Fyrsta vatnsaflsvirkjun heims var byggð í Frakklandi árið 1878 og notaði vatnsaflsrafala til að framleiða rafmagn. Fram að þessu hefur framleiðsla vatnsaflsrafala verið kölluð „krónan“ í franskri framleiðslu. En strax árið 1878 var frumhönnun fyrir vatnsaflsrafstöðina komin á markað. Árið 1856 kom Lianlian Alliance vörumerkið á markað fyrir jafnstraumsrafstöðina. Árið 1865 sáu Frakkarnir Casseven og Ítalinn Marko fyrir sér að sameina jafnstraumsrafstöð og vatnstúrbínu til að framleiða rafmagn. Árið 1874 lagði Piroski frá Rússlandi einnig til hönnun til að breyta vatnsorku í raforku. Árið 1878 voru fyrstu vatnsaflsvirkjanir heims byggðar í Gragside Manor í Englandi og Sirmite nálægt París í Frakklandi og fyrsta framleiðslulotan af jafnstraumsrafstöðvum kom fram. Árið 1891 var fyrsti nútíma vatnsaflsrafstöðin (Laufen Hydrogenator Hydrogenator) fædd hjá Ruitu Olican Company. Frá 1891 til dagsins í dag hafa orðið miklar framfarir í tækni vatnsaflsrafstöðva í meira en 100 ár.
Upphafsstig (1891-1920)
Á upphafsskeiði fæðingar vatnsaflsrafala tengdu menn venjulegan jafnstraumsrafal eða alternator við vatnstúrbínu til að mynda safn af vatnsaflsrafstöðvum. Á þeim tíma var enginn sérhannaður vatnsaflsrafall til. Þegar Lauffen vatnsaflsvirkjunin var byggð árið 1891 kom fram sérhannaður vatnsaflsrafall. Þar sem fyrstu vatnsaflsvirkjanirnar voru litlar, einangraðar virkjanir með lítið aflgjafasvið, voru stillingar rafalanna mjög óreiðukenndar, með mismunandi spennu og tíðni. Byggingarlega eru vatnsaflsrafalarnir að mestu láréttir. Að auki eru flestir vatnsaflsrafalar í upphafi jafnstraumsrafalar, og síðar komu einfasa riðstraums-, þriggja fasa riðstraums- og tveggja fasa riðstraumsrafalar fram.
Meðal þekktari fyrirtækja sem framleiða vatnsaflsrafstöðvar á upphafsstigi eru BBC, Oelikon, Siemens, Westinghouse (WH), Edison og General Motors (GE) o.fl., og dæmigerð vatnsaflsframleiðslufyrirtæki. Vélin inniheldur 300 hestafla þriggja fasa riðstraumsrafstöð frá Laufen vatnsaflsvirkjunni (1891), 750 kW þriggja fasa riðstraumsrafstöð frá Folsom vatnsaflsvirkjunni í Bandaríkjunum (framleidd af GE Corporation, 1893), og Adams vatnsaflsvirkjun á bandarísku hliðinni af Niagara-fossum (Niagara-fossar) 5000 hestafla tveggja fasa riðstraums vatnsaflsrafstöð (1894), 12MNV⁻A og 16MV⁻A lárétta vatnsaflsrafstöðvar (1904-1912) frá Ontario-virkjunni á kanadísku hliðinni af Niagara-fossum, og 40MV⁻A stand sem GE framleiddi árið 1920. Hellsjön vatnsaflsvirkjun í Svíþjóð var byggð árið 1893. Virkjunin var búin fjórum 344kV?A þriggja fasa riðstraums láréttum vatnsaflsrafstöðvum. Rafalarnir voru framleiddir af sænska General Electric Company (ASEA).
Árið 1891 var heimssýningin haldin í Frankfurt í Þýskalandi. Til að sýna fram á flutning og notkun riðstraums á fundinum settu skipuleggjendur ráðstefnunnar upp sett af vatnstúrbínuframleiðendum í sementsverksmiðjunni í Portland í Larffen í Þýskalandi, 175 km í burtu. Til að lýsa upp sýninguna og knýja 100 hestafla þriggja fasa rafmótor. Vatnsframleiðandinn í Laufen-virkjuninni var hannaður af Brown, yfirverkfræðingi Ruitu Oerlikon Company, og framleiddur af Oerlikon Company. Rafallinn er þriggja fasa láréttur, 300 hestöfl, 150 snúningar á mínútu, 32 pólar, 40Hz og fasaspennan er 55~65V. Ytra þvermál rafallsins er 1752 mm og lengd járnkjarnans er 380 mm. Fjöldi raufa á stator rafallsins er 96, lokaðar raufar (þá kallaðar holur), hver pól og hver fasi er úr koparstöng, raufin á vírstönginni er einangruð með 2 mm asbestplötu og endinn er úr berum koparstöng; snúningsásinn er innbyggður hringur í klópólum reitvindingarinnar. Rafallinn er knúinn áfram af lóðréttri vökvatúrbínu í gegnum par af keiluhjólum og örvaður af öðrum litlum jafnstraumsvökvarafalli. Nýtni rafallsins nær 96,5%.
Vel heppnuð rekstur og flutningur vatnsrafstöðva Laufen-virkjunarinnar til Frankfurt er fyrsta iðnaðarprófun á þriggja fasa straumflutningi í mannkynssögunni. Þetta er bylting í hagnýtri notkun riðstraums, sérstaklega þriggja fasa riðstraums. Rafallinn er einnig fyrsti þriggja fasa vatnsrafallinn í heimi.
Ofangreint lýsir hönnun og þróun vatnsaflsrafstöðva fyrstu þrjátíu árin. Reyndar, ef litið er á þróunarferli vatnsaflsrafstöðvatækni, þá eru vatnsaflsrafstöðvar almennt í þróunarstigi á 30 ára fresti. Það er að segja, tímabilið frá 1891 til 1920 var upphafsstigið, tímabilið frá 1921 til 1950 var stig tækniþróunar, tímabilið frá 1951 til 1984 var stig hraðrar þróunar og tímabilið frá 1985 til 2010 var stig stöðugrar þróunar.
Birtingartími: 9. september 2021
