Схемы использования водной энергии

Имеются две основные схемы создания сосредоточенного напора ГЭС: 1) плотинная схема (напор создается плотиной); 2) деривационная схема (напор создается посредством деривации, выполняемой в виде канала, туннеля или трубопровода).

Плотинная схемаиспользуется на равнинных реках. В зависимости от напора ГЭС может быть русловой (рис. 3.46) или приплотинной (рис. 3.47). На русловых ГЭС (напор до 30 м) здание станции, как и плотина, воспринимает напор и располагается в русле реки.

Рис.3.46. Плотинная схема с русловой ГЭС:

1 – здание ГЭС; 2 – водосливная плотина; 3 – глухая земляная плотина; 4 – кран для подъема       и опускания затворов

   На приплотинных ГЭС (напор более 30 м) здание помещается за плотиной, а весь напор воспринимается плотиной. Подвод воды к турбинам ГЭС осуществляется трубопроводами, размещенными в теле или поверх бетонной плотины, или туннелями, прокладываемыми в обход плотины.

Деривационная схема

При деривационной схеме высота плотины может быть небольшой, обеспечивающей лишь отвод воды из реки в деривацию, а сосредоточенный напор получается за счет разности уклонов воды в реке и в деривации. На рис. 3.48 приведена схема ГЭС с деривацией в виде открытого канала. Плотина создает небольшой подпор. Из подпертого бьефа вода по деривационному каналу поступает в напорный бассейн, откуда она подается по трубопроводам к турбинам ГЭС. От турбин вода по отводящему каналу направляется в реку или деривацию следующей ГЭС.

Рис.3.47. Плотинная схема с приплотинной ГЭС:

1 – водосливная плотина; 2 – кран для подъема и опускания затворов; 3 – станционная        плотина; 4 – здание ГЭС; 5 – турбинный водовод

Рис.3.48. Деривационная схема с каналом

При горном рельефе местности, деривацию можно выполнить в виде туннеля, прорезывающий горный массив (рис. 3.49).

Рис.3.49. Деривационная схема с напорным подводящим туннелем в горном массиве:

1- русло реки; 2 – плотина; 3 – водоприемник; 4 – подводящий туннель;

5 – уравнительный резервуар; 6 – помещение затворов; 7 – турбинные трубопроводы;

8 – здание ГЭС; 9 - ЛЭП

В конце длинного подводящего напорного туннеля устраивается уравнительный резервуар для уменьшения гидравлического удара при резких изменениях расхода вод, потребляемой ГЭС.

Деривационные схемы выгодны в горных условиях, когда при относительно небольшой длине и малых поперечных размерах деривации можно получить большой напор и большую мощность ГЭС.

Каскады гидроэлектростанций и водохранилищ

Несколько ГЭС, последователь­но расположенных на одном водо­токе, образуют каскад. Каскады ГЭС позволяют более полно использовать падение реки и ее стока в интересах народного хозяйства. При этом стремятся за счет создания водохранилищ наилучшим образом зарегулировать сток рек. Для того чтобы использовать возможно больший сток на данной ГЭС, створ плотины стремятся расположить ниже крупного притока, а для уменьшения ущерба от затопления створ плотины выбирают выше крупных городов.

Наиболее крупные каскады: на Волге – 11 ГЭС, на Иртыше – 4, на Ангаре – 5, на Енисее – 7, на Каме – 4.