Zhigulevsk, r. Volga.
• Volzhskaya vízerőmű - Volzhsky, Volgograd régió, Volga folyó.
• Cheboksary - Novocheboksarsk, Volga folyó.
• Bureyskaya vízerőmű - falu. Talakan, Bureya folyó.
• Nyizsnekamszki vízerőmű - Chelny, r. Kama.
• Votkinszkaja – Csajkovszkij, r. Kama.
• Chirkeyskaya folyó. Sulak.
• Zagorskaya PSPP - folyó. Cunha.
• Zeyskaya - Zeya városa, r. Zeya.
• Szaratov vízerőmű - folyó. Volga.

Volzsszkaja HPP

A múltban a sztálingrádi és a volgográdi vízerőművek, ma pedig a Volzsszkij azonos nevű városában, a Volga folyó mellett található Volzsszkaja közepes nyomású folyami állomás. Ma Európa legnagyobb vízerőműveként tartják számon. A hidraulikus blokkok száma 22 db, elektromos teljesítménye 2592,5 MW, az átlagos éves megtermelt villamos energia mennyisége 11,1 milliárd kWh. A vízmű áteresztőképessége 25.000 m3/s. A megtermelt villamos energia nagy részét a helyi fogyasztóknak szállítják.

A vízerőmű építése 1950-ben kezdődött. Az első hidraulikus egységet 1958 decemberében indították el. A Volzsszkaja vízierőmű 1961 szeptemberében állt teljes mértékben üzembe. Az üzembe helyezés döntő szerepet játszott a Volga-vidék, Közép-, Dél- és az Alsó-Volga-vidék energiaellátásának egyesítésében. Már a 2000-es években több korszerűsítést hajtottak végre, ami növelte az állomás teljes kapacitását. A Volzsszkaja Erőmű az elektromos áram előállítása mellett a Trans-Volga régió száraz földtömegeinek öntözésére is szolgál. A vízműveknél a Volgán átívelő közúti és vasúti átjárók épülnek, amelyek összeköttetést biztosítanak a Volga régiói között.

Ősidők óta az emberek a víz hajtóerejét használták. Malomban őrölték a lisztet, amelynek kerekeit vízsugár hajtotta, nehéz fatörzseket úsztattak lefelé, és általában vízenergiát használtak különféle problémák megoldására, beleértve az ipari problémákat is.

Az első vízerőművek

A 19. század végén, a városok villamosításának kezdetével a vízi erőművek nagyon élesen kezdtek népszerűvé válni a világban. 1878-ban Angliában jelent meg a világ első vízi erőműve, amely akkor még csak egy ívlámpát táplált William Armstrong feltaláló művészeti galériájában... 1889-ben pedig már 200 vízerőmű működött csak az Egyesült Államokban.

A vízenergia fejlesztésének egyik legfontosabb lépése a Hoover-gát megépítése volt az Egyesült Államokban az 1930-as években. Ami Oroszországot illeti, itt már 1892-ben, a Berezovka folyó melletti Rudny Altájban megépült az első 200 kW teljesítményű négyturbinás vízerőmű, amelyet a Zyryanovsky bánya bányavízelvezetésének biztosítására terveztek. Így az emberiség villamosenergia-fejlesztésével a vízerőművek az ipari fejlődés gyors ütemét jelezték.

Ma a modern vízerőművek hatalmas építmények gigawatt beépített kapacitással. Azonban minden vízi erőmű működési elve összességében meglehetősen egyszerű, és szinte teljesen ugyanaz mindenhol. A hidraulikus turbina lapátjaira irányított víznyomás forog, a hidraulikus turbina pedig a generátorhoz csatlakoztatva forgatja a generátort. A generátor áramot termel, ami...

A vízerőmű turbinás termében a vízáram energiáját elektromos energiává alakító hidraulikus egységek vannak elhelyezve, valamint a vízerőmű működéséhez szükséges összes kapcsolóberendezés, valamint vezérlő- és felügyeleti berendezés. közvetlenül a vízerőmű épületében.

A vízerőmű teljesítménye a turbinákon áthaladó víz mennyiségétől és nyomásától függ. Közvetlen nyomás keletkezik a vízáramlás irányított mozgása miatt. Ez lehet a gátnál felgyülemlett víz, amikor a folyón egy adott helyen gátat építenek, vagy az áramlás elterelése miatt keletkezik a nyomás - ilyenkor egy speciális alagúton vagy csatornán keresztül vezetik el a vizet a mederből. Így a vízerőművek lehetnek gát-, elterelő- és gát-elterelők.

A legelterjedtebb gátas vízerőművek a folyó medrét elzáró gátra épülnek. A gát mögött a víz felemelkedik és felhalmozódik, egyfajta vízoszlopot hozva létre, amely nyomást és nyomást biztosít. Minél magasabb a gát, annál erősebb a nyomás. A világ legmagasabb gátja 305 méter magas, ez a gát a délnyugat-kínai Szecsuán tartomány nyugati részén, a Jalongcsiang folyón található 3,6 GW-os Jinping vízierőműben.

A vízenergiát használó vízerőműveknek két típusa van. Ha a folyó enyhe esésű, de viszonylag magas vízállású, akkor a folyót elzáró gát segítségével kellő vízszintkülönbség jön létre.

A gát felett tározót alakítanak ki, amely biztosítja az állomás egész éves egységes működését. A gát alatti parton, annak közvetlen közelében vízturbina van felszerelve, amely elektromos generátorra (gátállomásra) csatlakozik. Ha a folyó hajózható, akkor a szemközti parton zárat készítenek, hogy átengedjék a hajókat.

Ha a folyó nem túl magas a vízben, de nagy esése és gyors sodrása van (például hegyi folyók), akkor a víz egy részét egy speciális csatornán vezetik át, amelynek lejtése sokkal kisebb, mint a folyóé. Ez a csatorna néha több kilométer hosszú. Néha a terepviszonyok arra kényszerítenek bennünket, hogy a csatornát alagúttal helyettesítsük (erős állomások esetén). Ez jelentős szintkülönbséget hoz létre a csatorna kivezetése és a folyó alsó szakasza között.

A csatorna végén a víz egy meredek ferde csőbe jut, amelynek alsó végén egy generátorral ellátott hidraulikus turbina található. A jelentős szintkülönbségek miatt a víz nagy kinetikus energiára tesz szert, amely elegendő az állomás (elterelő állomások) áramellátásához.

Az ilyen állomások nagyobb teljesítményűek lehetnek, és a regionális erőművek kategóriájába tartoznak (lásd -). A legkisebb állomásokon időnként a turbinát kevésbé hatékony, olcsóbb vízikerékre cserélik.

A vízerőművek típusai és berendezéseik

A vízerőmű a gát mellett egy épületet és egy kapcsolóberendezést is tartalmaz. Az épületben található a vízerőmű fő berendezése, itt vannak elhelyezve turbinák és generátorok. A vízierőműben a gát és az épület mellett zsilipek, úszók, hallétrák és hajóliftek is lehetnek.

Minden vízerőmű egyedi szerkezet, ezért a vízerőművek fő megkülönböztető jegye a többi ipari erőműtől az egyéniség. A világ legnagyobb víztározója egyébként Ghánában található, az Akosombo víztározó a Volta folyón. 8500 négyzetkilométert foglal el, ami az egész ország területének 3,6%-a.

Ha jelentős lejtő van a meder mentén, akkor terelővízi erőmű épül. Nem kell nagy gát tározót építeni, ehelyett csak speciálisan kialakított vízcsatornákon vagy alagutakon keresztül vezetik a vizet közvetlenül az erőmű épületébe.

Esetenként az elterelő vízerőműveknél kis napi szabályozó medencéket helyeznek el, amelyek lehetővé teszik a nyomás szabályozását, és így az áramhálózat terhelésétől függően a termelt villamos energia mennyiségét.

A szivattyús tárolós erőművek (PSPP) a vízerőművek egy speciális típusa. Itt magát az állomást úgy tervezték, hogy kiegyenlítse az áramellátás napi ingadozásait és csúcsterheléseit, és ezáltal növelje az elektromos hálózat megbízhatóságát.

Egy ilyen állomás képes generátor üzemmódban és tároló üzemmódban is működni, amikor a szivattyúk vizet pumpálnak a felső medencébe az alsó medencéből. A medence ebben az összefüggésben egy medence típusú objektum, amely egy tározó része, és egy vízerőmű mellett van. A felső medence a folyásiránnyal szemben, az alsó medence a folyásiránnyal szemben található.

A szivattyús tárolós erőműre példa a Mississippitől 80 kilométerre épült Taum Sauk víztározó, amely 5,55 milliárd literes kapacitással 440 MW-os csúcsteljesítményt biztosít az energiarendszer számára.

A vízerőmű működési elve meglehetősen egyszerű. A vízerőmű hidraulikus szerkezetei biztosítják a szükséges vízáramlást egy hidraulikus turbina lapátjaihoz, amely egy áramot termelő generátorhoz vezet.

1. ábra. A hidraulikus turbinák egyik típusának diagramja

A szükséges víznyomást gát (gát típusú vízerőmű esetén) vagy elterelés - a víz természetes áramlása (diverziós vízerőművek) állítja elő. Egyes esetekben a szükséges víznyomás eléréséhez gátat és elterelőt együtt használnak:

• gát vízerőművek (2. ábra). Ezek a nagy vízerőművek leggyakoribb típusai Kirgizisztánban. A víznyomást bennük egy olyan gát beépítésével hozzák létre, amely teljesen elzárja a folyót, és a szükséges magasságra emeli benne a vízszintet. Ebben az esetben maga a vízerőmű épülete a gát mögött, annak alsó részén található. Ebben az esetben a vizet speciális nyomásalagutakon keresztül juttatják a turbinákba.
• elterelő vízerőművek (3. ábra). Az ilyen erőműveket olyan helyeken építik, ahol folyó lejtő van. A nyomás létrehozásához szükséges vízmennyiséget speciális vízelvezető rendszereken (csatornák, ágak, árkok) távolítják el a mederből. Lejtésük lényegesen kisebb, mint a folyó átlagos lejtése. Ennek eredményeként a víz egy bizonyos távolság után felemelkedik a kívánt magasságra, és egy nyomómedencében gyűlik össze. Innen egy nyomóvezetéken keresztül a víz belép a turbinába, és végül ismét ugyanabban a folyóban köt ki. Egyes esetekben egy gátat és egy kis tározót hoznak létre az elterelő csatorna elején.

Rizs. 2. Gát típusú vízerőmű

Rizs. 3. Elterelő típusú vízerőmű

Minden erőmű közvetlenül a vízerőmű épületében található. A céltól függően megvan a maga sajátos felosztása. A hidrogenerátorok a turbina helyiségében találhatók, és közvetlenül alakítják át a vízenergiát elektromos energiává. Vannak elektromos berendezések is, amelyek vezérlő- és felügyeleti eszközöket tartalmaznak vízerőművek, transzformátor állomás, kapcsolóberendezések és még sok más működéséhez.

A vízerőműveket a megtermelt teljesítménytől függően osztják fel:

• nagy teljesítményű - 30 MW és nagyobb teljesítményű;
• kis vízerőművek - 1 MW-tól 30 MW-ig;
• mini vízerőmű - 100 kW-tól 1 MW-ig;
• mikro vízerőmű - 5 kW-tól 100 kW-ig;
• pico vízerőmű - 5 kW-ig.

A vízerőmű teljesítménye függ a víz nyomásától és áramlásától, valamint az alkalmazott turbinák és generátorok hatásfokától (hatékonysági együtthatójától). Tekintettel arra, hogy természetes okok miatt a vízhozam évszaktól függően folyamatosan változik, valamint számos egyéb ok miatt is szokás a ciklikus teljesítményt a vízerőmű teljesítményének kifejezéseként venni. Például egy vízerőműnek éves, havi, heti vagy napi működési ciklusa van.

A víz áramlásától és nyomásától függően a vízerőművekben különböző típusú turbinákat használnak. Nagynyomású - kanál és radiális-axiális turbinákhoz fém spirálkamrával. A közepes nyomású vízerőműveknél forgólapátos és radiális-axiális turbinákat, az alacsony nyomású vízerőműveknél a forgólapátos turbinákat vasbeton vagy acélkamrákba szerelik. Minden típusú turbina működési elve azonos - nyomás alatt lévő víz (víznyomás) belép a turbina lapátjaiba, amelyek forogni kezdenek. A mechanikai energia így a generátorba kerül, amely elektromosságot termel. A turbinák bizonyos műszaki jellemzőkben, valamint a kamrákban - acél vagy vasbeton - különböznek egymástól, és különböző víznyomásokhoz tervezték.

A vízerőművek rendeltetésüktől függően további építményeket is tartalmazhatnak, például zsilipeket, haljáratokat, öntözésre használt vízbevezető építményeket és még sok mást.

A vízerőművek értéke abban rejlik, hogy megújuló természeti erőforrásokat használnak fel elektromos energia előállítására. Tekintettel arra, hogy a vízerőművekhez nincs szükség további tüzelőanyagra, a megtermelt villamos energia végső költsége lényegesen alacsonyabb, mint más típusú erőművek használatakor.

A vízerőművek jellemzői (előnyök és hátrányok)

• (+) a vízerőművekben az áram költsége több mint kétszer alacsonyabb, mint a hőerőművekben.
• A (+) vízturbinák minden üzemmódban lehetővé teszik a működést a nullától a maximális teljesítményig, és lehetővé teszik a teljesítmény gyors megváltoztatását, ha szükséges, a villamosenergia-termelés szabályozójaként.
• (+) a folyó áramlása megújuló energiaforrás
• (+) lényegesen kisebb hatással van a levegőre és a gleccserekre, mint más típusú erőművek.
• (-) a gyakran hatékony vízerőművek távolabb helyezkednek el a fogyasztóktól, és költséges távvezetékek (PTL) építését igénylik.
• (-) A tározók gyakran nagy területeket foglalnak el.
• A (-) gátak gyakran megváltoztatják a halászat jellegét, hiszen elzárják a vándorló halak ívóhelyei felé vezető utat, de gyakran kedveznek magának a tározónak a halállományának növelését és a haltenyésztés megvalósítását.