В каких регионах работают крупные гэс. Принцип работы гидроэлектростанции

Практически каждый представляет себе предназначение гидроэлектростанций, однако лишь немногие достоверно понимают принцип работы ГЭС. Основная загадка для людей - каким образом вся эта огромная плотина без какого-либо топлива генерирует электрическую энергию. Об этом и поговорим.

Что такое ГЭС?

Гидроэлектростанция - это сложный комплекс, состоящий из разных сооружений и специального оборудования. Возводятся гидроэлектростанции на реках, где есть постоянный приток воды для наполнения плотины и водохранилища. Подобные сооружения (плотины), создаваемые при постройке гидроэлектростанции, необходимы для концентрации постоянного потока воды, который при помощи специального оборудования для ГЭС преобразовывается в электрическую энергию.

Отметим, что важную роль в плане эффективности работы ГЭС играет выбор места для строительства. Необходимо наличие двух условий: гарантированная неиссякаемая обеспеченность водой и высокий угол

Принцип работы ГЭС

Работа гидроэлектростанции достаточно проста. Возведенные гидротехнические сооружения обеспечивают стабильный напор воды, который поступает на лопасти турбины. Напор приводит турбину в движение, в результате чего она вращает генераторы. Последние и вырабатывают электроэнергию, которую затем по линиям высоковольтных передач доставляют потребителю.

Основная сложность подобного сооружения - обеспечение постоянного напора воды, что достигается путем возведения плотины. Благодаря ей большой объем воды концентрируется в одном месте. В некоторых случаях используют естественный ток воды, а иногда плотину и деривацию (естественное течение) применяют совместно.

В самом здании находится оборудование для ГЭС, основная задача которого заключается в преобразование механической энергии движения воды в электрическую. Эта задача возложена на генератор. Также используется и дополнительное оборудование для контроля работы станции, распределяющие устройства и трансформаторные станции.

Ниже на картинке показана принципиальная схема ГЭС.

Как видите, поток воды вращает турбину генератора, тот вырабатывает энергию, подает ее на трансформатор для преобразования, после чего она транспортируется по ЛЭП к поставщику.

Мощности

Есть разные гидроэлектростанции, которые можно поделить по вырабатываемой мощности:

1. Очень мощные - с выработкой более 25 МВт.
2. Средние - с выработкой до 25 МВт.
3. Малые - с выработкой до 5 МВт.

Технологии

Как мы уже знаем, принцип работы ГЭС основан на использовании механический энергии падающей воды, которая в дальнейшем с помощью турбины и генератора преобразуется в электрическую. Сами турбины могут быть установлены либо в дамбе, либо возле нее. В некоторых случаях применяют трубопровод, через который вода, находящаяся ниже уровня дамбы, проходит под высоким давлением.

Индикаторов мощности любой ГЭС несколько: расход воды и гидростатический напор. Последний показатель определяется разницей высот между начальной и конечной точкой свободного падения воды. При создании проекта станции на одном из этих показателей основывают всю конструкцию.

Известные сегодня технологии производства электричества позволяют получать высокий КПД при преобразовании механической энергии в электрическую. Иногда он в несколько раз превышает аналогичные показатели тепловых электростанций. Столь высокая эффективность достигается за счет применяемого на гидроэлектростанции оборудования. Оно надежное и относительно простое в использовании. К тому же за счет отсутствия топлива и выделения большого количества тепловой энергии срок службы подобного оборудования достаточно большой. Поломки здесь случаются крайне редко. Считается, что минимальный срок службы генераторных установок и вообще сооружений - около 50 лет. Хотя на самом деле даже сегодня вполне успешно функционируют гидроэлектростанции, которые были построены в тридцатых годах прошлого века.

Гидроэлектростанции России

На сегодняшний день на территории России действует около 100 гидроэлектростанций. Конечно, их мощность разная, и большая часть - это станции с установленной мощностью до 10 МВт. Есть также такие станции, как Пироговская или Акуловская, которые были введены в эксплуатацию еще в 1937 году, а их мощность составляет всего 0.28 МВт.

Самыми крупными являются Саяно-Шушенская и Красноярская ГЭС с мощностью 6400 и 6000 МВт соответственно. За ними следуют станции:

1. Братская (4500 МВт).
2. Усть-Илимская ГЭС (3840).
3. Бочуганская (2997 МВт).
4. Волжская (2660 МВт).
5. Жигулевская (2450 МВт).

Несмотря на огромное количество подобных станций, они вырабатывают всего 47700 МВт, что равно 20% от суммарного объема всей производимой энергии в России.

В заключение

Теперь вы понимаете принцип работы ГЭС, преобразовывающих механическую воды в электрическую. Несмотря на достаточно простую идею получения энергии, комплекс оборудования и новые технологии делают подобные сооружения сложными. Впрочем, по сравнению с они действительно являются примитивными.

В настоящее время в России действуют 13 гидроэлектростанций, чья мощность превышает 1000 МВт, а также свыше сотни менее мощных ГЭС. Наш рейтинг составлен именно по мощности станций и выглядит следующим образом:

1. Саяно-Шушенская ГЭС (6400 МВт)

Пока же самая большая ГЭС в России - Саяно-Шушенская им. Непорожнего, на начало этого года она была 14-й в мире среди действующих ГЭС. Она построена на Енисее, недалеко от посёлка Черёмушки и Саяногорска, на границе между Хакасией и Красноярским краем. Это первая ступень Енисейского каскада ГЭС. Её арочно-гравитационная плотина имеет высоту 242 м, она самая высокая в России и на одном из первых мест в мире.
В названии станции фигурирует название Саянских гор и находящегося не так далеко села Шушенское, получившего во времена СССР широкую известность как место, куда был сослан В. Ульянов (Ленин).
Строить эту ГЭС начали в 1963 году, а формально закончили лишь в 2000 году. Уже по ходу строительства плотины возникали проблемы, такие как возникновение трещин в теле плотины и разрушение водосбросных сооружений, которые успешно преодолевались. Но 17 августа 2009 года здесь случилась крупнейшая в российской гидроэнергетике катастрофа, унёсшая жизни 75 человек. Восстановили станцию лишь к концу 2014 года.

2. Красноярская ГЭС (6000 МВт)

Красноярская ГЭС им. 50-летия СССР также стоит на Енисее, возле Дивногорска в Красноярском крае и является третьим звеном Енисейского каскада ГЭС. В Красноярском гидроузле есть судоподъёмник - единственный в России.
Первые два гидроагрегата здесь запустили в конце 1967 года, в следующем году к ним прибавились ещё 4, ещё один в 1970 году, а последние в 1971 году. Приём в эксплуатацию Красноярской ГЭС государственной комиссией прошёл с отметкой «отлично». В 1976 году началась пробная эксплуатация судоподъёмника, а с 1982 года он заработал на постоянной основе.
Красноярская ГЭС является важным центром нагрузок единой энергосистемы Сибири, обеспечивает стабильное снабжение Красноярского края электроэнергией. Она сглаживает неравномерное потребление энергии, особенно в случаях аварий. Так, после катастрофы на Саяно-Шушенской ГЭС, по команде системного оператора нагрузка на Красноярскую ГЭС возросла с 2450 МВт до 3932 МВт. Красноярская ГЭС производит свыше 30% электроэнергии Красноярского края. Но её функция состоит не только в выработке энергии, но и в защите лежащих ниже земель от наводнений, срезая пики паводков, она задерживает их в водохранилище. Она обеспечивает водой соседние населённые пункты, работой речной флот как выше, так и ниже плотины.

Россия по числу крытых ледовых площадок в настоящее время находится на третьем месте в мире, всего в стране их насчитывается 419. При этом ледовые дво...

3. Братская ГЭС (4500 МВт)

Братская ГЭС им. 50-летия Великого Октября находится в Иркутской области, на Ангаре возле Братска. Является второй ступенью Ангарского каскада ГЭС. Плотина станции удерживает Братское водохранилище - крупнейшее в стране и одно из самых больших в мире по полезному объёму.

В 1965 году по плотине этой ГЭС проследовали первые железнодорожные составы, а месяц спустя открыто было и автомобильное движение. Когда в конце 1966 года под промышленную нагрузку встал 18-й гидроагрегат станции, она стала крупнейшей на тот момент в мире. В 2006 года на Братской ГЭС начата последовательная модернизация гидроагрегатов.
13 января 2010 года на Братской ГЭС был выработан рекордный для Евразии триллионный киловатт электроэнергии. Вклад Братской ГЭС в энергозону Сибири нельзя переоценить. Она стала базовым элементом Братского территориально-производственного комплекса и главным поставщиком энергии для Братского алюминиевого завода.

4. Усть-Илимская ГЭС (3840 МВт)

Усть-Илимская гидроэлектростанция была построена в Иркусткой области возле города Усть-Илимск на реке Ангара. Она стала третьей ступенью Ангарского каскада гидроэлектростанций, дополнив Иркутскую и Братскую ГЭС.
Строить её начали в 1963 году, а закончили в 1980 году, хотя уже в 1979 году она частично была запущена в эксплуатацию. Эта гидроэлектростанция имеет огромное значение для обеспечения устойчивости всей сибирской энергосистемы. Большую часть её энергии потребляют крайне энергоёмкие алюминиевые заводы, а также лесохимические предприятия. На базе этой гидроэлектростанции был создан Усть-Илимский территориально-производственный комплекс. В 2012 году эта станция выработала 32,3% общего количества энергии, полученной от всех электростанций Иркутской области.

Футбол в России остаётся любимым видом спорта. Большинство болельщиков смотрит его по телевизору, но есть и такие, кто воочию хочет насмотреться на зр...

5. Богучанская ГЭС (2997 МВт)

В Красноярском крае неподалёку от города Кодинска в Кежемском районе на Ангаре была построена ещё одна электростанция - Богучанская, которая также вошла в Ангарский каскад в качестве последней четвёртой ступени. По своей проектной мощности она встала в ряд крупнейших российских гидроэлектростанций.
Строительство этого гидроузла велось в период с 1974 по 2014 год - это самый большой долгострой в истории отечественной гидроэнергетики. В российский период истории эту ГЭС строили совместно «Русал» и «Русгидро» в соответствии с госпрограммой комплексного развития нижнего Приангарья. В октябре 2012 года состоялся ввод в действие первых гидроагрегатов станции, а девятый - последний заработал в конце декабря 2014 года. В июле 2015 года гидроэлектростанцию вывели на проектную мощность после того, как её водохранилище заполнилось водой до проектного уровня в 208 метров.
Появление этой ГЭС должно положительно повлиять на экономическое развитие региона, а большую часть выданной ей электроэнергии собираются направить на строящийся Богучанский алюминиевый завод и прочие перспективные предприятия. Общественные организации, такие как «Гринпис» и «Всемирный фонд дикой природы», критиковали строительство Богучанской ГЭС, поскольку оно велось без предварительной оценки воздействия на окружающую среду.

6. Волжская ГЭС (2671 МВт)

Ныне Волжская, а ранее Сталинградская и Волгоградская ГЭС построена на реке Волге на территории Волгоградской области. Она является крупнейшей в европейской части России, а на протяжении 1960-63 годов была крупнейшей в мире электростанцией. Является нижней ступенью Волжско-Камского каскада ГЭС. На правом берегу находится район Волгограда, а на левом - город Волжский.
Эту ГЭС строили с 1952 по 1961 год, она относится к средненапорной ГЭС руслового типа. Ввод её в строй решил многие вопросы энергоснабжения Донбасса и Нижнего Поволжья, объединения энергосистем центра, юга и Поволжья. В Нижнем Поволжье появилась энергетическая база для продолжения развития народного хозяйства. Благодаря Волжской ГЭС был завершён глубоководный водный путь от Саратова до Астрахани. По плотине ГЭС организовано постоянное автомобильное и железнодорожное движение через Волгу, которое обеспечило кратчайшую связь между собой районов Поволжья. Водохранилище ГЭС также используется для обводнения и орошения местных засушливых земель.

В мире существуют тысячи разнообразных профессий, а люди, ими занимающиеся, получают совсем не одинаковую зарплату. Причиной тому служат самые разнооб...

7. Жигулёвская ГЭС (3467 МВт)

Сначала Волжская, потом Куйбышевская, а ныне Жигулёвская ГЭС стоит на Волге в Самарской области возле Жигулёвска и является 6 ступенью Волжско-Камского каскада ГЭС. Это вторая в Европе ГЭС по мощности. Важна не только выработкой электричества, но и водоснабжением, обеспечением крупнотоннажного судоходства, защитой от наводнений. Её водохранилище - основное в водорегулировании этого каскада ГЭС.
Эта станция строилась с 1950 по 1957 годы. Особенностью геологии данного места стало сильная разница в берегах Волги: правый высокий, обрывистый, сложен из трещиноватых известняково-доломитовых пород, а левый - низкий песчаный с линзами и прослойками из суглинков.
Жигулёвская ГЭС покрывает пиковые нагрузки и стабилизирует частоту Единой энергосистемы России. Её самое крупное в каскаде водохранилище регулирует сток волжской воды, позволяя более эффективно её использовать идущим следом гидроэлектростанциям, создаёт судоходную глубину и позволяет орошать засушливые земли.

8. Бурейская ГЭС (2010 МВт)

Эта крупнейшая на Дальнем Востоке ГЭС находится в Амурской области на реке Бурее, возле пос. Талакан. Её водохранилище находится на территории Хабаровского края и Амурской области. Является первой ступенью Бурейского каскада ГЭС. На полную мощность её вывели в 2011 году, а в 2014 году полностью сдали в эксплуатацию.
С её постройкой были решены важные задачи: обеспечить дефицитной электроэнергией юг Дальнего Востока, сделать более равномерной нагрузку на объединенную энергетическую систему Востока, повысить надёжность электроснабжения, избавиться от наводнений в поймах среднего Амура и Буреи, что позволит добавить к сельскохозяйственным землям 15000 га территории, продавать излишек энергии в Китай.

Все мы знаем, что к ценным монетам относятся древние, юбилейные и памятные дензнаки, но многих может удивить, что могут попасть в их число и те, что в...

9. Саратовская ГЭС (1404 МВт)

Саратовская ГЭС построена возле волжского города Балаково и является 7 ступенью Волжско-Камского каскада ГЭС. У неё отсутствует водосбросная плотина, но самый длинный в стране машинный зал с разборной кровлей. Здесь работают 24 агрегата трёх типов, в том числе крупнейшие в России. ГЭС обеспечивает также орошение засушливых земель, водоснабжение, крупнотоннажное судоходство. Станция предназначена для покрытия пиковых нагрузок Объединённой энергосистемы Центра и Поволжья, является аварийным резервом мощности.
После её ввода в действие Саратовская область вместо энергодефицитной стала энергоизбыточной. За время своей работы она выработала свыше 250 млрд кВт возобновляемой электроэнергии, что позволило сэкономить много ископаемого топлива и предотвратить выброс в атмосферу огромного количества загрязняющих компонентов.

10. Чебоксарская ГЭС (1374 МВт)

Чебоксарская ГЭС стоит на Волге в Чувашии, неподалёку от города Новочебоксарск, за ней образовалось Чебоксарское водохранилище, которое разлилось по территории сразу трёх субъектов России - Нижегородской области и республик Марий Эл, и Чувашия. Чебоксарская ГЭС является пятой ступенью Волжского каскада гидроэлектростанций (на момент своего создания она была там последней). Её установленная мощность составляет 1404 МВт, по этому показателю она является одной из крупнейших российских гидроэлектростанций.
Чебоксарский гидроузел начали строить в 1968 году, но он не завершен и по сей день. Причиной тому послужили разногласия между соседними регионами, настаивающими на разных отметках уровня воды в её водохранилище. Поэтому с 1981 года она работает вполсилы на отметке 63 метра, при этом зона водохранилища остаётся не полностью обустроенной, а это выливается в различные экологические и экономические проблемы. Против поднятия уровня воды в водохранилище выступают регионы, которые лишатся в результате этого части своей земли. Помимо местных официальных властей, критика слышна также от различных общественных организаций.

Саяно-Шушенская гидроэлектростанция (СШГЭС) - крупнейшая в России, расположена на реке Енисей, между Красноярским краем и Хакасией. Строительство станции началось в 1963 году. Первый гидроагрегат был запущен в декабре 1978 года. Возведение ГЭС полностью завершилось лишь в 2000-м. Через девять лет на станции произошла авария: тогда вышел из строя гидроагрегат № 2, его выбросило напором воды со своего места. Машинный зал и технические помещения под ним затопило, погибли 75 человек. Как позже установила комиссия, причиной аварии стал износ шпилек крепления крышки турбины. На восстановление и комплексную модернизацию станции компания «Русгидро» потратила 41 миллиард рублей. Сейчас работы практически завершены. The Village выяснил, как работает станция.

Саяно-Шушенская ГЭС

Крупнейшая гидроэлектростанция
в России

год основания : 1963

местоположение : посёлок Черёмушки, Хакасия

число сотрудников : 580 человек

Саяно-Шушенское водохранилище образовано плотиной ГЭС. Его объём составляет 31 кубический километр. Эта плотина является самой высокой в мире арочно-гравитационной плотиной, её высота 245 метров. Длина гребня составляет 1 074 метра, ширина основания - 105 метров.

Из водохранилища вода попадает в водоводы. Каждый водовод имеет диаметр 7,5 метра. В теле плотины установлено около одиннадцати тысяч различных датчиков, контролирующих состояние сооружения.

Из водоводов вода попадает на турбины. Благодаря их вращению, приходят в движение генераторы, которые вырабатывают электроэнергию.

Центральный пульт управления. Мозг станции, откуда всего два человека управляют её работой.

В здании СШГЭС установлены десять гидроагрегатов, мощность каждого - 640 мегаватт. Таким образом, общая мощность станции - 6 400 мегаватт, это самая большая электростанция России. Каждый из десяти гидроагрегатов СШГЭС может пропускать по 350 кубических метров воды в секунду.

Восстановительные работы в машинном зале Саяно-Шушенской ГЭС сейчас завершаются, восстанавливается последний гидроагрегат, ведутся отделочные работы.

Оборудование на нижних отметках машинного зала тоже полностью обновили.

Выходя из турбин, вода ниже по течению бурлит и образует водовороты.

Эксплуатационный водосброс используется во время сильных паводков и может пропускать до 13 тысяч кубометров воды в секунду.

Раньше ток со станции подавался в открытое распределительное устройство, которое сейчас демонтируется.

Теперь его функции выполняет комплектное элегазовое распределительное устройство, расположенное в небольшом закрытом помещении. Оно гораздо более надёжное и безопасное, требует намного меньших затрат на обслуживание. В нём - 19 ячеек, в каждой из которых расположены выключатели, разъединители, заземлители, измерительные трансформаторы тока и напряжения, а также шкаф управления. В узлах ячейки находится элегаз (SF6). Это тяжёлый газ, очень хороший изолятор.

Станция вырабатывает в среднем 23,5 миллиарда киловатт-часов электроэнергии в год. Проектная мощность - 6 400 мегаватт. Основные потребители - Саянский и Хакасский алюминиевый заводы, предприятия Красноярского края и Кемеровской области. Кроме того, станция является регулирующей для всей энергосистемы Сибири.

Фотографии: Иван Гущин

На первый взгляд, гидроэлектростанция штука довольно простая - льётся вода, крутится генератор, вырабатывается электричество. На самом деле современная ГЭС - система с очень сложным оборудованием и тысячами датчиков, управляемая компьютерами.

Сегодня я расскажу о том, что мало кто из обычных людей знает о ГЭС.

Сейчас я нахожусь на стройплощадке Усть-Среднеканской ГЭС, которая расположена в 400 километрах от Магадана. Подробно о ГЭС и строительстве я ещё расскажу, а сегодня несколько любопытных фактов.

1. ГЭС - возможно единственный крупный инженерный объект, который начинает эксплуатироваться задолго до окончания строительства. На Усть-Среднеканской ГЭС ещё не до конца возведена плотина, не до конца построен машинный зал, а первые два гидроагрегата из четырёх уже вырабатывают электричество.

2. Пока ГЭС строится, в её гидроагрегатах работают временные рабочие колёса, рассчитанные на малый напор воды. Когда плотина будет достроена, напор воды повысится и временные колёса заменят постоянными для высокого напора с другой формой лопастей.

3. Несмотря на то, что строительство ГЭС очень дорогое удовольствие, многие ГЭС окупаются ещё до того, как их достраивают до конца. Кстати, Усть-Среднеканская ГЭС продаёт электричество по 1.10 руб за кВтч.

4. Перед тем, как попасть на турбину ГЭС, вода закручивается с помощью огромной стальной улитки - спиральной камеры. Сейчас на Усть-Среднеканской ГЭС как раз заканчивается монтаж спиральной камеры третьего энергоагрегата и мне удалось увидеть и сфотографировать её. Когда энергоагрегат будет достроен, гигантская улитка окажется в толще бетона.

Чтобы осознать размеры конструкции, обратите внимание на рабочих, занимающихся монтажом спиральной камеры.

5. Рабочее колесо гидроагрегата всегда крутится с одинаковой скоростью, обеспечивая стабильную частоту 50 герц. Для меня всегда было загадкой, как поддерживается стабильная скорость вращения. Оказалось, просто с помощью изменения потока воды. Лопатки, управляемые компьютером, постоянно находятся в движении, уменьшая и увеличивая поток воды. Задача системы добиться точной скорости вращения независимо от усилия, с которым крутится вал генератора (а оно зависит от вырабатываемой мощности).

6. Напряжение, выдаваемое генератором, регулируется с помощью изменения напряжения возбуждения. Это постоянное напряжение, которое подаётся на электромагнит ротора. При этом напряжение, которое генерируется обмоткой статора зависит от силы магнитного поля. На фото у меня над головой вращается многотонный ротор.

7. Генератор ГЭС вырабатывает напряжение 15.75 кВ. На Усть-Среднеканской ГЭС установлены генераторы, имеющие номинальную мощность 142.5 МВт (142500000 Вт) и ток в проводах, отводящих выработанное электричество от генератора, может достигать 6150 А. Поэтому эти провода, а точнее шины, имеют огромное сечение и заключены вот в такие трубы.

Любая коммутация при таких токах превращается в большую проблему. Вот так выглядит простой выключатель. Конечно, на токе в шесть тысяч ампер и напряжении пятнадцать тысяч вольт он становится совсем непростым.

8. Повышающие трансформаторы обычно стоят на улице за машинным залом ГЭС (для передачи потребителям напряжение, полученное с генераторов, повышается чаще всего до 220 кВ).

9. По проводам линий электропередач передаётся не только электроэнергия на частоте 50 Гц, но и информационные сигналы на высокой частоте. С помощью них, например, можно с высокой точностью определить место аварии на ЛЭП. На электростанциях и подстанциях ставятся специальные фильтры высокочастотного сигнала. Наверняка, вы такие штуки видели, но вряд ли знали, для чего они.

10. Вся коммутация на высоких напряжениях происходит в среде элегаза (фторид серы, имеющий очень низкую электропроводность), поэтому провода выглядят, как трубы и электрика больше напоминает сантехнику. :)

p.s. Спасибо сотрудникам Усть-Среднеканской ГЭС Илье Горбунову и Вячеславу Сладкевичу (он на фото) за подробные ответы на мои многочисленные вопросы, а так же компании Русгидро за возможность своими глазами посмотреть на строительство и работу такого грандиозного сооружения.

2016, Алексей Надёжин

Основная тема моего блога - техника в жизни человека. Я пишу обзоры, делюсь опытом, рассказываю о всяких интересных штуках. А ещё я делаю репортажи из интересных мест и рассказываю об интересных событиях.
Добавьте меня в друзья

С давних времен люди пользовались движущей силой воды. Мололи муку на мельницах, колеса которых приводились в движение потоками воды, сплавляли тяжелые стволы деревьев вниз по течению, в общем использовали гидроэнергию для решения самых разных задач, включая промышленные.

Первые ГЭС

В конце 19 века, с началом электрификации городов, гидроэлектростанции начали очень резко завоевывать популярность в мире. В 1878 году в Англии появилась первая в мире гидроэлектростанция, которая питала тогда всего одну дуговую лампу в картинной галерее изобретателя Уильяма Армстронга… А к 1889 году только в Соединенных Штатах гидроэлектростанций насчитывалось уже 200 штук.

Одним из важнейших шагов в освоении гидроэнергетики стало сооружение в 1930-е годы в США Плотины Гувера. Что касается России, то здесь уже в 1892 году, в Рудном Алтае на реке Березовка, была построена первая четырехтурбинная гидроэлектростанция мощностью 200 кВт, призванная обеспечить электричеством шахтный водоотлив Зыряновского рудника. Так, с освоением человечеством электричества, гидроэлектростанции ознаменовали собой стремительный ход промышленного прогресса.

Сегодня современные гидроэлектростанции - это огромные сооружения на гигаватты установленной мощности. Однако принцип работы любой ГЭС остается в целом достаточно простым, и везде почти полностью одинаковым. Напор воды, направленный на лопасти гидротурбины, приводит ее во вращение, а гидротурбина в свою очередь, будучи соединена с генератором, вращает генератор. Генератор вырабатывает электроэнергию, которая и .

В машинном зале гидроэлектростанции установлены гидроагрегаты, которые преобразуют энергию потока воды в энергию электрическую, а непосредственно в здании гидроэлектростанции располагаются все необходимые распределительные устройства, а также устройства управления и контроля работы ГЭС.

Мощность гидроэлектростанции зависит от количества и от напора воды, проходящей через турбины. Непосредственно напор получается благодаря направленному движению потока воды. Это может быть вода накопленная у плотины, когда в определенном месте на реке строится плотина, или же напор получается благодаря деривации потока, - это когда вода отводится от русла по специальному туннелю или каналу. Так, гидроэлектростанции бывают плотинными, деривационными и плотинно-деривационными.

Наиболее распространенные плотинные ГЭС имеют в своей основе плотину, перегораживающую русло реки. За плотиной вода поднимается, накапливается, создавая своего рода водяной столб, обеспечивающий давление и напор. Чем выше плотина - тем сильнее напор. Самая высокая в мире плотина имеет высоту 305 метров, это плотина на Цзиньпинской ГЭС мощностью 3,6 ГВт, что на реке Ялунцзян в западной части провинции Сычуань на Юго-Западне Китая.

Гидростанции, использующие энергию воды, бывают двух типов. Если река имеет небольшое падение, но относительно многоводна, то при помощи плотины, перегораживающей реку, создают достаточную разность уровней воды.

Над плотиной образуется водохранилище, обеспечивающее равномерную работу станции в течение года. У берега ниже плотины, в непосредственной близости к ней устанавливается водяная турбина, соединенная с электрическим генератором (приплотинная станция). Если река судоходна, то у противоположного берега делается шлюз для пропуска судов.

Если же река не очень многоводна, но имеет большое падение и бурное течение (например, горные реки), то часть воды отводится по специальному каналу, имеющему гораздо меньший уклон, чем река. Канал этот иногда имеет протяженность в несколько километров. Иногда условия местности вынуждают заменить канал тоннелем (для мощных станций). Таким образом создается значительная разность уровней между выходным отверстием канала и нижним течением реки.

У конца канала вода поступает в трубу с крутым наклоном, у нижнего конца которой располагается гидротурбина с генератором. Благодаря значительной разности уровней вода приобретает большую кинетическую энергию, достаточную для питания станции (деривационные станции).

Подобные станции могут иметь большую мощность и относиться к разряду районных электростанций (смотрите - ). На самых малых станциях турбина иногда заменяется менее эффективным, по более дешевым водяным колесом.

Виды ГЭС и их устройства

Кроме плотины гидроэлектростанция включает в себя здание и распределительное устройство. Основное оборудование ГЭС находится в здании, здесь установлены турбины и генераторы. Кроме плотины и здания, в ГЭС могут наличествовать шлюзы, водосбросные устройства, рыбоходы и судоподъемники.

Каждая ГЭС представляет собой уникальное сооружение, поэтому главная отличительная черта ГЭС от других типов промышленных электростанций - это их индивидуальность. Кстати, самое большое в мире водохранилище находится в Гане, это водохранилище Акосомбо на реке Вольта. Оно занимает 8500 квадратных километров, что составляет 3,6% площади всей страны.

Если по ходу русла реки имеется значительный уклон, то возводят деривационную ГЭС. Здесь нет необходимости в строительстве большого плотинного водохранилища, вместо этого вода только направляется через специально возводимые водоводные каналы или тоннели прямо к зданию электростанции.

Иногда на деривационных ГЭС устраивают небольшие бассейны суточного регулирования, позволяющие управлять напором, и таким образом влиять на количество вырабатываемой электроэнергии в зависимости от загруженности электросети.

Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) - особый вид гидроэлектростанций. Здесь сама станция предназначена для того, чтобы сгладить суточные перепады и пиковые нагрузки на , и тем самым повысить надежность работы электросети.

Такая станция способна работать как в генераторном режиме, так и в накопительном, когда насосы закачивают воду в верхний бьеф из нижнего бьефа. Бьефом, в данном контексте, называется объект типа бассейна, являющийся частью водохранилища, и примыкающий к гидроэлектростанции. Верхний бьеф располагается по течению выше, нижний - ниже по течению.

Примером ГАЭС может служить водохранилище Таум Саук в Миссури, возведенное в 80 километрах от Миссисипи, вместимостью 5,55 млрд. литров, позволяющее энергосистеме обеспечить пиковую мощность в 440 МВт.