1、 Усан цахилгаан үйлдвэрлэх тойм
Усан цахилгаан станц гэдэг нь байгалийн гол мөрний усны энергийг цахилгаан эрчим хүч болгон хувиргаж, хүн амын хэрэгцээнд ашиглах явдал юм. Цахилгаан станцуудын ашигладаг эрчим хүчний эх үүсвэрүүд нь нарны эрчим хүч, гол мөрний усны эрчим хүч, агаарын урсгалаас үүссэн салхины эрчим хүч зэрэг олон янз байдаг. Усан эрчим хүчийг ашиглан усан цахилгаан станц барих зардал хямд бөгөөд усан цахилгаан станц барих ажлыг ус хамгаалах бусад байгууллагуудтай хослуулж болно. Хятад улс усны нөөцөөр баялаг бөгөөд маш сайн нөхцөлтэй. Усан цахилгаан станц нь үндэсний эдийн засгийн бүтээн байгуулалтад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Гол мөрний урсацын дээд хэсгийн усны түвшин доод голын усны түвшнээс өндөр байна. Голын усны түвшний зөрүүгээс усны энерги үүсдэг. Энэ энергийг боломжит энерги эсвэл потенциал энерги гэж нэрлэдэг. Голын усны гадаргуугийн өндрийн зөрүүг уналт гэж нэрлэдэг ба усны түвшний зөрүү буюу толгой гэж нэрлэдэг. Энэ уналт нь гидравлик эрчим хүчний үндсэн нөхцөл юм. Нэмж дурдахад усны эрчим хүчний хэмжээ нь голын усны урсацын хэмжээнээс хамаардаг бөгөөд энэ нь уналт шиг чухал ач холбогдолтой өөр нэг үндсэн нөхцөл юм. Уналт ба цэнэгийн аль аль нь гидравлик эрчим хүчний хэмжээнд шууд нөлөөлдөг; Усны уналт их байх тусам гидравлик хүч их байх болно; Хэрэв уналт, усны хэмжээ харьцангуй бага байвал усан цахилгаан станцын гарц бага байх болно.
Уналтыг ерөнхийдөө метрээр илэрхийлдэг. Усны гадаргуугийн градиент нь уналт ба зайны харьцаа бөгөөд энэ нь уналтын концентрацийн зэргийг харуулж чадна. Хэрэв уналт харьцангуй төвлөрсөн бол усны эрчим хүчийг ашиглах нь илүү тохиромжтой. Усан цахилгаан станцын ашигласан дусал нь гидравлик турбиныг дайран өнгөрсний дараа усан цахилгаан станцын урсацын дээд талын усны гадаргуу ба доод урсгалын усны гадаргуугийн хоорондох зөрүү юм.
Урсгал гэдэг нь голын дундуур нэг секундэд урсах усны хэмжээг куб метрээр илэрхийлнэ. Нэг шоо метр ус нэг тонн байна. Гол мөрний урсац хэзээ ч, хаана ч өөрчлөгддөг тул урсгалын тухай ярихдаа тухайн голын урсах газрын цагийг тайлбарлах ёстой. Урсгал нь цаг хугацааны явцад ихээхэн өөрчлөгддөг. Ерөнхийдөө Хятадын гол мөрөн зун, намар, борооны улиралд их урсах боловч өвөл, хаврын улиралд бага урсаж байдаг. Урсгал нь сар бүр, усны хэмжээ жил бүр өөр өөр байдаг. Ерөнхий голуудын урсац нь дээд хэсэгт харьцангуй бага; цутгал голууд нийлэхийн хэрээр урсацын доод урсгал аажмаар нэмэгддэг. Тиймээс, хэдийгээр дээд урсгалын уналт нь төвлөрсөн боловч урсгал нь бага байдаг; Хэдийгээр урсгалын доод урсгал их боловч дусал харьцангуй тархсан байдаг. Тиймээс голын дунд хэсэгт усны эрчим хүчийг ашиглах нь ихэвчлэн хамгийн хэмнэлттэй байдаг.
Усан цахилгаан станцын уналт, зарцуулалтыг мэдэж, түүний гаралтыг дараах томъёогоор тооцоолж болно.
N = GQH
Томъёонд N – гаралт, нэгж: кВт, мөн хүч гэж нэрлэдэг;
Q - урсгал, секундэд куб метрээр;
H - уналт, метрээр;
G=9.8, хүндийн хүчний хурдатгал, Ньютон/кг
Онолын хүчийг дээрх томьёоны дагуу тооцож, алдагдлыг хасахгүй. Үнэн хэрэгтээ усан цахилгаан станц үйлдвэрлэх явцад усны турбин, дамжуулах төхөөрөмж, генератор гэх мэт цахилгаан эрчим хүчний алдагдал зайлшгүй гардаг. Тиймээс онолын хүчийг бууруулж, өөрөөр хэлбэл бидний ашиглаж болох бодит хүчийг үр ашгийн коэффициентоор үржүүлэх ёстой (тэмдэг: K).
Усан цахилгаан станцын генераторын тооцоолсон хүчийг нэрлэсэн хүч, бодит хүчийг бодит хүч гэж нэрлэдэг. Эрчим хүчийг хувиргах явцад тодорхой хэмжээний энерги алдах нь зайлшгүй юм. Усан цахилгаан үйлдвэрлэх явцад голчлон гидравлик турбин ба генераторын алдагдал (шугам хоолойн алдагдал орно) гардаг. Хөдөөгийн бичил усан цахилгаан станцуудад янз бүрийн алдагдал нь нийт онолын хүчин чадлын 40~50%-ийг эзэлдэг тул усан цахилгаан станцын гаралт нь онолын хүчин чадлын 50~60%-ийг л ашиглах боломжтой, өөрөөр хэлбэл үр ашиг нь ойролцоогоор 0,5~0,60 (үүнд турбины үр ашиг 0,70~0,85, цахилгаан дамжуулах хоолойн үр ашиг 8, цахилгаан дамжуулах хоолойн үр ашиг 0.0 ~0.) 0.80~0.85). Тиймээс усан цахилгаан станцын бодит хүчийг (гаралт) дараах байдлаар тооцоолж болно.
K – усан цахилгаан станцын үр ашгийг (0.5~0.6) бичил усан цахилгаан станцын бүдүүлэг тооцоонд ашигласан; Дээрх томъёог дараах байдлаар хялбарчилж болно.
N=(0.5～ 0.6) QHG бодит хүч=үр ашиг × урсгал × Уналт × есөн цэг найм
Усан цахилгаан станцыг ашиглах нь усны турбин гэж нэрлэгддэг нэг төрлийн машин механизмыг жолоодоход ус ашиглах явдал юм. Жишээлбэл, Хятадын эртний усан дугуй бол маш энгийн усны турбин юм. Одоо ашиглагдаж буй янз бүрийн гидравлик турбинууд нь янз бүрийн тодорхой гидравлик нөхцөлд тохирсон байдаг тул илүү үр дүнтэй эргэлдэж, усны энергийг механик энерги болгон хувиргах боломжтой. Өөр нэг машин болох генераторыг усны турбинд холбосноор генераторын роторыг усны турбинтай хамт эргүүлж, улмаар цахилгаан үүсгэж болно. Генераторыг гидравлик турбинтай хамт эргэдэг хэсэг ба генераторын суурин хэсэг гэсэн хоёр хэсэгт хувааж болно. Гидравлик турбинтай хамт эргэдэг хэсгийг генераторын ротор гэж нэрлэдэг бөгөөд роторын эргэн тойронд олон соронзон туйлууд байдаг; Роторыг тойрсон тойрог нь генераторын статор гэж нэрлэгддэг генераторын тогтмол хэсэг юм. Статор нь олон зэс ороомогтой ороосон байна. Роторын олон соронзон туйлууд нь статорын зэс ороомгийн дунд эргэлдэх үед зэс утсан дээр гүйдэл үүсэх бөгөөд генератор нь механик энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргах явдал юм.
Цахилгаан станцын үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүчийг янз бүрийн цахилгаан төхөөрөмжөөс механик энерги (мотор эсвэл мотор), гэрлийн энерги (цахилгаан чийдэн), дулааны энерги (цахилгаан зуух) гэх мэт болгон хувиргадаг.
2、 Усан цахилгаан станцын бүрэлдэхүүн
Усан цахилгаан станц нь гидравлик байгууламж, механик төхөөрөмж, цахилгаан тоног төхөөрөмжөөс бүрдэнэ.
（1） Гидравлик байгууламж
Үүнд далан (далан), ус татах хаалга, суваг (эсвэл туннель), урд булан (эсвэл зохицуулах сав), пенсток, цахилгаан станц, сүүлний хонгил гэх мэт.
Гол мөрөнд далан (далан) барьж, голыг боож, усны гадаргууг дээшлүүлж, усан сан үүсгэнэ. Ингэж усан сангийн усны гадаргуугаас далан доорх голын усны гадаргуу хүртэл төвлөрсөн дусал үүсч, ус дамжуулах хоолой эсвэл хонгилоор дамжуулан усан цахилгаан станц руу ус оруулдаг. Эгц голын сувагт голын гольдролын суваг ашиглах нь мөн дусал үүсгэж болно. Тухайлбал, байгалийн голын уналт километр тутамд 10 метр байдаг. Голын энэ хэсгийн дээд төгсгөлд ус нэвтрүүлэх суваг нээвэл голын дагуу суваг ухаж, сувгийн налуу тэгш байх болно. Сувгийн уналт километр тутамд ердөө 1 метр байвал ус сувагт 5 километр урсаж, ус нь ердөө 5 метр доошоо буудаг бол байгалийн голд 5 км алхсаны дараа ус 50 метрээр унах болно. Энэ үед суваг дахь усыг ус дамжуулах хоолой эсвэл хонгилоор голын дагуу цахилгаан станц руу буцаан хүргэж, цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглах боломжтой 45 м-ийн баяжмал дусал байдаг.
Төвлөрсөн дусал үүсгэхийн тулд гольдролын суваг, хонгил эсвэл усны хоолой (хуванцар хоолой, ган хоолой, бетон хоолой гэх мэт) ашигладаг усан цахилгаан станцыг голын шугамын төрлийн усан цахилгаан станц гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь усан цахилгаан станцуудын ердийн зохион байгуулалт юм.
（2） Механик болон цахилгаан тоног төхөөрөмж
Усан цахилгаан станцад дээр дурдсан гидравликийн ажлуудаас гадна (даавуу, суваг, эрэг, бэхэлгээ, цахилгаан станц) дараахь тоног төхөөрөмж шаардлагатай.
(1) Механик тоног төхөөрөмж
Гидравлик турбин, зохицуулагч, хаалга хавхлага, дамжуулах төхөөрөмж, эрчим хүч үйлдвэрлэх бус тоног төхөөрөмж байдаг.
(2) Цахилгаан тоног төхөөрөмж
Генератор, түгээлтийн хяналтын самбар, трансформатор, дамжуулах шугам гэх мэт.
Гэсэн хэдий ч бүх жижиг усан цахилгаан станцууд дээр дурдсан гидротехникийн байгууламж, механик болон цахилгаан тоног төхөөрөмжтэй байдаггүй. Хэрэв 6 метрээс бага устай нам толгойтой усан цахилгаан станц нь ерөнхийдөө суваг солих суваг, задгай сувгийн гольдролыг өөрчлөх арга барилыг баримталбал өмнүүр, бэхэлгээ байхгүй болно. Бага эрчим хүчний хангамжийн хүрээтэй, богино дамжуулах зайтай цахилгаан станц нь трансформаторгүйгээр шууд дамжуулалтыг ашигладаг. Усан сан бүхий усан цахилгаан станцуудад далан барих шаардлагагүй. Гүн усны оролтыг баталсан бөгөөд далангийн дотоод хоолой (эсвэл хонгил) ба асгарах суваг нь далан, ус авах хаалга, суваг, урд булан зэрэг гидравлик байгууламжийг ашиглах шаардлагагүй.
Усан цахилгаан станц барихын тулд эхлээд нарийн судалгаа, зураг төсөл боловсруулах хэрэгтэй. Зураг төсөл боловсруулахдаа урьдчилсан зураг төсөл, техникийн зураг төсөл, барилгын нарийвчилсан гэсэн гурван үе шаттай. Зураг төслийн ажлыг сайн хийхийн тулд бид эхлээд нарийн судалгаа хийх ёстой, өөрөөр хэлбэл орон нутгийн байгаль, эдийн засгийн нөхцөл байдал, өөрөөр хэлбэл, газарзүйн байршил, геологи, гидрологи, капитал гэх мэтийг бүрэн ойлгох ёстой. Эдгээр нөхцлийг эзэмшиж, дүн шинжилгээ хийсний дараа дизайны зөв, найдвартай байдлыг баталгаажуулж чадна.
Жижиг усан цахилгаан станцын бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь янз бүрийн төрлийн усан цахилгаан станцуудаас хамааран янз бүрийн хэлбэртэй байдаг.
3、 Байр зүйн судалгаа
Байр зүйн хэмжилтийн чанар нь төслийн төлөвлөлт, тоо хэмжээг тооцоолоход ихээхэн нөлөөлдөг.
Геологи хайгуул (геологийн нөхцөл байдлын талаархи ойлголт) нь сав газрын геологи, голын эргийн геологийн талаар ерөнхий ойлголт, судалгаа хийхээс гадна машины өрөөний суурь нь бат бөх эсэхийг ойлгох шаардлагатай бөгөөд энэ нь цахилгаан станцын аюулгүй байдалд шууд нөлөөлдөг. Нэгэнт тодорхой хэмжээний усан сангийн эзэлхүүнтэй хаалт эвдэрсэн тохиолдолд усан цахилгаан станцыг сүйтгэхээс гадна доод урсгалд хүний амь нас, эд хөрөнгийн асар их хохирол учруулах болно. Тиймээс урд талын геологийн сонголтыг ерөнхийд нь нэгдүгээрт тавьдаг.
4、 Гидрометр
Усан цахилгаан станцын хувьд ус судлалын хамгийн чухал мэдээлэл нь голын усны түвшин, урсац, хурдасны агууламж, мөстөлт, цаг уурын мэдээ, үерийн судалгааны мэдээлэл юм. Голын урсацын хэмжээ нь усан цахилгаан станцын асгаралтын байршилд нөлөөлж, үерийн зэрэглэлийг дутуу үнэлдэг бөгөөд энэ нь далан сүйрэхэд хүргэдэг; Голын дагуу урсдаг хурдас нь хамгийн муу тохиолдолд усан санг хурдан дүүргэдэг. Жишээлбэл, суваг руу орох урсгал нь сувгийн лагжилтыг үүсгэж, том ширхэгтэй тунадас нь гидравлик турбиноор дамжин гидравлик турбины элэгдэлд хүргэдэг. Тиймээс усан цахилгаан станц барихад ус зүйн мэдээлэл хангалттай байх ёстой.
Иймд усан цахилгаан станц барих шийдвэр гаргахын өмнө эрчим хүчний хангамжийн бүсийн эдийн засгийн хөгжлийн чиг хандлага, цаашдын эрчим хүчний хэрэгцээг судалж, судлах шаардлагатай байна. Үүний зэрэгцээ хөгжлийн бүсийн бусад эрчим хүчний эх үүсвэрүүдийн нөхцөл байдлыг тооцоолох. Дээрх нөхцөлүүдийг судалж, дүн шинжилгээ хийж байж л усан цахилгаан станцыг барих шаардлагатай эсэх, барилгын цар хүрээ нь ямар байх ёстойг шийднэ.
Ерөнхийдөө усан цахилгаан станцын зураг төсөл, барилга угсралтын ажилд шаардлагатай үнэн зөв, найдвартай суурь тоо баримтыг хангах нь усан цахилгаан станцын судалгааны зорилго юм.
5、 Сонгосон станцын талбайн ерөнхий нөхцөл
Станцын байршлыг сонгох ерөнхий нөхцлийг дараах дөрвөн зүйлээр тодорхойлж болно.
（1） Сонгосон станцын талбай нь усны эрчим хүчийг хамгийн хэмнэлттэй ашиглах, зардал хэмнэх зарчимд нийцсэн байх ёстой, өөрөөр хэлбэл цахилгаан станц баригдаж дууссаны дараа хамгийн бага зардлаа зарцуулж, хамгийн их эрчим хүч үйлдвэрлэх болно. Ерөнхийдөө эрчим хүч үйлдвэрлэх, станц барихад оруулсан хөрөнгө оруулалтын жилийн орлогыг тооцоолж, оруулсан хөрөнгөө хэдий хугацаанд нөхөж болохыг харж болно. Гэсэн хэдий ч ус зүйн болон байр зүйн нөхцөл байдал, эрчим хүчний өөр өөр хэрэгцээ шаардлагаас шалтгаалан зардал, хөрөнгө оруулалтыг тодорхой утгаараа хязгаарлаж болохгүй.
（2） Сонгосон станцын талбай нь байр зүй, геологи, ус зүйн хувьд илүү сайн нөхцөлтэй, зураг төсөл, барилгын хувьд боломжтой байх ёстой. Бага оврын усан цахилгаан станц барихдаа барилгын материалын хувьд аль болох “орон нутгийн материал” гэсэн зарчмыг баримтална.
（3） Сонгосон станцын талбай нь цахилгаан дамжуулах төхөөрөмж болон эрчим хүчний алдагдлыг бууруулахын тулд эрчим хүчний хангамж, боловсруулалтын талбайд аль болох ойр байх ёстой.
（4） Станц барих газрыг сонгохдоо аль болох одоо байгаа гидротехникийн байгууламжуудыг ашиглана. Тухайлбал, усалгааны сувагт усан цахилгаан станц барихад усны дусал ашиглах, эсвэл усалгааны урсгалыг ашиглан цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх усан сангийн ойролцоо усан цахилгаан станц барих гэх мэт.Ус байгаа цагт цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх зарчмыг эдгээр усан цахилгаан станцууд дагаж мөрддөг тул эдийн засгийн ач холбогдол нь илүү ойлгомжтой байдаг.
Шуудангийн цаг: 2022 оны 10-р сарын 25
