Сабақ конспектілері №1 дәріс конспектісі Дәріс тақырыбы:

Гидротурбинаның күрекшесіне түсетін су көлемі ұлғайған сайын, оның қуаты (ағысы) күшейген сайын су электр станциясының қуаты арта бермек. Жазықтағы өзендер үшін ағыс күші бөгендер көмегімен жасалады (11а-сурет), ал таулы аймақтарда деривациялық деп аталатын арнайы айналып өтілетін арналар салынады (11б-сурет).

а-бөген көмегімен; б-деривациялық арна көмегімен;

1-арна; 2-ағынды күшейтетін бассейн; 3-турбиналық су берілісі; 4-СЭС ғимараты; 5-өзен арнасы; 6-бөген.
Ағыс күшін жинақтайтын бөгендік схемасы бар СЭС екіге бөлінеді: арналық және бөген аралық. Ағыс күші 25-30 м болатын арналық СЭС-те, станция құрылысы бөгенмен қатар ағыс күшін қабылдап, өзен арнасында орналасады. Ағыс күшінің артуымен арналық СЭС-тегі құрылыс жұмыстарының көлемі де артады. Ал ағыс күші 25-30 м-ден асқанда, станция құрылысы бөгеннің артына орналастырылады, ондай станцияны бөген аралық СЭС деп атайды. Оларға түсетін ағын күшін бөген тоқтатып тұрады.

СЭС-тің ПӘК-і өте жоғары (93 %) және осы көрсеткіші бойынша ең тиімді электр станцияларының қатарына жатады: 1 кВт·сағ электр энергиясын өндірудегі өзіндік құн ЖЭС пен АЭС-тен салыстырғанда 5-6 есе төмен. СЭС-мобильді қондырғы, өзінің шығаратын қуатын еркін өзгерте алады. ЖЭС пен АЭС-тен салыстырғанда агрегаттарды іске қосу мен тоқтату еш қиындықсыз жүргізіледі, оның қуатын өзгерту жылдамдығына байланысты шектеулік жоқ, сенімділігі жоғары. Сондықтан, СЭС энергияның арзан және менвры көзі ретінде маңызды роль атқарады.

ГАЭС-тұтынушылар жүктемесінің асқындауы проблемасына байланысты құрылғы. Электр энергиясының тұтынылуы біркелкі емес. Әсіресе, таңертеңгі сағаттарда тұрмыстың электр аспапатары қосыла бастайды, кәсіпорындар жұмыс істей бастайды, т.с.с. жағдайларда электр энергиясына қажеттілік туындайды немесе кешкі сағаттарда жарықтандыру аспаптарының электр құрылғыларының, телевизорлар мен т.б.-дың қосылуына байланысты энергияны тұтынудың ең жоғарғы шегіне жетілу мүмкін. Түнгі сағаттарда тұтынылу ең аз деңгейде болады. Тұрмыс пен өнеркәсіпте энергия еркін қолданылған сабын, ал біркелкі емес тұтынылады. Жүктеме асқындауының біркелкі еместігін жабу үшін, арнайы станциялар қажет, солардың ішінде ГАЭС те жақсы мүмкіншіліктермен жұмыс жасай алады. Олар түнде отын және атом станцияларының энергиясын тұтынып, суды бассейнге тартып, энергия қорын жинақтайды. Бірақ бассейндер аумағы бойынша азырақ және энергияның аз көлемін ғана жинақтап отырады. Жазық өзендер құятын су тоғанында энергияны жинақтау жағдайында біршама территорияны су алып кететіндіктен, көп жағдайда қолдану ыңғайсыз. Кішкене өзендерді жүйедегі қуатты реттеу мақсатында қолдану тиімсіз, себебі олар бассейнді сумен толтырып үлгермейді.

Сонымен, ГАЭС аз жинақтаған су энергиясын пайдаланады. Олар екі қондырғыны біріктіреді: турбиналық және сораптық (12-сурет). Сораптық қондырғы өзеннен суды арнайы бассейнге (немесе жоғарғы су тоғаны) тартуға мүмкіндік береді. Бұл жұмысқа да энергия жұмсалады. Қажетті уақытта (жүктеме мәнінің жоғарғы шегінде) бассейндегі су станцияда тұрған турбина арқылы күшті ағыспен төменделеді, яғни қандай бір анықталған мөлшердегі электр қуаты алынады. Сонымен, алдымен гидравликалық (су) энергиясы аккумуляцияланып, содан кейін пайдаланылады. Яғни жүктеменің асқындауында ГАЭС генераторлық режімде жұмыс істеп, жоғарғы су тоғанында қорланған суды жұмсау арқылы электр өндіреді. ГАЭС-тің ПӘК-і шамамен 70-80%. әдетте ГАЭС-та турбиналық және сораптық режімдерде кезек-кезегімен жұмыс істей алатын агрегаттар орнатылады, яғни турбинаның да, сораптың да функциясын атқаратын кері айналмалы су турбинасы қолданылады. Бұл жағдайда қолданылатын машиналардың саны минимумға –екіге тіреледі. Бірақ екі машинамен компановкаланған станциялардың ПӘК-і төмен келеді. Себебі сораптың режімде су бөліктерінің үйкелісін жою үшін, генераторлық режіммен салыстырғанда 1,3-1,4 есе артық ағын күшін тудыру керек. Агрегат екі режімде бірдей тиімді жұмыс жасауы үшін, сораптың режімде оның айналу жиілігін ұлғайтуға болады, бірақ бұл жағдай оның конструкциясын күрделендіруге және қымбаттауына әкеп соқтырады. Басқа бір жолы-осы режімде конструкция күрекшелерінің иілу бұрышын тіпті ұлғайту арқылы қол жеткізіледі. ГАЭС-тің нақты кемшіліктеріне қарамастан, әдеттегі СЭС-пен салыстырғанда өзенді жабу, ұзын туннелі бар биік бөгендерді салу және т.б. қажеттіліктерді іске асырудың қажетті шамалы. Шамамен, ірі өзендердегі СЭС-те қондырылған 1 кВт қуатқа 10 м³ бетон қажет етіледі, ірі ГАЭС-те тек бірнеше ондаған кубометр бетон пайдаланылады. ГАЭС жұмысының тиімділігін жоғарылатудың бір жолы-оларды жел электр станцияларына қатар пайдалану болып табылады. Бұл жағдайда, энергетикалық жүйедегі асқындау сағатындағы жел станциясының қуатын есептей күрделі. Бірақ, жүйенің қалыпты жұмыс жағдайында өндірілетін электр энергиясын суды бассейнге жіберу үшін қолдануға болады. Тағы бір жолы-энергияны қорға қалдыру үшін супер маховиктерді қолдану болып табылады. Супер маховик-бұл доңғалағы ешбір бүлінбестен (маховигі) өте жоғары жылдамдықпен айналатын қондырғы. Ол кварц талшықтарынан толтырылған және өзара азғантай қуыстарменн орналастырылған концентрациялы шығырықтардан тұрады және қабаттасудан сақтау үшін резина типтес созылмалы заттармен толтырылған (13-сурет). Супер маховик генератордың білігімен қосылған және вакуумды ұстап тұратын герметикалық қапқа енгізілген. Бұл құрылғы, жүйедегі энергияны тұтыну ұлғайған жағдайда генератор ретінде, ал энергияны аккумуляциялау қажет болғанда электр қозғалтқышы ретінде жұмыс істейді.

Бұл жағдайда, суды аккумуляциялау жағдайымен салыстырғанда шығын аз. Салмағы 1,96 МН және диаметрі 5 м болатын супер маховикте 20 МВт·сағ дейін энергияны жинақтауға болады. Супер маховиктің жұмыстық айналу жиілігі-3500 мин^-1.

Оны қолданудың бір жолы: энергетикалық жүйенің шектік сағаттары жағдайында қосымша электр энергиясын өндіру үшін, ГАЭС-тегі жинақталған су қоры энергиясымен супер маховикті айналдыру арқылы оны генераторлық режімде жұмыс істету.

Қосымша әдебиет 1 [94-95], 4 [193-194], 1 [90-93], 4 [190-193].

1. 
   ГАЭС міндеті.
   
2. 
   ГАЭС-тің СЭС-тен айрмашылығы.
   
3. 
   Супер маховиктің міндеті.
   
4. 
   Аккумуляциялаушы агрегат қандай бөліктерден тұрады?
   
5. 
   СЭС-те энергияның қандай түрлері түрленеді?
   
6. 
   СЭС-тің артықшылқтарын атаңыз?
   
7. 
   Су энергетикалық қондырғылардың түрлерін атаңыз.
   
8. 
   СЭС-те өндірілетін электр энергиясының көлемі неден тәуелді болады?