水力发电厂的装置和工作原理

自古以来，人们就以水为动力。他们在靠水流驱动的磨坊里磨面粉，在下游漂浮着沉重的树干，并且通常使用水力发电来完成各种各样的任务，包括工业任务。

第一座水力发电厂

19世纪末，随着城市电气化的开始，水力发电厂开始在世界范围内迅速普及。 1878 年，世界上第一座水力发电厂出现在英国，当时它只为发明家威廉·阿姆斯特朗 (William Armstrong) 的艺术画廊里的一盏弧光灯供电……而到 1889 年，仅在美国就有 200 座水力发电厂。

水电发展最重要的步骤之一是 1930 年代在美国建造胡佛水坝。至于俄罗斯，早在 1892 年，第一座装机容量为 200 千瓦的四涡轮水力发电厂就在别列佐夫卡河畔的鲁德尼亚阿尔泰建成，旨在为 Ziryanovsky 矿山的矿井排水提供电力。于是，随着人类电力的发展，水力发电标志着工业进步的步伐日新月异。

水力发电厂的运作原理

今天，现代水力发电厂是拥有千兆瓦装机容量的巨大结构。然而，任何水力发电厂的运行原理通常都非常简单，而且到处几乎完全相同。施加到水轮机叶片上的水压使其旋转，而水轮机又连接到发电机，从而带动发电机转动。发电机产生的电能和 馈送到变电站，然后到电力线.

水轮发电机转子：

在水力发电厂的水轮机大厅内，安装了将水流的能量转化为电能的液压装置，以及所有必要的配电设备，以及水力发电厂运行的控制和监测设备。直接在水力发电厂的大楼里。

水力发电厂的输出取决于通过涡轮机的水量和压力。由于水流的定向运动而获得直接压力。这可能是在河流上的特定位置建造大坝时在大坝处积聚的水，或者由于分流而产生的压力——也就是说，当水通过特殊的隧道或运河从渠道分流时。所以，水电站是大坝、衍生品和大坝。

最常见的大坝水力发电厂是基于阻挡河床的大坝。在大坝后面，水上升，积聚，形成一种提供压力和压力的水柱。水坝越高，压力越大。世界上最高的大坝，高 305 米，是位于中国西南部四川西部雅砻江上的 3.6 GW 锦屏大坝。

水力发电厂有两种类型。如果河流有轻微的倾角，但相对丰富，那么在拦河的大坝的帮助下，就会产生足够的水位差。

大坝上方形成水库，确保车站全年统一运行。在大坝下的河岸附近，在靠近它的地方，安装了一个水轮机，连接到发电机（靠近大坝站）。如果这条河可以通航，那么在对岸就会锁住，以便通过船。

如果河流水量不是很丰富，但浸水量大、水流湍急（如山区河流），则部分水流沿坡度比河流低很多的特殊渠道引流。这个通道有时有几公里长。有时现场条件迫使通道被隧道取代（用于发电站）。这在运河出口和河流下游之间造成了显着的水位差异。

在通道的尽头，水进入一个带有陡坡的管道，在管道的下端有一个带发电机的水轮机。由于水位的显着差异，水获得了很大的动能，足以为站（衍生站）提供动力。

这样的电站可以有很大的容量，属于区域发电厂的范畴（cf. 小型水力发电厂).在最小的工厂中，涡轮机有时会被效率较低、成本较低的水轮所取代。

从泉水建造日古列夫水电站

Zhigulev HPP 的电气连接示意图

Zhigulev 水力发电厂大楼的剖面图。 1 — 打开 RU 400 kV 的输出； 2 — 220 和 110 kV 电缆层； 3——电气设备底板，4——变压器冷却设备； 5 — 以“三角形”形式连接变压器发电机电压绕组的总线通道； 6——起重量为2X125吨的起重机一台； 7——一台起重量为30吨的起重机； 8 — 一台起重能力为 2X125 吨的起重机； 9——垃圾保留结构； 10——起重量为2X125吨的起重机一台； 11——金属舌片； 12 — 一台起重能力为 2X125 吨的起重机。

Zhigulev HPP 是欧洲第二大水力发电厂，在 1957-1960 年是世界上最大的水力发电厂。

1955年底该站首台机组10.5万千瓦投产，1956年又有11台机组投产，历时10个月。 1957 年——剩下的八个单位。

许多新的，在某些情况下是独特的，能源设施已经安装并在水力发电站运行。

水力发电厂的种类及其装置

除大坝外，水力发电厂还包括建筑物和开关设备。水力发电厂的主要设备位于大楼内，水轮机和发电机都安装在这里。除了大坝和建筑物外，水力发电厂可能还有船闸、溢洪道、鱼道和升船机。

每个水力发电厂都是一个独特的结构，因此水力发电厂与其他类型的工业发电厂的主要区别在于它们的个性。顺便说一句，世界上最大的水库位于加纳，它是沃尔特河上的阿科松博水库。面积8500平方公里，占全国面积的3.6%。

如果沿河床有明显的坡度，则建立衍生水力发电厂。不需要建造大型水库来建造水坝，而是仅通过专门竖立的水道或隧道将水直接引到发电厂大楼。

小型日调节池有时会布置在衍生水电站中，这可以根据电网的过载情况来控制压力，从而控制发电量。

抽水蓄能设施（PSPP）是一种特殊类型的水力发电厂。在这里，车站本身的设计是为了消除日常波动和高峰负荷 电源系统，从而提高电网的可靠性。

这样的站可以在发电机模式和存储模式下工作，当泵将水从下盆泵入上盆时。在这种情况下，盆地是一个盆地对象，它是水库的一部分并与水力发电厂相邻。上游是上游，下游是下游。

抽水蓄能设施的一个例子是密苏里州的 Taum Sauk 水库，距密西西比河 80 公里，容量为 55.5 亿升，使电力系统能够提供 440 兆瓦的峰值容量。