Основное оборудования ГЭС

,

где N_г – мощность одного генератора; n – число генераторов, подключенных к трансформатору; cos φ – коэффициент мощности, равный 0,8 – 0,85; η_тр – КПД трансформатора, равный 0,95 – 0,98.

Основными частями трансформатора являются сердечник-магнитопровод, набранный из тонких листов электротехнической стали, и обмотки, размещенные на магнитопроводе в виде катушек. Первичная обмотка подключается на генераторное напряжение, протекающий в ней переменный ток создает в магнитопроводе магнитный поток. Он возбуждает ЭДС во вторичной обмотке. Получаемое напряжение на выводах вторичной обмотки больше генераторного во столько раз, во сколько число ее витков больше, чем в первичной обмотке. В трехфазном трансформаторе имеются три пары обмоток, причем первичные соединяют по схеме «треугольник», а вторичные – по схеме «звезда»

Магнитопровод с обмотками  размещается в баке, наполненном изоляционным трансформаторным маслом. К баку присоединяется расширительный бачок, в котором свободный уровень масла колеблется при изменениях температуры. К баку крепятся также выводы низкого и высокого напряжения.

При работе трансформатора за счет потерь в обмотках и магнитопроводе выделяется теплота, в связи с чем необходимо обеспечить его охлаждение. При воздушном охлаждении трансформатора к баку прикрепляется группа масляных радиаторов, обдуваемых воздушными вентиляторами. Наиболее мощные трансформаторы имеют масловодяное охлаждение, при котором нагретое масло прогоняется через теплообменники, охлаждаемые водой.

5. Вспомогательное оборудование

На ГЭС имеется большое  количество трансформаторного масла, заливаемого в трансформаторы и  выключатели, а также турбинного масла, используемого в системе  регулирования в качестве энергоносителя, в подпятниках и подшипниках – для смазки и охлаждения. В чистоте масла (отсутствию механических загрязнений и влаги) предъявляются высокие требования. Для приемки, хранения и очистки масла на ГЭС создается масляное хозяйство. Для каждого из видов масел в хозяйстве имеется не менее трех баков (для свежего, чистого, эксплуатационного масла) и аппаратная с системой коллекторов. К коллекторам подключается маслоочистительная аппаратура, позволяющая очищать масло, перекачивая его из бака в бак или за счет циркуляции в одном баке. Для очистки используются центрифуги, фильтр-прессы, цеолитовые установки, комбинированные агрегаты.

Масляное хозяйство  обычно размещается в здании ГЭС (под монтажной площадкой) или  отдельно (с открытым расположением баков). От маслохозяйства к гидроагрегатам вдоль здания ГЭС прокладываются маслопроводы.

Суммарный расход воды охлаждения генераторов, трансформаторов для  смазки подшипников турбин и других нужд на крупных ГЭС может достигать  нескольких кубических метров в секунду. Давление воды должно быть в пределах 0,3 – 0,5 МПа, поэтому не всегда возможна наиболее простая самотечная схема технического водоснабжения, особенно если используется вода под напором, имеющимся на ГЭС. При низких напорах применяют насосную схему, увеличивая насосами давление воды. При высоких напорах (выше 200 – 250 м) также применяется насосная схема, но с забором воды из нижнего бьефа. При напорах 50 – 250 м применяется эжекторная схема с использованием водоструйных насосов-эжекторов. Через эжектор пропускается рабочий расход воды Q_раб под напором ГЭС, и за счет разрежения, образуемого диффузором эжектора, из нижнего бьефа дополнительно подсасывается вода Q_вс, на выходе из эжектора давление снижается.

Оборудование технического водоснабжения состоит из водоприемников, устраиваемых в бычках, устоях, стенках спиральных камер; фильтров, насосов или эжекторов, трубопроводов, подводящих воду к кольцевым коллекторам гидроагрегатов и другим потребителям. Отработанная подогретая вода сбрасывается в нижний бьеф. Применяются централизованные схемы (от одной насосной установки вода магистральными трубопроводами разводится по зданию ГЭС), а также индивидуальные или групповые схемы (один или группа гидроагрегатов имеют обособленную систему со своими водоприемниками и насосами).

При ремонтах проточная  часть гидроагрегата, отделенная от бьефов ремонтными затворами, должна быть осушена. Для этого на ГЭС предусматриваются  насосные установки, позволяющие осушить  проточную часть гидроагрегата  не более чем за 4 ч.

На многоагрегатных  ГЭС (особенно возведенных на нескальном основании), имеющих развитый массив фундаментальной плиты, часто применяют  схему осушения с использованием сборной потерны, проходящей через  все здание ГЭС, к которой подведены трубопроводы от всех отсасывающих труб. Вода из спиральных камер сливается либо в отсасывающие трубы, либо в потерну. Трубопроводы перекрываются клапанами с гидроприводом или задвижками, устанавливаемыми в сухой потерне. При необходимости осушения какого-либо гидроагрегата открывают клапаны, и вода устремляется в потерну, что обеспечивает быстрое снижение уровня воды в проточной части гидроагрегата и прижатие уплотнений затворов. После заполнения потерны включаются насосы, расположенные в устое здания ГЭС, и вода откачивается в нижний бьеф.

При осушении проточной  части гидроагрегата вместо воды поступает воздух по аэрационным  трубам. Такими же трубами оборудуется  потерна. Аэрационные трубы выводятся  выше уровней бьефов и рассчитываются исходя из максимальной скорости воздуха в них 40 – 50 м/с.

Для работы оборудования ГЭС требуется сжатый воздух различного давления. Источником высокого давления (7 МПа) служат компрессоры, создающие  запас воздуха в воздухосборниках (ресиверах). Рабочее давление для  МНУ (4 МПа) и для воздушных выключателей (2 МПа), а также низкое давление для торможения гидроагрегата и технических нужд (0,8 МПа) создается редуцированием воздуха через электромагнитные перепускные клапаны, включающиеся от электроконтактных манометров при снижении давления в воздухосборниках (до 4 и 0,8 МПа) и в сети (до 2 МПа). Редуцирование в результате термодинамического процесса воздуха сопровождается его осушением, что необходимо для нормальной работы аппаратуры. Системы высокого и низкого давления могут разделяться и обслуживаться также разными компрессорами. Отдельную воздушную систему устраивают для отжима воды из камеры рабочего колеса при переводе гидроагрегата в режим синхронного компенсатора. Принцип работы системы состоит в том, что воздух, сжатый до некоторого давления в воздухосборнике, быстро выпускается в камеру рабочего колеса, вращающегося на холостом ходу при закрытом направляющем аппарате. Образующаяся воздушная подушка понижает уровень воды в камере и обеспечивает вращение рабочего колеса гидроагрегата, переведенного в двигательный режим, без потерь на трение об воду.

В качестве воздухосборников кроме обычных конструкций могут  использоваться полости в бетоне, облицованные металлом, или длинные  трубы диаметром 1,5 – 3 м.

Заключение

Гидросиловое оборудование ГЭС в качестве основных компонентов  включает турбины, и гидрогенераторы. В турбине механическая энергия  воды преобразуется в механическую энергию, Предаваемую вращающемуся валу. В гидрогенераторе механическая энергия, получаемая от вала турбины, преобразуется в электрическую энергию, которая передается в энергосистему. В состав оборудования рассматриваемой группы кроме того входят устройства, связанные с подачей воды на турбину и регулированием ее количества.  
        Комплекс, состоящий из турбины и гидрогенератора, называют гидроагрегатом или просто агрегатом ГЭС. Число агрегатов в здании ГЭС может быть различным и зависит от установленной мощности ГЭС и мощности агрегата.

Электрические устройства ГЭС включают токопроводы от генератора, главные силовые трансформаторы, выводы высокого напряжения, открытое распределительное устройство и ряд других систем. Силовые трансформаторы повышают относительно невысокое напряжение гидрогенераторов до значения, требуемого для передачи энергии на большие расстояния (110 - 750 кВ). Выводы высокого напряжения служат для передачи энергии от силовых трансформаторов к открытому распределительному устройству (ОРУ), которое предназначено для распределения вырабатываемой ГЭС электроэнергии между отдельными линиями электропередачи.

Механическое оборудование ГЭС включает гидротехнические затворы, подъемно-транспортные механизмы, сороудерживающие решетки и т. п.

Вспомогательное оборудование состоит из системы технического водоснабжения, пневматического хозяйства, масляного хозяйства, противопожарных и санитарно-технических устройств. Из перечисленного оборудования далее рассмотрим более подробно конструкции турбин.

Список использованной литературы

1. Ильиных И.И. Гидроэлектростанции: Учебник для техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 248 с.
2. Васильев А.А. Электрическая часть станций и подстанций/ Васильев А.А, Крючков И.П., Наяшкова Е.Ф. и др.; Под ред. А.А. Васильева – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1960 – 576с.
3. [Состав оборудования ГЭС]
4. Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования/ Крючков И.П. под ред. Б.Н. Неклепаева – 3-е изд., перераб. и доп. – М.:  Энергия, 1978 – 144с. (Учебное пособие для электроэнергетических специальностей вузов).
5. [ЦКТИ, Оборудование ГЭС.]
6. Рожкова Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций/ Рожкова Л.Д., Козулин В.С. – 2 е изд., перераб. – М.: Энергия, 1980 – 600с.