Kuasa hidro adalah untuk menukar tenaga air sungai semula jadi kepada elektrik untuk kegunaan manusia. Terdapat pelbagai sumber tenaga yang digunakan dalam penjanaan kuasa, seperti tenaga suria, kuasa air di sungai, dan kuasa angin yang dijana oleh aliran udara. Kos penjanaan kuasa hidro menggunakan kuasa hidro adalah murah, dan pembinaan stesen kuasa hidro juga boleh digabungkan dengan projek pemuliharaan air yang lain. Negara kita sangat kaya dengan sumber kuasa hidro dan keadaannya juga sangat baik. Kuasa hidro memainkan peranan penting dalam pembinaan ekonomi negara.
Paras air hulu sungai adalah lebih tinggi daripada paras air hilirnya. Disebabkan oleh perbezaan paras air sungai, tenaga air dijana. Tenaga ini dipanggil tenaga keupayaan atau tenaga keupayaan. Perbezaan antara ketinggian air sungai dipanggil titisan, juga dipanggil perbezaan paras air atau paras air. Titisan ini merupakan syarat asas untuk pembentukan kuasa hidraulik. Di samping itu, magnitud kuasa hidraulik juga bergantung pada magnitud aliran air di sungai, yang merupakan satu lagi syarat asas yang sama pentingnya dengan titisan. Kedua-dua titisan dan aliran secara langsung mempengaruhi kuasa hidraulik; semakin besar isipadu air titisan, semakin besar kuasa hidraulik; jika titisan dan isipadu air agak kecil, output stesen kuasa hidro akan menjadi lebih kecil.
Titisan biasanya dinyatakan dalam meter. Kecerunan ialah nisbah titisan dan jarak, yang boleh menunjukkan tahap kepekatan titisan. Titisan lebih pekat, dan penggunaan kuasa hidraulik lebih mudah. Titisan yang digunakan oleh stesen kuasa hidro ialah perbezaan antara permukaan air hulu stesen kuasa hidro dan permukaan air hilir selepas melalui turbin.
Aliran ialah jumlah air yang mengalir di sungai setiap unit masa, dan ia dinyatakan dalam meter padu dalam satu saat. Satu meter padu air bersamaan dengan satu tan. Aliran sungai berubah pada bila-bila masa, jadi apabila kita bercakap tentang aliran, kita mesti menjelaskan masa tempat tertentu ia mengalir. Aliran berubah dengan sangat ketara mengikut masa. Sungai-sungai di negara kita pada amnya mempunyai aliran yang besar pada musim hujan pada musim panas dan musim luruh, dan agak kecil pada musim sejuk dan musim bunga. Secara amnya, aliran sungai agak kecil di hulu; kerana anak sungai bergabung, aliran hilir secara beransur-ansur meningkat. Oleh itu, walaupun penurunan hulu tertumpu, alirannya kecil; aliran hilir adalah besar, tetapi penurunannya agak berselerak. Oleh itu, selalunya paling menjimatkan untuk menggunakan kuasa hidraulik di bahagian tengah sungai.
Mengetahui penurunan dan aliran yang digunakan oleh stesen kuasa hidro, outputnya boleh dikira menggunakan formula berikut:
N= GQH
Dalam formula, N–output, dalam kilowatt, juga boleh dipanggil kuasa;
Q–aliran, dalam meter padu sesaat;
H – penurunan, dalam meter;
G = 9.8 , ialah pecutan graviti, unit: Newton/kg
Menurut formula di atas, kuasa teori dikira tanpa menolak sebarang kerugian. Malah, dalam proses penjanaan kuasa hidro, turbin, peralatan penghantaran, penjana, dan sebagainya, semuanya mempunyai kerugian kuasa yang tidak dapat dielakkan. Oleh itu, kuasa teori harus didiskaunkan, iaitu, kuasa sebenar yang boleh kita gunakan harus didarabkan dengan pekali kecekapan (simbol: K).
Kuasa yang direka bentuk untuk penjana di stesen kuasa hidro dipanggil kuasa undian, dan kuasa sebenar dipanggil kuasa sebenar. Dalam proses transformasi tenaga, tidak dapat dielakkan untuk kehilangan sebahagian daripada tenaga. Dalam proses penjanaan kuasa hidro, terdapat terutamanya kehilangan turbin dan penjana (terdapat juga kehilangan dalam saluran paip). Pelbagai kehilangan di stesen kuasa mikro hidro luar bandar menyumbang kira-kira 40-50% daripada jumlah kuasa teori, jadi output stesen kuasa hidro sebenarnya hanya boleh menggunakan 50-60% daripada kuasa teori, iaitu kecekapan adalah kira-kira 0.5-0.60 (yang mana kecekapan turbin ialah 0.70-0.85, kecekapan penjana ialah 0.85 hingga 0.90, dan kecekapan saluran paip dan peralatan penghantaran ialah 0.80 hingga 0.85). Oleh itu, kuasa sebenar (output) stesen kuasa hidro boleh dikira seperti berikut:
K–kecekapan stesen kuasa hidro, (0.5～0.6) digunakan dalam pengiraan kasar stesen kuasa mikro hidro; nilai ini boleh dipermudahkan seperti berikut:
N=(0.5～0.6)QHG Kuasa sebenar=kecekapan×aliran×jatuh×9.8
Kegunaan kuasa hidro adalah dengan menggunakan kuasa air untuk menggerakkan mesin, yang dipanggil turbin air. Contohnya, kincir air purba di negara kita ialah turbin air yang sangat mudah. Pelbagai turbin hidraulik yang digunakan pada masa ini disesuaikan dengan pelbagai keadaan hidraulik tertentu, supaya ia boleh berputar dengan lebih cekap dan menukar tenaga air kepada tenaga mekanikal. Satu lagi jenis jentera, penjana, disambungkan ke turbin, supaya rotor penjana berputar bersama turbin untuk menjana elektrik. Penjana boleh dibahagikan kepada dua bahagian: bahagian yang berputar bersama turbin dan bahagian tetap penjana. Bahagian yang disambungkan ke turbin dan berputar dipanggil rotor penjana, dan terdapat banyak kutub magnet di sekeliling rotor; bulatan di sekeliling rotor ialah bahagian tetap penjana, yang dipanggil stator penjana, dan stator dibalut dengan banyak gegelung kuprum. Apabila banyak kutub magnet rotor berputar di tengah-tengah gegelung kuprum stator, arus dijana pada wayar kuprum, dan penjana menukar tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik.
Tenaga elektrik yang dijana oleh stesen janakuasa ditukarkan kepada tenaga mekanikal (motor elektrik atau motor), tenaga cahaya (lampu elektrik), tenaga haba (relau elektrik) dan sebagainya oleh pelbagai peralatan elektrik.
komposisi stesen kuasa hidro
Komposisi stesen kuasa hidro termasuk: struktur hidraulik, peralatan mekanikal dan peralatan elektrik.
(1) Struktur hidraulik
Ia mempunyai empangan (empangan), pintu pengambilan, saluran (atau terowong), tangki tekanan hadapan (atau tangki pengawal), paip tekanan, rumah kuasa dan laluan ekor, dsb.
Sebuah empangan dibina di sungai untuk menyekat air sungai dan menaikkan permukaan air bagi membentuk takungan. Dengan cara ini, titisan pekat terbentuk di antara permukaan air takungan di atas empangan dan permukaan air sungai di bawah empangan, dan kemudian air dimasukkan ke dalam stesen janakuasa hidroelektrik melalui penggunaan paip air atau terowong. Di sungai yang agak curam, penggunaan saluran lencongan juga boleh membentuk titisan. Contohnya: Secara amnya, titisan setiap kilometer sungai semula jadi ialah 10 meter. Jika saluran dibuka di hujung atas bahagian sungai ini untuk memasukkan air sungai, saluran tersebut akan digali di sepanjang sungai, dan cerun saluran tersebut akan menjadi lebih rata. Jika titisan dalam saluran dibuat setiap kilometer, ia hanya jatuh 1 meter, jadi air mengalir 5 kilometer di saluran tersebut, dan permukaan air hanya jatuh 5 meter, manakala air jatuh 50 meter selepas bergerak 5 kilometer di saluran semula jadi. Pada masa ini, air dari saluran tersebut dialirkan kembali ke loji janakuasa melalui sungai dengan paip air atau terowong, dan terdapat penurunan pekat sedalam 45 meter yang boleh digunakan untuk menjana elektrik. Rajah 2
Penggunaan saluran lencongan, terowong atau paip air (seperti paip plastik, paip keluli, paip konkrit, dll.) untuk membentuk stesen kuasa hidro dengan titisan pekat dipanggil stesen kuasa hidro saluran lencongan, yang merupakan susun atur tipikal stesen kuasa hidro.
(2) Peralatan mekanikal dan elektrik
Selain kerja-kerja hidraulik yang dinyatakan di atas (empang, saluran, halaman hadapan, paip tekanan, bengkel), stesen kuasa hidro juga memerlukan peralatan berikut:
(1) Peralatan mekanikal
Terdapat turbin, gabenor, injap get, peralatan penghantaran dan peralatan bukan penjana.
(2) Peralatan elektrik
Terdapat penjana, panel kawalan pengagihan, transformer dan talian penghantaran.
Tetapi tidak semua stesen kuasa hidro kecil mempunyai struktur hidraulik dan peralatan mekanikal dan elektrik yang dinyatakan di atas. Jika paras air kurang daripada 6 meter di stesen kuasa hidro berparas rendah, saluran panduan air dan saluran air saluran terbuka biasanya digunakan, dan tiada kolam tekanan hadapan dan paip air tekanan. Bagi stesen janakuasa dengan julat bekalan kuasa yang kecil dan jarak penghantaran yang pendek, penghantaran kuasa langsung diguna pakai dan tiada transformer diperlukan. Stesen kuasa hidro dengan takungan tidak perlu membina empangan. Penggunaan pengambilan dalam, paip dalaman empangan (atau terowong) dan laluan limpah menghapuskan keperluan untuk struktur hidraulik seperti empang, pintu pengambilan, saluran dan kolam tekanan hadapan.
Untuk membina stesen kuasa hidro, pertama sekali, kerja tinjauan dan reka bentuk yang teliti mesti dijalankan. Dalam kerja reka bentuk, terdapat tiga peringkat reka bentuk: reka bentuk awal, reka bentuk teknikal dan perincian pembinaan. Untuk melakukan kerja reka bentuk yang baik, pertama sekali perlu menjalankan kerja tinjauan yang menyeluruh, iaitu memahami sepenuhnya keadaan semula jadi dan ekonomi tempatan – iaitu topografi, geologi, hidrologi, modal dan sebagainya. Ketepatan dan kebolehpercayaan reka bentuk hanya boleh dijamin selepas menguasai situasi ini dan menganalisisnya.
Komponen stesen kuasa hidro kecil mempunyai pelbagai bentuk bergantung pada jenis stesen kuasa hidro.
3. Tinjauan Topografi
Kualiti kerja ukur topografi mempunyai pengaruh yang besar terhadap susun atur kejuruteraan dan anggaran kuantiti kejuruteraan.
Penerokaan geologi (pemahaman tentang keadaan geologi) selain pemahaman dan penyelidikan umum tentang geologi kawasan tadahan air dan di sepanjang sungai, adalah perlu juga untuk memahami sama ada asas bilik mesin itu kukuh, yang secara langsung mempengaruhi keselamatan stesen janakuasa itu sendiri. Sebaik sahaja bendungan dengan isipadu takungan tertentu musnah, ia bukan sahaja akan merosakkan stesen janakuasa hidro itu sendiri, tetapi juga menyebabkan kehilangan nyawa dan harta benda yang besar di hilir sungai.
4. Ujian hidrologi
Bagi stesen kuasa hidro, data hidrologi yang paling penting ialah rekod paras air sungai, aliran, kandungan sedimen, keadaan aising, data meteorologi dan data tinjauan banjir. Saiz aliran sungai mempengaruhi susun atur laluan limpah stesen kuasa hidro. Meremehkan tahap keterukan banjir akan menyebabkan kerosakan empangan; sedimen yang dibawa oleh sungai boleh memenuhi takungan dengan cepat dalam kes yang paling teruk. Contohnya, saluran aliran masuk akan menyebabkan saluran berkelodak, dan sedimen berbutir kasar akan melalui turbin dan menyebabkan haus turbin. Oleh itu, pembinaan stesen kuasa hidro mesti mempunyai data hidrologi yang mencukupi.
Oleh itu, sebelum memutuskan untuk membina stesen kuasa hidro, kita mesti terlebih dahulu mengkaji hala tuju pembangunan ekonomi di kawasan bekalan kuasa dan permintaan elektrik pada masa hadapan. Pada masa yang sama, anggarkan keadaan sumber kuasa lain di kawasan pembangunan. Hanya selepas kajian dan analisis situasi di atas, kita boleh memutuskan sama ada stesen kuasa hidro perlu dibina dan berapa besar skala yang sepatutnya.
Secara amnya, tujuan kerja tinjauan kuasa hidro adalah untuk menyediakan maklumat asas yang tepat dan boleh dipercayai yang diperlukan untuk reka bentuk dan pembinaan stesen kuasa hidro.
5. Syarat umum untuk pemilihan tapak
Syarat-syarat umum untuk memilih tapak boleh dijelaskan daripada empat aspek berikut:
(1) Tapak yang dipilih haruslah berupaya menggunakan tenaga air dengan cara yang paling ekonomik dan mematuhi prinsip penjimatan kos, iaitu, selepas stesen janakuasa siap, jumlah wang yang paling sedikit dibelanjakan dan elektrik yang paling banyak dijana. Ia biasanya boleh diukur dengan menganggarkan hasil penjanaan kuasa tahunan dan pelaburan dalam pembinaan stesen untuk melihat berapa lama modal yang dilaburkan dapat diperoleh semula. Walau bagaimanapun, keadaan hidrologi dan topografi adalah berbeza di tempat yang berbeza, dan keperluan elektrik juga berbeza, jadi kos pembinaan dan pelaburan tidak boleh dihadkan oleh nilai-nilai tertentu.
(2) Keadaan topografi, geologi dan hidrologi tapak yang dipilih hendaklah agak unggul, dan harus ada kemungkinan dalam reka bentuk dan pembinaan. Dalam pembinaan stesen kuasa hidro kecil, penggunaan bahan binaan hendaklah selaras dengan prinsip "bahan tempatan" sebanyak mungkin.
(3) Tapak yang dipilih dikehendaki berada berdekatan dengan bekalan kuasa dan kawasan pemprosesan sebanyak mungkin untuk mengurangkan pelaburan peralatan penghantaran kuasa dan kehilangan kuasa.
(4) Semasa memilih tapak, struktur hidraulik sedia ada harus digunakan semaksimum mungkin. Contohnya, titisan air boleh digunakan untuk membina stesen kuasa hidro di saluran pengairan, atau stesen kuasa hidro boleh dibina di sebelah takungan pengairan untuk menjana elektrik daripada aliran pengairan, dan sebagainya. Oleh kerana loji kuasa hidro ini dapat memenuhi prinsip menjana elektrik apabila terdapat air, kepentingan ekonominya adalah lebih jelas.
Masa siaran: 19 Mei 2022
