Развитие гидроэнергетики в России началось только после Великой Октябрьской социалистической революции. По утвержденному в 1920 г. государственному плану электрификации (ГОЭЛРО), составленному по инициативе В. И. Ленина, в течение 10—15 лет надлежало построить 30 электростанций общей мощностью 1 750 000 кет, в том числе 10 гидроэлектростанций мощностью 640 000 кет (Волховскую, Нижне- и Верхне-Свирские, Днепровскую и др.).
Первая крупная гидроэлектростанция — Волховская мощностью 66 000 кВт была введена в эксплуатацию з 1926 г., в 1932 г. начала работать Днепровская ГЭС имени В. И. Ленина мощностью 650 000 /сет, а к 1937 г. общая мощность гидроэлектростанций страны составляла уже 1 400 000 Квт.
Особенно быстро гидроэнергетика начала развиваться в послевоенные годы, и в настоящее время мощность гидроэлектростанций России составляет свыше 30 млн. квт с выработкой электроэнергии до 120 млрд. квт – ч.
Преимущества и развитие гидроэнергетики
Гидроэлектростанции, используя непрерывно возобновляющиеся энергетические ресурсы рек, являются высокорентабельным и долговечным источником электроснабжения народного хозяйства. Они отличаются надежностью в работе и низкой стоимостью вырабатываемой электроэнергии. Высокая маневренность гидроэлектростанций и готовность их немедленно принимать нагрузку имеют особенно важное значение при работе гидроэлектростанции в энергосистеме для покрытия пиков электропотребления и .выравнивания графикоз нагрузки системы. В связи с этим, а также учитывая достаточные запасы гидроэнергетических ресурсов, в ближайшие годы намечается продолжение роста общей мощности гидроэлектростанций. Такое развитие отечественной гидроэнергетики может быть обеспечено только строительством в основном крупных многоагрегатных гидроэлектростанций с установкой на них мощных уникальных гидроагрегатов.
Отечественное гидроэнергомашиностроение за послевоенный период достигло значительных успехов в конструировании и изготовлении основного технологического оборудования для строящихся гидроэлектростанций. В связи со все увеличивающейся потребностью народного хозяйства страны в электроэнергии основной тенденцией развития современного гидроэнергомашиностроения является повышение единичной мощности гидроагрегатов, так как это дает возможность получения больших мощностей на одной гидроэлектростанции при уменьшении удельной металлоемкости и стоимости гидротурбин и генераторов. Так, агрегаты с поворотнолопастными турбинами Волжских ГЭС имени В. И. Ленина и XXII съезда КПСС, имеющие рабочие колеса диаметром 9,3 м мощностью 115 тыс. квт, и Саратовской ГЭС с рабочим колесом диаметром 10,3 м мощностью 60 тыс.квт по размерам и мощности значительно превосходят зарубежные агрегаты аналогичного типа. На Братской гидроэлектростанции имени 50-летия Великого Октября работают агрегаты мощностью по 250 тыс. квт. Для Нурекской ГЭС изготовляются агрегаты по 300 тыс. квт, уникальные гидроагрегаты Красноярской ГЭС имеют мощность 500 тыс. квт, а для Саянской ГЭС создаются гидроагрегаты мощностью по 640 тыс. квт с радиально-осевыми турбинами диаметром рабочего колеса 7,5 м.
Состав энерго гидроагрегатов
Энергетический агрегат гидроэлектростанции состоит из гидротурбины, непосредственно соединенного с ней гидрогенератора и вспомогательного оборудования, необходимого для обеспечения нормальной работы агрегата. Гидротурбины и гидрогенераторы разрабатываются и изготовляются различными заводами, однако конструируются они как части единого гидроагрегата. Только общая компоновка применительно к зданию ГЭС и наиболее целесообразное сочетание конструктивных и технологических решений, принятых совместно для турбины и генератора, дают возможность создать надежный энергетический агрегат с высокими энергетическими, эксплуатационными и экономическими показателями.
На средних и крупных современных гидроэлектростанциях устанавливаются, в основном вертикальные гидроагрегаты. Горизонтальные агрегаты ранее широко применялись для оборудования небольших преимущественно сельских гидроэлектростанций. Однако в последние годы горизонтальные гидроагрегаты начали устанавливаться и на более мощных гидроэлектростанциях.
В европейской части России преобладают средне- и низконапорные гидроэлектростанции с напорами до 40 м и вертикальными агрегатами, состоящими из генератора и поворотнолопастной турбины.
На Дальнем Востоке и в Сибири сооружаются в основном мощные средне- и высоконапорные гидроэлектростанции с напорами до 200 м, а на Кавказе и в Средней Азии — высоконапорные гидроэлектростанции с напорами до 500 м. Развитие гидроэнергетики этих районов потребовало создания крупных гидроагрегатов с радиально-осевыми турбинами. Крупнейший в мире гидроагрегат Красноярской ГЭС с радиально-осевой турбиной диаметром рабочего колеса 7,5 м мощностью 500 тыс. квт.
В связи с ростом потребности укрупненных энергосистем в пиковой энергии все большее значение начинают приобретать и гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) как основное средство для выравнивания нагрузок. Эти станции требуют применения специальных видов гидроэнергетического оборудования: обратимых машин (турбина — насос) и обратимых двигателей — генераторов. В настоящее время такие первые агрегаты и установлены на Киевской ГАЭС. Дальнейшее совершенствование компоновок и конструкций вертикальных гидроагрегатов характеризуется стремлением к максимальному конструктивному и технологическому объединению деталей и узлов турбины и генератора. Так, подпятники зонтичных генераторов опираются теперь обычно на крышку турбины, что дало возможность отказаться от нижней крестовины генератора. В некоторых конструкциях крупных гидроагрегатов генератор не имеет вала и втулка его ротора крепится непосредственно к верхнему концу вала турбины.
Конструктивные и компоновочные изменения гидроагрегатов за последние 25 лет не только привели к существенному повышению энергетических параметров, но и значительно уменьшили осевые габариты их при одинаковом диаметре рабочего колеса.
Особенности современного строительства гидроагрегатов
Характерной особенностью современного крупного гидроэнергомашиностроения является то, что турбины и генераторы из-за своих габаритов и весов, а также отсутствия на заводах необходимых энергетических ресурсов и невозможности создания специальных стендов не могуг быть полностью собраны, обкатаны и испытаны на заводах-изготовителях, и поэтому их вынуждены поставлять на гидроэлектростанции в.виде отдельных механизмов, узлов и деталей, иногда даже без заводской общей и поузловой контрольной сборки. Гидроагрегаты полностью собирают, испытывают и -пускают в работу впервые только на месте установки. Поэтому монтаж гидроэнергетического оборудования является по существу заключительным этапом в общем цикле создания гидроагрега-та, в процессе которого приходится выполнять не только монтажные операции по сборке, установке, выверке и креплению деталей и узлов гидроагрегата, но и производить чисто заводские технологические операции по контрольной сборке узлов и механизмов с доводкой и подгонкой деталей.
Одновременно монтаж гидроагрегатов — технологического оборудования гидроэлектростанции — является и составной частью единого, связанного организационно и технологически процесса строительно-монтажных работ по сооружению гидроэлектростанции.
Эти две особенности изготовления и установки крупных гидроагрегатов, требующие- сочетания и обеспечения их высококачественного монтажа и своевременного ввода гидроэлектростанции в эксплуатацию, обусловливают необходимость четких инженерно-технических методов организации и технологии монтажных работ.
Гидравлические двигатели, применявшиеся в промышленности России и за рубежом до XIX в., представляли собой различного типа водяные колеса, вращающиеся под действием только веса воды или скоростной энергии потока. Водяные колеса как двигатели имели ряд существенных недостатков: громоздкость, малую скорость вращения и низкий к. п. д., а главное — с их помощью невозможно было получить большие мощности. Так, водяное колесо диаметром 9,15 м при напоре 5,2 м, работавшее на Кренгольмской мануфактуре в г. Нарве до 1874 г., развивало мощность всего 330 квт при скорости вращения 4—4,5 об/мин.
В начале XIX в. была создана гидравлическая турбина, которая стала быстро вытеснять водяные колеса, особенно в промышленности, где требовались более значительные мощности. Гидравлическая турбина по сравнению с водяным колесом дала возможность получать большие мощности в одном агрегате при сравнительно высоких скоростях вращения и достаточно простой связи турбины с потребляющей ее энергию машиной.
Особенно важное значение получило гидротурбостроение в конце XIX и начале XX вв. в связи с широким развитием электротехнической промышленности и появлением возможности получения больших количеств электроэнергии на создаваемых для этой цели гидроэлектростанциях и ‘передачи ее на значительные расстояния.
Использование гидравлической энергии в дореволюционной России находилось на чрезвычайно низком уровне, а гидротурбостроение по существу отсутствовало.
Типы ГЭС:
Ещё одно интересное видео о работе Сибирских ГЭС и влиянии на них меняющейся экологической обстановки:
