Princíp

Princíp výroby elektrickej energie

Vodná elektráreň funguje na princípe premeny mechanickej energie vody na elektrickú energiu. Vodný prúd prichádza privádzačom cez rozvádzacie lopaty a takto usmernený vodný prúd vteká do opačne zakrivených lopatiek obežného kolesa vodnej turbíny, roztáča tieto lopatky a odovzdáva im svoju mechanickú energiu.
Mechanická energia vody sa mení na mechanickú energiu hriadeľa, tá sa následne mení pomocou elektrických generátorov na energiu elektrickú.
Elektrická energia sa v synchrónnom generátore vytvára indukciou rotujúceho magnetického poľa rotora do pevného vinutia statora generátora. Pre vytvorenie magnetického poľa rotora je potrebný budiaci jednosmerný prúd, ktorý je vyrábaný v budiči generátora.
Vyrobená elektrická energia sa prenáša pomocou elektrických sietí pozostávajúcich z rozvodných zariadení, z transformovní a cez rozvodné siete až ku konečnému spotrebiteľovi.

Základné časti elektrárne

❶ Priehradný múr sústreďuje prietok rieky na následné využitie vo vodnej elektrárni, ako zdroj kinetickej energie na pohon turbín.
❷ Rýchlouzáver zabezpečuje okamžité uzatvorenie prívodu prietoku vody pri kritických poruchách vo vodnej elektrárni.

❸ Privádzač zabezpečuje potrebný prívod vody, čiže sústreďuje hydraulický spád. Prívod vody pozostáva z vtokov, ktoré sú vybavené hrablicami. Tie zabraňujú tomu, aby sa nečistoty (pne, konáre) dostali do turbíny. Privádzač je s oceľového potrubia s priemerom 4,5m opatrený dilatačnou vložkou ❹, ktorá kompenzuje pohyb medzi priehradným múrom a blokom elektrárne. Privádzač ústi do špirály ku rozvádzacím lopatám turbíny.

❺ Elektráreň premieňa kinetickú alebo potenciálnu energiu vody na elektrickú energiu. Zahŕňa strojovňu v ktorej sú 2 hydroalternátory (turboagregáty) - točivé sústrojenstvo zložené s turbíny spojenou pevnou spojkou cez hriadeľ s generátorom.

❻ Rozvodňa elektrickej energie pre vyvedenie vyrobeného výkonu elektrárne. Generátor vyrába elektrické napätie 10,5kV, toto sa transformuje v rozvodni cez transformátory na 110kV a odvádza sa cez vedenie do elektrickej siete. Vysoké napätie umožňuje znížiť straty pri prenose energie, v miestach spotreby sa napätie postupne znižuje, prípadne aj usmerňuje podľa požiadaviek spotrebiteľov.
❼ Výtokový kanál odvádza energeticky využitú vodu z vodnej elektrárne späť do rieky.

Základné časti hydroalternátora (generátora)

❶ Betónová špirála ukončenie privádzača postupne sa zmenšujúcim priemerom pre rovnomerne rozloženie tlaku a prietoku vody. Špirála je opatrená po celom obvode pevnými pred rozvádzacími lopatami, ktoré usmerňujú prúdenie vody a tiež podopierajú vyššie umiestnené komponenty turbíny.

❷ Rozvádzacie lopaty usmerňujú a regulujú množstvo vody na turbínu. Umiestnené sú na otočných čapoch. Slúžia aj pri poruchách turbíny k okamžitému uzatvoreniu prívodu vody.

❸ Obežné koleso s natáčacími lopatami. Voda svojou silou otáča obežné koleso. Zmenou otvorenia obežných a rozvádzacích lopát je možné regulovať výkon turbíny a zachovať čo najvyššiu účinnosť v širokom rozmedzí prevádzkových podmienok.

❹ Regulačný kruh pomocou dvoch servopohonov cez tiahla otvára alebo zatvára rozvádzacie lopaty.

❺ Rotor je otáčajúca časť generátora. Do rotorového vinutia je privádzaný budiaci prúd z budiča. Budiaci prúd na cievkach rotora a zároveň otáčanie rotora má za následok vznik otáčajúceho rotorového magnetického poľa. V tomto poli sa nachádza stator v podobe cievok, čím vzniká na statore indukované napätie.

❻ Stator pevná časť generátora. Je vytvorený trojfázovým vinutím. Pohybom rotora sa indukuje napätie na statore. Statorovým vinutím neprechádza prúd a generátor pracuje naprázdno. Ak pripojíme (prifázujeme) generátor pod napätím do elektrickej siete a zvýšením mechanickej sily turbíny generátor začne dodávať do siete požadovanú elektrickú energiu.

❼ Chladenie generátora je zabezpečené uzavretou cirkuláciou vzduchu a vodným chladením. Chladiaca voda je privedená priamo zo špirály turbíny.

❽ Budič slúži na vytvorenie magnetického poľa rotora.

Princíp výroby elektrickej energie

Základné časti elektrárne

Základné časti hydroalternátora (generátora)

3D model vodnej elektrárne Orava