เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำ

ระบบไฟฟ้าของสถานีพลังน้ำสามารถแบ่งออกเป็นส่วนต่าง ๆ ได้ เช่น เครื่องกำเนิดพลังน้ำ อุปกรณ์แรงดันเครื่องกำเนิด เครื่องแปลงกระแสหลัก อุปกรณ์จ่ายไฟแรงดันสูง ระบบจ่ายไฟ phụ และระบบกราวด์ โดยแสดงด้วยกล่องเส้นแนวนอนในรูปถัดไป

ตัวสร้างพลังงานน้ำและสายไฟฟ้าหลักเปรียบเสมือนหัวใจและหลอดเลือดใหญ่ของระบบไฟฟ้า ตัวสร้างพลังงานน้ำเปลี่ยนพลังงานกลไกจากการหมุนที่ได้จากเทอร์ไบน์พลังงานน้ำให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้า ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่ส่งออกมาจากสถานีพลังงานน้ำ ประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่สามารถถึงประมาณ 98% ได้ ในปัจจุบัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานน้ำที่มีการใช้งานในประเทศจีนมีความจุสูงสุดอยู่ที่ 889MVA การเชื่อมต่อสายไฟฟ้าหลักคือการเชื่อมโยงเครื่องกำเนิดพลังงานน้ำ อุปกรณ์แรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องแปลงไฟฟ้าแรงสูง อุปกรณ์กระจายพลังงานไฟฟ้าแรงสูง และระบบพลังงานไฟฟ้า เป็นต้น โดยวิธีที่เหมาะสม เพื่อให้เกิดการทำงานของการส่งผ่าน พลังงานไฟฟ้า การเพิ่มแรงดัน การรวบรวม การกระจาย และการส่งออก

อุปกรณ์แรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าที่สร้างโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำไปยังตัวแปลงกระแสหลัก การไหลกลับมีลักษณะของแรงดันไฟฟ้าสูงและกระแสไฟฟ้าสูง ระบบพลังงานช่วยและอุปกรณ์กระตุ้นของยูนิตทั่วไปมักเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟจากที่นี่ ในปัจจุบัน ระดับแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในสถานีพลังน้ำได้ถูกใช้งานสูงสุดถึง 24kV โดยพิจารณาปัจจัย เช่น การเข้าร่วมของโหลดสูงสุดของสถานีพลังน้ำและการสลับยูนิตบ่อยครั้ง สวิตช์วงจรเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามักจะถูกติดตั้งที่ทางออกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเทอร์ไบน์ ตัวนำของวงจรแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับยูนิตความจุสูงมักเป็นบัสเฟสปิด

ตัวแปลงกระแสหลักเป็นจุดเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดกับอุปกรณ์จ่ายไฟแรงดันสูง มันเพิ่มแรงดันจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้กลายเป็นแรงดันการส่งผ่าน เพื่อลดกระแสในการส่งผ่าน ซึ่งช่วยลดการสูญเสียจากการส่งผ่านและค่าใช้จ่ายวัสดุของระบบไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยทั่วไปแล้ว ยิ่งมีกำลังการติดตั้งมากและระยะทางการส่งไฟฟ้าไกลเท่าไร แรงดันการส่งผ่านก็จะยิ่งสูงขึ้น ในปัจจุบัน ระดับแรงดันการส่งผ่านของโรงไฟฟ้าพลังน้ำในประเทศจีนสูงถึง 750kV

อุปกรณ์จ่ายไฟแรงดันสูงใช้เพื่อรวบรวมพลังงานไฟฟ้าที่ถูกส่งมาจากหม้อแปลงหลักและส่งต่อไปยังระบบไฟฟ้าผ่านสนามเอาต์เล็ต โดยทั่วไปแล้วจะแบ่งออกเป็นสามประเภท ได้แก่ อุปกรณ์จ่ายไฟแบบเปิด สวิตช์เกียร์ที่ก๊าซหุ้มฉนวนโลหะ (GIS) และอุปกรณ์จ่ายไฟแบบไฮบริด เนื่องจากโรงไฟฟ้าพลังน้ำส่วนใหญ่อยู่ในพื้นที่ภูเขาสูงและหุบเขา การวางผังของอุปกรณ์จ่ายไฟแรงดันสูงมักจะถูกจำกัด ดังนั้น GIS ซึ่งมีความน่าเชื่อถือสูงที่สุดและการวางผังที่กะทัดรัดที่สุด แต่มีต้นทุนค่อนข้างสูง จึงกลายเป็นทางเลือกแรกสำหรับอุปกรณ์จ่ายไฟแรงดันสูงในโรงไฟฟ้าพลังน้ำของประเทศจีน 800kV เส้นทางนำไฟฟ้าแรงดันสูงของโรงไฟฟ้าพลังน้ำมักใช้สายเคเบิลแรงดันสูงหรือเส้นทางการส่งไฟฟ้าที่ก๊าซหุ้มฉนวนโลหะ (GIL)

ระบบพลังงานของโรงงานไฟฟ้าได้รับพลังงานจากยูนิตต่างๆ หรือระบบสายไฟฟ้า และจ่ายพลังงานไปยังโหลด (จุดต่างๆ) เช่น การทำงานของยูนิตโรงไฟฟ้า การส่องสว่าง อุปกรณ์สาธารณะ และอุปกรณ์พลังงานในพื้นที่เขื่อนตามความต้องการของสิ่งอำนวยความสะดวกทางด้านพลังงาน ระบบกราวด์ถูกใช้เพื่อให้มั่นใจในการทำงานปกติของระบบไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังน้ำและความปลอดภัยของบุคคลและอุปกรณ์ ในปัจจุบัน ระบบกราวด์ของโรงไฟฟ้าพลังน้ำใช้ประโยชน์จากน้ำในervoir โครงสร้างเหล็กใต้น้ำ และตัวกราวด์ธรรมชาติ เพื่อลดความต้านทานของการกราวด์ ระบบพลังงานช่วยและระบบกราวด์เป็นการรับประกันที่สำคัญสำหรับความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และการดำเนินงานที่ประหยัดของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ อุปกรณ์และการเดินสายไฟของพวกมันกระจายอยู่ทั่วทุกส่วนของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ

ผู้วิ่ง

เทอร์ไบน์แบบฟรานซิสสามารถทำงานได้ในช่วงความสูงของน้ำตั้งแต่ 40 ถึง 600 เมตร (130 ถึง 2,000 ฟุต) และกำลังไฟฟ้าที่ผลิตจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่ออยู่มีตั้งแต่ไม่กี่กิโลวัตต์ขึ้นไปจนถึง 800 เมกะวัตต์ เทอร์ไบน์ฟรานซิสขนาดใหญ่มักออกแบบเฉพาะสำหรับแต่ละสถานที่เพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อใช้น้ำในปริมาณและแรงดันที่กำหนด โดยปกติแล้วประสิทธิภาพจะมากกว่า 90%.

โรเตอร์แบบเพลตันทำงานได้ดีที่สุดเมื่อมีความสูงของน้ำตั้งแต่ 15-1,800 เมตร (50-5,910 ฟุต)

วาล์วควบคุมแรงดันเป็นอุปกรณ์ความปลอดภัยสำหรับสถานีพลังงานน้ำที่มีอุโมงค์นำน้ำแรงดันยาว โดยทั่วไป หากท่อแรงดัน ΣLV/H มีค่ามากกว่า 15 ถึง 30 จะต้องติดตั้งแท็งก์ควบคุมแรงดัน เนื่องจากงานโยธาจำนวนมากและการก่อสร้างที่ใช้เวลานาน การใช้วาล์วควบคุมแรงดันแทนแท็งก์ควบคุมแรงดันสามารถลดการลงทุนและย่นระยะเวลาการก่อสร้างได้

ตัวเรือนหลักของวาล์วปรับแรงดันถูกวางในแนวราบ ซึ่งหมายความว่าเส้นศูนย์กลางของท่อทางน้ำเข้าและกระบอกสูบไฮดรอลิกขนานกับพื้น โดยมีองค์ประกอบหลักได้แก่ เคสของวาล์ว สกรูวาล์ว กระบอกสูบไฮดรอลิกหลัก กระบอกสูบนำทาง และวาล์วเติมอากาศ

ตัวเก็บของลิ้นชักเป็นเหล็กหล่อหรือเชื่อม เรียกว่าท่อกึ่งวงกลมสองด้านซ้ายขวาสมมาตร มีรูเปิดสามรู ปลายหนึ่งเป็นทางเข้าของน้ำ อีกปลายหนึ่งเป็นทางออกของน้ำ และอีกปลายหนึ่งสำรองไว้สำหรับเชื่อมต่อกับกระบอกหลัก ในท่อกึ่งวงกลมของตัวเก็บมีใบนำทางแบบคงที่ เมื่อน้ำไหลเข้าจะสร้างการหมุนเวียนและชนกันภายในตัวลิ้นชักเพื่อระบายพลังงาน จากนั้นปล่อยออกสู่น้ำท้าย ซึ่งมีประสิทธิภาพในการระบายพลังงานที่ดี นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์เสริมอากาศเพื่อลดการสั่นสะเทือน โดยให้อากาศภายนอกสามารถเข้าสู่พื้นที่ความกดอากาศต่ำบริเวณปลายเข้าของช่องทางระบายของวาล์วปรับแรงดันได้อย่างสม่ำเสมอ

ตัวปิดวาล์วทำจากเหล็กหล่อ มีพื้นผิวชุบโครเมียมเพื่อป้องกันสนิม ตัวปิดวาล์วมีรูระบายความดันเพื่อให้ความดันของน้ำทั้งสองด้านของตัวปิดวาล์วสมดุล เพื่อลดความดันของน้ำมันสำหรับการใช้งาน

กระบอกน้ำมันหลักและกระบอกน้ำมันไกด์ใช้ในการควบคุมการเปิด-ปิดของตัวปิดวาล์ว กระบอกน้ำมันทำจากเหล็กหล่อ และมีลูกสูบ แหล่งน้ำมันจากเรจูเลเตอร์ของยูนิตเชื่อมต่อกับห้องหน้าและหลังของลูกสูบในกระบอกน้ำมันหลัก เมื่อยูนิตทำงานตามปกติ น้ำมันความดันจะผ่านเข้าไปในช่องปิด ทำให้วาล์วปรับความดันอยู่ในสถานะปิด เมื่อยูนิตหยุดฉุกเฉินหรือการลดโหลดทันทีเกินประมาณ 15% น้ำมันความดันจะผ่านเข้าไปในช่องเปิดโดยอัตโนมัติ ทำให้วาล์วปรับความดันเปิดเพื่อปล่อยน้ำในปริมาณที่กำหนด เพื่อความปลอดภัยของยูนิตและระบบอุโมงค์ความดัน

วาล์วอากาศเสริมถูกติดตั้งบนตัวบ้านวาล์ว ซึ่งสามารถทำให้อากาศภายนอกเข้าสู่พื้นที่ความดันลบบริเวณปลายทางเข้าของช่องระบายน้ำของวาล์วปรับแรงดันได้โดยตรง เมื่อวาล์วปรับแรงดันกำลังระบาย เพื่อลดการเกิดโพรงในท่อน้ำและลดการสั่นสะเทือนของวาล์วปรับแรงดัน

ใช้ระบบซีลแบบแข็งระหว่างปลั๊กวาล์วกับตัวบ้านวาล์ว โดยมีแหวนกันน้ำสเตนเลสติดอยู่บนปลั๊กวาล์ว และใช้แหวนกันน้ำสเตนเลสหรือทองเหลืองที่ถอดออกได้บนตัวบ้านวาล์ว (วัสดุสเตนเลสที่มีความแข็งแตกต่างจากสเตนเลสบนปลั๊กวาล์วจะเหมาะสมกว่า) ผ่านกระบวนการขัดละเอียดเพื่อให้เกิดการสัมผัสที่แน่นหนา มีคุณสมบัติในการกันน้ำที่ดี ชิ้นส่วนทั้งหมดที่จะเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างกระบอกสูบกับลูกสูบ ระหว่างแกนลูกสูบกับตัวบ้านวาล์ว จะถูกซีลด้วยแหวนยางพิเศษ

เพื่อให้สามารถควบคุมไส้กรองแรงดันได้ จำเป็นต้องติดตั้งวาล์วควบคุมแรงดันหลักพิเศษ วาล์วลิมิตการไหล และวาล์วตรวจสอบแรงดันน้ำมันสำหรับควบคุมในระบบไฮดรอลิก โดยที่วาล์วควบคุมแรงดันหลักพิเศษจะถูกติดตั้งในเครื่องควบคุมของยูนิต ซึ่งเป็นรูปแบบการควบคุมที่เชื่อถือได้มากที่สุดเมื่อใช้กับเครื่องควบคุมไส้กรองแรงดัน ส่วนโครงสร้างของวาล์วควบคุมแรงดันหลักพิเศษนี้คือการเพิ่มแผ่นวาล์วเสริมเพื่อควบคุมไส้กรองแรงดัน

ลักษณะเด่นของไส้กรองแรงดันจะเน้นไปที่ลักษณะของการไหล (ดูรายละเอียดเพิ่มเติมในชุดข้อมูลการออกแบบ)

หน้าที่ของวาล์วปรับแรงดันคือการเปิดวาล์วปรับแรงดันอย่างรวดเร็วในเวลาเดียวกันเมื่อใบกังหันของยูนิตถูกปิดอย่างรวดเร็วเมื่อยูนิตกำลังทิ้งโหลด และปล่อยกระแสที่ต้องลดลงเมื่อยูนิตปิดผ่านวาล์วปรับแรงดัน กล่าวคือ เมื่อติดตั้งวาล์วปรับแรงดันแล้ว การเปลี่ยนแปลงของอัตราการไหลในระบบนำน้ำจะดำเนินไปอย่างช้าๆ ซึ่งช่วยลดค่าความดันน้ำที่เพิ่มขึ้น อีกด้านหนึ่ง เนื่องจากยูนิตยังคงปิดอย่างรวดเร็ว ซึ่งรับประกันว่าค่าความดันที่เพิ่มขึ้นจะไม่สูงเกินไป วาล์วปรับแรงดันจึงเป็นหนึ่งในมาตรการที่มีประสิทธิภาพในการลดค่าความดันที่เพิ่มขึ้นของระบบนำน้ำและความดันที่เพิ่มขึ้นของยูนิต ส่วนหนึ่งของการทำงานของถังควบคุมแรงดันคือการทำหน้าที่นี้

“ผู้เชี่ยวชาญด้านการฟื้นฟูและบริการของเราทำให้ทรัพย์สินพลังงานน้ำที่ได้รับการพิสูจน์ของคุณเปล่งประกายด้วยความสดใสใหม่”

โรงไฟฟ้าพลังน้ำทุกแห่งที่มีอยู่ในปัจจุบันมีประวัติการดำเนินงานเฉพาะตัวและยุทธศาสตร์การดำเนินงานในอนาคตที่กำหนดไว้แล้ว วันนี้ เราจำเป็นต้องมีแนวคิดในการให้บริการและการฟื้นฟูที่เน้นไปที่การปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวม ลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน เพิ่มอายุการใช้งาน และทำให้โรงไฟฟ้าพลังน้ำพร้อมสำหรับอนาคต

เพิ่มการผลิตไฟฟ้ารายปี

ประสิทธิภาพของกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้เพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ดังนั้น การซ่อมแซมเพื่อปรับปรุงสมรรถนะของโรงงานจึงเป็นไปได้และมีประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจสูง ขึ้นอยู่กับสถานการณ์ การอัปเกรดใบพัดกังหันอายุ 40 ปีสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ถึง 5% และเพิ่มการผลิตพลังงานรายปีได้มากกว่านั้น นอกจากนี้ ประสิทธิภาพโดยรวมของโรงไฟฟ้าพลังน้ำสามารถปรับปรุงได้โดยใช้คอนโทรลเลอร์ดิจิทัลตัวอย่างเช่น

ขยายอายุการใช้งาน

เมื่ออุปกรณ์ไฮดรอลิกมีอายุมากขึ้น การสึกหรอจะส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของโรงงาน อายุการใช้งานจะเร็วขึ้นหากมีรูปแบบการทำงานบางอย่าง เช่น วงจรการเปิด-ปิด การสึกกร่อนจากอนุภาคแขวนจำนวนมาก เช่น เศษดิน และการกัดกร่อน ทั้งหมดนี้ส่งผลต่ออายุการใช้งาน ส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องกับตลาดผู้บริโภคและ/หรือระบบอัตโนมัติและการควบคุม มักจะต้องถูกเปลี่ยนก่อน ส่วนประกอบไฟฟ้าแรงสูง เช่น สายเคเบิล สถานีไฟฟ้า และทรานส์ฟอร์มเมอร์ มีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า ในขณะเดียวกัน การเสื่อมสภาพทางกลไกเป็นกระบวนการที่ช้ามาก แต่ก็ยังส่งผลกระทบต่อส่วนที่ไม่เคลื่อนที่ของกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า รวมถึงโครงสร้างต่างๆ เช่น เพนสต็อก

ความต้องการของตลาดสมัยใหม่

ในปัจจุบัน เครื่องกำเนิดพลังงานน้ำหลายแห่งกำลังเผชิญกับความท้าทายจากการเริ่มต้นและหยุดทำงานบ่อยครั้ง การทำงานที่โหลดต่ำมาก และการเป็นสำรองหมุน หรือความสามารถในการตอบสนองอย่างรวดเร็ว เช่น เพื่อเสถียรภาพของระบบส่งไฟฟ้า โดยปกติแล้ว อุปกรณ์ที่ติดตั้งไว้มักจะเสื่อมสภาพเร็วกว่าที่คาดการณ์ไว้เดิม เพราะไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรองรับความต้องการของระบบไฟฟ้าสมัยใหม่