Для многих познания в области гидроэлектростанций ограничиваются видом машинного зала, где гидрогенераторы стоят в ряд, а также пультовой, откуда ведётся управление. Но гораздо интереснее, что же там находится внутри самого гидроагрегата, и как выглядит гидротурбина изнутри.
Мощность одного такого гидрогенератора составляет 12 мегаватт (или мегавольтампер). Он вырабатывает переменное трёхфазное напряжение 16800 вольт, а генерируемый ток доходит до 413 ампер. Трёхфазная обмотка статора соединена в "звезду". Это напряжение с частотой 50 герц подаётся на повышающий трансформатор и далее уходит в энергосистему страны.
Как можно видеть, у генератора есть возбудитель, который установлен сверху. Это тоже генератор, но поменьше, и он вырабатывает постоянный ток. Этим током запитывается обмотка возбуждения, которая находится на роторе. Как только генератор начинает вращаться, то магнитные поля ротора начинают наводить магнитные поля в обмотке статора, и в ней появляется напряжение и ток.
Обмотка статора довольно толстая и очень хорошо заизолирована. Это связано и с высоким напряжением и с непосредственной близостью воды. Если вдруг на гидротурбине возникнет утечка, то датчики это зафиксируют и отправят сигнал. Там автоматика тут же обесточит обмотку возбуждения, и генератор будет вращаться, не вырабатывая электроэнергию и опасные тысячи вольт.
В это сложно поверить, но сам гидроагрегат выполнен не в едином корпусе, а имеет промежуточный вал между генератором и турбиной. Это нужно для того, чтобы генератор был как можно выше относительно турбины, а также для более удобного техобслуживания. Он вращается со скоростью 166,7 об/мин.
Герметичность между вращающимся валом и неподвижной частью турбины обеспечивают уплотнители, которые выдерживают высокое давление воды. Если смотреть на гидротурбину снизу, то можно увидеть гидравлические приводы, которые управляют положением подвижных створок, которые находятся внутри турбины.
Теперь перемещаемся на гребень плотины. Там есть возможность взглянуть на гидрозатворы, которые перекрывают воду. Они снабжены решётками, которые задерживают мусор. Во время профилактических работ воду нужно перекрывать, иначе будет невозможно работать. Сейчас как раз тот самый момент. А это значит, что у нас есть возможность проникнуть внутрь водовода.
Существует много способов попасть в водовод. Это один из них. Как можно видеть, стальная труба синего цвета имеет красную вставку. Это ещё один гидрозатвор, но уже внутренний. Он выполняет функцию экстренного прекращения подачи воды на случай, если внешний гидрозатвор заклинит. В этой огромной трубе есть люк, и через него можно попасть внутрь.
Залезли внутрь, и теперь можно увидеть сам внутренний гидрозатвор. Судя по его конструкции, он создаёт приличное сопротивления водному потоку, но видимо без него никак. Сейчас он находится в положении "открыто", а иначе мы бы не прошли через него.
Идём наверх по водоводу к внешнему гидрозатвору, чтобы посмотреть, как он выглядит изнутри. Справа есть ещё один люк. Здесь тоже ведутся ремонтные работы. Постоянно что-то подмазывается, подваривается и подкрашивается. И все эти работы должны укладываться в график.
Вот мы и пришли к внешнему гидрозатвору, которые мы видели снаружи, стоя на гребне плотины. Теперь смотри на него изнутри.
Он конечно же течёт. Потому что, а где вы видели шлюз или затвор, который не течёт? У него есть своя мусороудерживающая решётка. Это последняя решётка, и после неё вода уже не будет никак фильтроваться.
Вернулись обратно, и сейчас перед нами спуск к самой гидротурбине. Как можно видеть, этот участок водовода имеет резкий уклон вниз. Именно здесь вода набирает максимальную скорость и приобретает энергию.
Здесь есть трос, который идёт от начала спуска к гидротурбине и доходит до самого низа. Он нужен, чтобы цеплять к нему бугель и спускаться вниз. Также можно за него ухватиться и руками, чтобы не съехать вниз на большой скорости.
Спустились вниз, и видим здесь саму гидротурбину. И она ржавая, чего уж тут говорить. Толстый слой коррозии, по словам специалистов, защищает её от дальнейшего разрушения. Вся её поверхность в выбоинах и кратерах. Это связано с турбулентным течением воды в этой области. Если по водоводам вода течёт ламинарно, и поэтому стенки этих толстых труб практически не страдают, то здесь всё совсем иначе.
Вода здесь буквально выгрызает сталь. И если каждый раз здесь всё шлифовать и полировать до блеска, то воде будет ещё легче разрушать металл. На фото видно, что сам корпус турбины состоит из неподвижных створок и подвижных. Когда мы рассказывали про гидравлические приводы створок, мы как раз имели в виду эти подвижные жалюзи. Неподвижные створки захватывают воду, которая крутится в корпусе турбины (её называют улиткой) и отклоняют эту воду на подвижные створки.
Подвижные же создают нужный угол атаки потока воды на лопаточное колесо, чтобы не было вибраций, и чтобы скорость вращения была как раз под частоту 50 Гц. А вот и само лопаточное колесо гидротурбины. И оно выглядит просто потрясающе! На нём тоже целый слой ржавчины и коррозии, ведь именно оно преобразуют механическую энергию потока воды в механическую энергию вращения вала.
Мы попытались покрутить его руками, но ничего не вышло. Но как оказалось его стопорят намеренно. Потому что оно очень легко крутится, а из-за открытых люков в водоводе частенько возникают сквозняки. По рассказам местных рабочих, здесь был случай, когда сквозняком это лопаточное колесо гидротурбины постепенно раскрутилось до почти номинальных оборотов, потому что не было связано валом с генератором. И это весьма здорово всех напугало: колесо гудит и быстро вращается без воды! Как такое вообще возможно? И с тех пор во время профилактики колёса гидротурбин стопорят.