generatore idroelettrico-generatore idroelettrico-Dongturbo Electric Company Ltd. (DTEC).

Il sistema elettrico di una centrale idroelettrica può generalmente essere diviso in diverse parti, come generatori idroelettrici, attrezzature a tensione generatrice, trasformatori principali, dispositivi di distribuzione ad alta tensione, sistemi di alimentazione ausiliaria e sistemi di terra, come indicato dalle caselle tratteggiate nella figura seguente.

Il generatore idroelettrico e la principale installazione elettrica sono come il cuore e l'aorta del sistema elettrico. Il generatore idroelettrico converte l'energia meccanica rotante prodotta dalla turbina idraulica in energia elettrica, che è la fonte di energia elettrica prodotta dalla centrale idroelettrica. L'efficienza dei grandi generatori idroelettrici può generalmente raggiungere circa il 98%. Attualmente, la capacità massima dei generatori idroelettrici in funzione in Cina è di 889MVA. L'impianto elettrico principale serve a collegare in modo appropriato il generatore idroelettrico, l'attrezzatura a tensione generatrice, il trasformatore principale, l'impianto di distribuzione ad alta tensione, il sistema elettrico, ecc., per realizzare le funzioni di trasmissione, aumento, raccolta, distribuzione e invio dell'energia elettrica.

L'attrezzatura di tensione del generatore trasmette l'energia elettrica generata dal generatore idroelettrico al trasformatore principale. Il flusso di ritorno ha le caratteristiche di alta tensione e alta corrente. Il sistema di alimentazione ausiliario e il dispositivo di eccitazione dell'unità sono generalmente collegati all'alimentazione da qui. Attualmente, i livelli di tensione dei generatori nelle centrali idroelettriche sono stati messi in funzione fino a 24kV. Considerando fattori come la partecipazione al picco della centrale idroelettrica e l'interruttore frequente dell'unità, spesso viene installato un interruttore generatore-generatore all'uscita del generatore turbina. Il conduttore di connessione del circuito di tensione del generatore dell'unità ad alta capacità è solitamente un bus a fase chiusa.

Il trasformatore principale è l'interconnessione tra l'attrezzatura di tensione del generatore e il dispositivo di distribuzione elettrica ad alta tensione. Alza la tensione del generatore alla tensione di trasmissione per ridurre la corrente di trasmissione, riducendo così in modo efficace le perdite di trasmissione e i costi dei materiali della rete elettrica. In generale, maggiore è la capacità installata e più lunga è la distanza di trasmissione, maggiore sarà la tensione di trasmissione. Attualmente, il livello di tensione di trasmissione delle centrali idroelettriche in Cina arriva fino a 750kV.

Il dispositivo di distribuzione ad alta tensione viene utilizzato per raccogliere l'energia elettrica inviata dal trasformatore principale e inviarla al sistema di alimentazione attraverso il campo di uscita. Include principalmente tre tipi di dispositivi di distribuzione aperti, interruttori a gas isolanti chiusi in metallo (GIS) e dispositivi di distribuzione ibridi. Poiché la maggior parte delle centrali idroelettriche è situata in aree di montagne alte e canyon, la disposizione dei dispositivi di distribuzione ad alta tensione è spesso limitata. Pertanto, il GIS, con la massima affidabilità e il layout più compatto ma relativamente costoso, è diventato la prima scelta per i dispositivi di distribuzione ad alta tensione nelle centrali idroelettriche cinesi a 800kV. Le linee di uscita ad alta tensione delle centrali idroelettriche utilizzano generalmente cavi elettrici ad alta tensione o linee di trasmissione isolate a gas chiuse in metallo (GIL).

Il sistema di alimentazione della centrale ottiene energia da unità, reti elettriche, ecc., e fornisce energia ai carichi (punti) come le operazioni delle unità della centrale elettrica, l'illuminazione, l'attrezzatura pubblica e l'attrezzatura elettrica dell'area del bacino, in base alle esigenze delle infrastrutture elettriche. Il sistema di terra viene utilizzato per garantire il funzionamento normale del sistema elettrico della centrale idroelettrica e la sicurezza delle persone ed equipaggiamenti. Attualmente, il sistema di terra della centrale idroelettrica sfrutta appieno l'acqua del serbatoio, le strutture metalliche sott'acqua e i corpi di terra naturali per ridurre la resistenza a terra. I sistemi di alimentazione ausiliaria e di terra sono garanzie importanti per un funzionamento sicuro, affidabile ed economico delle centrali idroelettriche. I loro componenti e connessioni sono distribuiti in modo ampio in varie parti delle centrali idroelettriche.

La valvola di regolazione della pressione è un dispositivo di sicurezza per le centrali idroelettriche con tunnel di derivazione sotto pressione. Generalmente, quando il rapporto ΣLV/H è maggiore di 15 a 30, dovrebbe essere installato un serbatoio di surrogazione. A causa della grande quantità di lavori civili e del lungo periodo di costruzione, l'uso di una valvola di regolazione della pressione al posto di un pozzo di regolazione può risparmiare investimenti e abbreviare i tempi di costruzione.

Il corpo principale della valvola regolatrice di pressione è disposto orizzontalmente, cioè le linee centrali della cannella di ingresso dell'acqua e del cilindro idraulico sono parallele al suolo, ed è composto principalmente da involucro valvolare, tappo valvolare, cilindro idraulico principale, cilindro guida e valvola di integrazione d'aria.

Il corpo della valvola è in acciaio saldato o fondito. È composto da due tubi semivoluti simmetrici a sinistra e destra. Ci sono tre aperture, una estremità è l'ingresso dell'acqua, l'altra estremità è l'uscita dell'acqua, e l'altra estremità è riservata per la connessione con il cilindro principale. All'interno del tubo voluto del corpo della valvola ci sono guide fisse, in modo che dopo l'ingresso dell'acqua, si formi un flusso circolare e si urti tra loro all'interno del corpo della valvola per dissipare energia, dopodiché viene scaricato nell'acqua di fondo, garantendo un'eccellente prestazione di dissipazione energetica. Al fine di ridurre le vibrazioni, è presente un dispositivo di integrazione d'aria che consente all'atmosfera di entrare uniformemente nell'area a pressione negativa all'estremità di ingresso del canale di scarico della valvola regolatrice.

Il tappo della valvola è realizzato in acciaio fuso con superficie cromata per prevenire la ruggine. Il tappo della valvola è fornito con fori di equalizzazione della pressione. Lo scopo è quello di bilanciare la pressione dell'acqua su entrambi i lati del tappo della valvola per ridurre la pressione dell'olio operativo.

Il cilindro principale ad olio e il cilindro guida ad olio vengono utilizzati per operare l'interruttore del tappo della valvola. Il cilindro è realizzato in acciaio fuso e ha un pistone. La fonte di olio dal governatore dell'unità è collegata alle camere anteriori e posteriori del pistone del cilindro principale ad olio rispettivamente. Quando l'unità funziona normalmente, l'olio sotto pressione passa attraverso la cavità di chiusura, in modo che la valvola di regolazione della pressione sia nello stato chiuso; quando l'unità si ferma di emergenza o il carico istantaneo viene scaricato per oltre il 15%, l'olio sotto pressione passerà automaticamente attraverso la cavità di apertura, in modo che la valvola di regolazione della pressione si apra per rilasciare un flusso d'acqua di dimensioni prestabilite per garantire la sicurezza dell'unità e del sistema di galleria a pressione.

La valvola di aria supplementare è installata sul corpo della valvola, il che può consentire all'atmosfera di entrare direttamente nell'area a pressione negativa all'estremità di ingresso del canale di scarico della valvola regolatrice quando questa sta eseguendo la scarica, al fine di ridurre l'effetto di cavitazione nel canale di flusso e diminuire le vibrazioni della valvola regolatrice.

Viene utilizzato un sigillo duro tra il tappo della valvola e il corpo della valvola, ovvero un anello stagnante in acciaio inossidabile è fissato sul tappo della valvola, mentre su quest'ultimo viene usato un anello stagnante in acciaio inossidabile o bronzo rimovibile (è preferibile un materiale in acciaio inossidabile con durezza diversa rispetto a quello presente sul tappo della valvola), raggiungendo un contatto stretto attraverso un affinamento accurato tra i due, con buone proprietà di tenuta. Tutte le parti che si muoveranno relativamente tra il cilindro e il pistone, tra il perno del pistone e il corpo della valvola, sono sigillate con una particolare guarnizione in gomma.

Per realizzare il controllo del valvole regolatrice di pressione, è necessario installare una valvola principale speciale per il controllo della pressione, una valvola di soffiacqua e una valvola di controllo della pressione idraulica nel sistema idraulico. Tra queste, la valvola principale speciale per il controllo della pressione è montata nel regolatore dell'unità, che rappresenta la forma più affidabile di controllo con il regolatore della valvola regolatrice di pressione. La struttura della valvola principale speciale per il controllo della pressione prevede l'aggiunta di un disco valvola aggiuntivo per controllare la valvola regolatrice di pressione.

Le caratteristiche della valvola regolatrice di pressione sono principalmente caratteristiche di flusso (vedere la serie di raccolta di dati progettuali per maggiori dettagli).

La funzione della valvola di regolazione della pressione è quella di aprire rapidamente la valvola di regolazione della pressione nello stesso momento in cui le pale del gruppo vengono chiuse velocemente quando il gruppo scarica il carico, e di eliminare il flusso che deve essere ridotto quando il gruppo viene chiuso dalla valvola di regolazione della pressione. Ciò significa che, dopo aver installato la valvola di regolazione della pressione, il cambiamento del flusso nel sistema di deviazione dell'acqua può procedere lentamente, riducendo così l'aumento del valore di pressione dell'acqua. D'altra parte, poiché il gruppo è comunque chiuso velocemente, ciò garantisce che l'aumento del valore di pressione non sarà troppo alto, quindi la valvola di regolazione della pressione è una delle misure efficaci per ridurre l'aumento del valore di pressione del sistema di deviazione e l'aumento del valore di pressione del gruppo. Il ruolo del serbatoio di surrogazione.

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Ogni centrale idroelettrica esistente ha una propria storia operativa specifica e una strategia operativa futura definita. Oggi, sono necessari concetti di servizio e riabilitazione orientati alle soluzioni per migliorare l'efficienza complessiva, ridurre le spese operative, prolungare i tempi di vita e rendere le centrali idroelettriche adatte al futuro.

AUMENTO DELLA PRODUZIONE ENERGETICA ANNUALE

L'efficienza delle turbine e dei generatori è aumentata significativamente negli ultimi decenni. Di conseguenza, i rinnovamenti per migliorare le prestazioni della centrale sono possibili ed estremamente convenienti dal punto di vista economico. A seconda delle circostanze, un aggiornamento di una palea di turbina datata 40 anni può offrire fino al 5% in più di efficienza e un aumento ancora maggiore in termini di produzione energetica annua. L'efficienza complessiva di una centrale idroelettrica può essere ottimizzata utilizzando controller digitali, ad esempio.

PROLUNGAMENTO DELLA VITA UTILE

Man mano che l'attrezzatura idroelettrica invecchia, l'usura influisce sull'efficienza della centrale. L'invecchiamento è accelerato da certi regimi operativi della centrale, come cicli di accensione e spegnimento, abrasione dovuta a grandi volumi di solidi sospesi come il limo, e corrosione. Tutto ciò ha un impatto sulla durata del servizio. I componenti legati ai prodotti del mercato dei consumatori e/o ai sistemi di automazione e controllo devono generalmente essere sostituiti per primi. I componenti elettrici ad alta tensione, come cavi, sottostazioni e trasformatori, hanno una durata più lunga. Nel frattempo, l'invecchiamento meccanico è un processo molto lento, ma comunque influisce sulle parti fisse di una turbina e di un generatore, nonché sugli elementi strutturali come i penstock.

REQUISITI DEL MERCATO MODERNO

Oggi, molte centrali idroelettriche sono sfidate da cicli di accensione-fermo più frequenti, operando a carichi parziali molto bassi e come riserva rotante, o come capacità di risposta rapida, ad esempio per stabilizzare la rete di trasmissione. Solitamente, tale attrezzatura installata invecchia molto più velocemente di quanto previsto inizialmente perché non è stata progettata per le esigenze della moderna rete elettrica.