گونشلی

چكیده:

از آنجا كه برای تولید انرژی چرخشی توربین، نیازی به سوخت نیست بنابراین هزینه عملكرد نیروگاه بسیار كم است. به علاوه با توجه به عدم نیاز به سوخت، به مخزن‌های ذخیره سوخت هم نیازی نیست. این در حالی است كه ضمن پایداری بالای این نیروگاه‌ها هزینه نگهداری آنها نیز در مقایسه با نیروگاه‌های حرارتی پایین است. در عین حال كه بازده نیروگاه در گذر زمان تغییر نمی‌كند. البته در كنار مزایای این دست از نیروگاه‌ها نباید از معایب آنها چشم پوشید. به‌رغم آنكه هزینه نگهداری این نیروگاه‌ها پایین است اما با توجه به اینكه برای نصب نیروگاه‌های برق آبی نیاز به احداث سد می‌باشد در نتیجه، هزینه ثابت این نیروگاه‌ها بسیار زیاد است؛ زیرا برای ساختن سد، ابتدا باید مسیر آب منحرف شده، سپس سد مناسب ایجاد شود كه هزینه عمرانی این سدها بسیار زیاد است.

مقدمه

با توجه به اینكه تولید این نیروگاه‌ها بستگی به میزان آب پشت سد دارد، در نتیجه در سال‌های كم‌آبی، تولید این نیروگاه‌ها با مشكل همراه خواهد بود.

تولید انرژی در نیروگاه‌های برق آبی، بدون احداث سد روی رودخانه‌ها غیرممكن است. در ایران نیز در یك بازه زمانی نسبتا طولانی در سال‌های پس از جنگ و دوران سازندگی احداث نیروگاه‌های برق آبی در دستور كار قرار گرفته است. ظرفیت بالقوه و عملی تولید انرژی برق آبی در ایران، ۵۰ میلیارد كیلووات ساعت در سال است كه می‌تواند ۶۰درصد برق مورد نیاز فعلی كشور را تامین كند. بر اساس مطالعات انجام شده، حوضه آبریز كارون با ۳۰ میلیارد كیلووات ساعت در سال، حوضه آبریز دز با ۹ میلیارد كیلووات ساعت در سال و حوضه آبریز كرخه با شش میلیارد كیلو وات ساعت در سال، بیشترین امكانات تولید برق آبی را دارا می‌باشند و پنج میلیارد كیلووات ساعت باقیمانده آن مربوط به سایر حوضه‌هاست  .

فهرست مطالب
فصل اول
نیروگاههای برق آبی

مقدمه….………….………………………………………………………………۱
انتخاب مكان مناسب برای نیروگاههای آبی۱…….…………………
۱-۱-۱دسترسی به آب………۱٫…………………………………………………
۱-۱-۲ ذخیره آب۲………………………..……………………………………
۱-۱-۳ ارتفاع آب در پشت سد ایجاد شده۲……………………………
۱-۱-۴ بررسی های زمین شناسی۲…………………………………….……
۱-۱-۵ میزان آلودگی آب ۲……………………………….……………….
۱-۱-۶ میزان رسوب گذاری رود۲…………………………….……………
۱-۶-۷ تاثیرات زیست محیطی ۲…………………………….……………….
۱-۱-۸ دسترسی به مكان مورد نظر۳………………………………………

بخش دوم
-۲ پتانسیل های برق آبی رودخانه های ایران ۳…………….……..

بخش سوم
دسته بندی نیروگاهها۴…………………………………………………..
۱-۳-۱ دسته بندی براساس دبی آب رودخانه۴……………………….
الف) نیروگاههای بر روی رودخانه های بدون ذخیره سازی آب
ب) نیروگاههای بر روی رودخانه های جاری با ذخیره سازی آب
ج) نیروگاههای مخزنی
۱-۳-۲ دسته بندی بر اساس نوع بار۴……………..……………………
الف) نیروگاه بار پایه
ب) نیروگاه بار حداكثر
ج) نیروگاه تلمبه ذخیره ای

۱-۳-۳ دسته بندی بر اساس ارتفاع ریزش آب۵……………….………
الف) نیروگاههای با ارتفاع كم آب : این نوع نیروگاهها۵…
ب) نیروگاه با ارتفاع متوسط آب
ج) نیروگاه با ارتفاع آب زیاد

بخش چهارم
پارامترهای اولیه مورد نیاز برای سفارش ژنراتور نیروگاهی۵…………………

عملكرد ژنراتور را در حالت خطا
۴-۱  پریود زیر گذرا۶…………………………………………..…………
۴-۲   پریود گذرا۶………..…………..……………………………………
۴-۳   پریود دایمی۷………………….…………………..………………….

فصل دوم
بخش اول
نیروگاه های برق آبی كوچك۹………………………..…………………..
۲-۱ تجهیزات۹………………………..….………………………………………

۲-۱-۱ تجهیزات  اصلی

۲-۱-۲ تجهیزات كمكی

بخش دوم
انواع هیدرو ژنراتورهای كوچك۹……………………………………….
۲-۲-۱ ژنراتور سنكرون۹…………….………………………………..……
۲-۲-۲ انواع تجاری هیدرو توربین های كوچك……………..…..………۱۰
۲-۲-۳ محل كاربرد هیدروتوربین‌های كوچك۱۰…….………..……..……

بخش سوم
توربین های آبی۱۲………………………………….……….………………
۲-۳ توربین های عمودی۱۲………………………………….…………………………
۲-۳-۱ توربین های عمودی۱۳……………………….………………………

بخش چهارم
دسته بندی توربین ها۱۳……………………………………………………
۲-۴-۱ توربین كاپلان۱۳…………………..…………………………………
۲-۴-۱-۱ توربین كاپلان S- type با محور افقی۱۴…………….……..…
۲-۴-۲-۱توربین كاپلان بامحورعمودی ودرفت تیوب زانویی۱۵……….
۲-۴-۲ توربین فرانسیس ۱۶……..……….…………………………………
۲-۴-۳ توربین پلتون۱۷……..………………………………………………

فصل سوم
ژنراتور نیروگاه آبی۱۸………………………..…………………………
۳-۱-۱     قاب استاتور۱۹………………………………………………………….
۳-۱-۲  هسته استاتور۱۹………………………..……………………………….
الف- ( یوغYoke )19………………………………………………………
ب- (Teeth دندانه ها)۱۹………………..………………………………
۳-۱-۳  سیم‎پیچ استاتور۲۲…………………………………………………
الف)     كلاف ( چند دور)۲۲…………………………………………..
ب)      Bar (تك دور)۲۲………………………………………………..
۳-۱-۴     روتور۲۴………………………………..…………………………
الف) شفت۲۵……………………………………………………………………

ب) هــاب۲۶……………………………………………………………..(Hub)

ب-۱ كاربرد روتور هاب۲۶………….……………………………………
ب-۲انواع روتورهاب۲۶………….…………………………………………
۳-۱-۵ حلقه مورق روتور۲۸………………………………..……………….
ج- نحوه قرارگیری قطبها بر روی روتور۲۸………………….………
۳-۱-۶  قطبها۳۲……………………………….………………………………
الف) هسته قطب۳۲……………………………………………………………
الف-۱ كفشك قطب۳۲………….………………………………………………
الف-۲ بدنه قطب۳۲…….……………………………………………………
ب)   دمپرها۳۲……….………………..…………………………………
۳-۱-۷   یاتاقان‎های كف‎گرد۳۵……….……………………….….……….
۳-۱-۸ یاتاقان‎های هادی۳۶……….……………………….….……………
الف- یاتاقان راهنما۳۷……….…………………………………………
ب- یاتاقان كفگرد۳۷……….………………………………………………
۳-۱-۹ سیستم روانكاری هیدوراستاتیك۳۸…………………….…….…
۳-۱-۱۰        سیستم  خنك‎كننده۴۳…………….………………………………

۳-۱-۱۱  واحد ترمز و بالابری۴۶……….………………….……………

بخش دوم
گاورنرها
۳-۲-۱  گاورنر مكانیكی۴۸……………………………..……..……………
۳-۲-۲  گاورنر الكترومكانیكی۴۸……………………………….…………
۳-۲-۳  گاورنر الكترونیكی۴۸………………………….……………………

بخش سوم

۳-۳ سیگنال‎های ورودی گاورنر۴۸…………………………………………
۳-۳-۱ سیگنال آنالوگ سرعت توربین۴۹………………………….………
۳-۳-۲  سیگنال آنالوگ نشان‎دهنده موقعیت۴۹………….………..……
۳-۳-۳  سیگنال آنالوگ نشان‎دهنده توان خروجی ژنراتور۴۹……..
۳-۳-۴ سیستم كنترل گاورنر۴۹…….…………..……………………………
۳-۳-۵ قسمت هیدرولیكی گاورنر۵۰………………….…..…………………
۳-۳-۵-الف- عمــل‎كننده‎هـــای الكتروهـــیدرولیكی۵۰………..…
۳-۳-۵-ب- واحد تأمین فشار روغن۵۰………..……..………………………

بخش چهارم

۴-۳  هوایی در ژنراتورهای آبی   فاصل ۵۰…….……..……………….……………

فصل چهارم

حفاظت
۱-۴انواع سیستم زمین (گراند)۵۱….…….……………………………….……
۴-۱-۱   گراند صاعقهLightning ground)  )۵۱٫………………………….
۴-۱-۲ گراند قدرت( Power ground )51……………………….…….…………
۴-۱-۳ گراند سیستم( System ground )51………………….……..…………….
۴-۱-۴ گراندسیستم های الكترونیكی حساس۵۱……………………….…..…..

۴-۲-۲ UPS 51…………..….…..(Uninterruptible Power Supply)

بخش دوم
ویژگیهای گراند
۴-۲انواع سیستم‌های گراند برای كامپیوترها۵۲…………………….….
۱-۲-۴ ویژگی های سیستم گراند كامپیوتر۵۲……………………..……..…

بخش سوم
سیستم های الكترونیكی حساس۵۵………………………………..…………
۳-۴ انواع سیستم های الكترونیكی حساس۵۵……………………..………
۴-۳-۱ سیستم ایزوله۵۵……………………..………………………..….…………
۴-۳-۲ سیستم گروهی۵۷……………….……………………………………………
۴-۳-۳ سیستم توزیعی۵۹…….………..………………..………..…………….……
۴-۳-۴ سیستم چندگانه توزیعی۶۰……..….……….…………..…….….….…

بخش چهارم

۴-۴ چالش های سیستم گراند تجهیزات حساس ۶۲…..……..…………………

بخش پنجم
۴-۵اینورتر۶۴…………….………..….………..…………………………………
۴-۵-۱ تقسیم بندی اینورتر۶۵……………………………….……………
۴-۵-۲    شكل موج ۶۵…………………….…………………………………………..
۳-۵-۴انواع اینورتر۶۷………….……..…………….…………..….

بخش ششم
كاربردهای اینورتر
۴-۶ كاربردهای اینورتر ۶۹…….…………………………………………
۴-۶-۱ برق مطمئن ۶۹……….…….………………..……………(Safe AC)
4-6-2 UPS 70……….……………….(Uninterruptible Power Supply)
4-6-2-1 انواع UPS 70……….…………………..…………………………
۴-۶-۲-۱-ب سیستم‌های ۷۰……..……..………………………Off-Line UPS
4-6-2-1-ج سیستم‌های Line Interactive 70……….………….…………
۴-۶-۳ جریان‌های سرگردان الكترومغناطیسی۷۲……………………….……

بخش هفتم
جریان نشتی و تاثیرات آن

۴-۷-۱ جریان نشتی۷۴…………….………………………….…………………
۴-۷-۲ تاثیرات جریان متناوب ۷۵……..….……..…………………………
۴-۷-۳ تاثیرات جریان مستقیم ۷۶…….……….………………….………DC
4-7-4 خطر خسارت و آسیب به تجهیزات برقی۷۶…………………….…
۴-۷-۵ تماس مستقیم و غیر مستقیم۷۷………………………..…….………

بخش هشتم
استفاده از قطعات حفاظتی
۸-۴ قطعات حفاظت درمقابل جریان نشتی۷۸……………………..(RCD)
4-8-1 حفاظت انسان در مقابل تماس مستقیم۷۸…………………….……

۴-۸-۲ حفاظت انسان در مقابل تماس غیر مستقیم۷۸……………..……
۴-۸-۳ حفاظت تجهیزات در مقابل خطر آتش سوزی۷۸……..……..….…

بخش نهم
عملكردكلید محافظ

۴-۹ عملكرد كلیدهای محافظ جان
۴-۹-۱ آشكارسازی جریان نشتی یا قسمت۸۰…………….(Detection )
4-9-2 اندازه‌گیری جریان نشتی۸۰…………………………………………
۴-۹-۳ واحد قطع مدار یا  ۸۰…….………………..…………(Tripping)

بخش دهم

قابل تماس غیر مستقیم
۴-۱۰ سیستم زمین تجهیزات الكترونیكی حساس۸۱…..………………….……
۴-۱۰-۱ كامپیوتر ۸۱…….…..……….…….…..……..…………(computer)
4-10-2 الكترود۸۴…….……….…………………….……….………(electrode)
4-10-3 سیستم زمین قدرت۸۵…………………………….(power system ground)
4-10-4 نول۸۵……………………………………………………………(neutral)
4-10-5 زمین نویزی۸۵……….……………..……….……………(noisy ground)
4-10-6 زمین آرام (Quiet ground یا ۸۵…………………….(Clean earth

بخش یازدهم
تداخل ونویز ناشی از میدان الكترو مغناطیسی۸۶…………………
۴-۱۰۱- تداخل ناشی از میدان الكترو مغناطیسی۸۶………………….…

فصل پنجم
نمونه ای از سدهای مختلف در نقاط مختلف جهان.
۵-۱ سد بزرگ آسوان۸۸…………….……….………….……………………
۵-۲ سد هوور(Hoover)88………………………….….……………………
۵-۳ سد ایتایپو(Itaipu)90……………………………….………………

فصل ششم

مقایسه بین زمان، اوزان و هزینه

۶-۱ مقایسه بین مدت زمان طراحی و    كار   مهندسی   بر   روی قطعات الكتریكی و مكانیكی هیدروژنراتور۹۲….…

۶-۲   مقایسه   بین   اوزان   تجهیزات    الكتریكی   و     مكانیكی هیدروژنراتور۹۲………
۶-۳      مقایسه      بین       هزینه‌های        كارخانه‌ای       ساخت
قطعات الكتریكی و مكانیك هیدروژنراتور۹۳…………………………

فصل هفتم
مزایاومعایب نیروگاههای برق آبی

۷-۱ مزایای استفاده از نیروگاههای برق آبی۹۴….………………
۷-۱-۱  عمر مفید۹۴…………………………………..…..……………………
۷-۱-۲   سوخت۹۴…………………………………………………
۷-۱-۳  آلودگی۹۴……………..…………………………………………………
۷-۱-۴  هزینه تولید۹۴…………….…………………………………………
۷-۱-۵  زمان راه اندازی۹۴…………………………….……..……………
۷-۱-۷   هزینه نگهداری۹۴……………………………………………………
۷-۱-۸    بازده۹۴………..………………………………………………………
۷-۱-۹   پرسنل۹۴…….….………………………………………………………
۷-۱-۱۰ صرفه جویی۹۴……….…………………………………………………
۷-۱-۱۱ سیل ها وسیلاب۹۴….…………………………………………………
۷-۱-۱۲ كشاورزی۹۴………….………….……..………………………………
۷-۱-۱۳ محیط زیست۹۴….…….…………………………………………………
۷-۱-۱۴ فضای تفریحی۹۵….……..……………………………………………
۷-۱-۱۵ آب مصرفی۹۵….……….……………..……………….………………
۷ -۲       مشكلات استفاده از نیروگاههای برق آبی۹۵…………….…
۷-۲-۱ هزینه ثابت۹۵…………………………………………………..……
۷-۲-۲ كم آبی۹۵…………………..…………………………..………………
۷-۲-۳ زمان ساخت۹۵…………………………………………..………………
۷-۲-۴ قابلیت نصب۹۵…………………………………………..……………

بخش هشتم

جایگاه انرژی های مختلف۹۶…………………………….…………..………

نتیجه گیری۱۰۰…………….……………….…………………………………

منابع و مآخذ

فهرست اشكال

شكل ۴-۳   پریود دایمی (Permanent  )۷……….…..….……………….

شكل    ۲-۲-۳ محل كاربرد هیدروتوربین‌های كوچك۱۲……………………

شكل ۲-۴-۱-۱ توربین كاپلان S- type با محور افقی۱۴…..……………

شكل ۲-۴-۱-۱ توربین كاپلان S- type با محور افقی۱۵………………..

شكل  ۱-۱-۳    قاب استاتور۱۹……………….….………………………………

شكل۳-۱-۲-الف- هسته استاتور( Stator Core)20…..………….….……

شكل۳-۱-۲-ب-هسته استاتور( Stator Core)21……………….…………..

شكل ۳-۱-۳  سیم پیچ استاتور۲۲………….…….……..……….….…………

شكل    ۳-۱-۳  سیم پیچ استاتور۲۴….…….………………………….……….

شكل۳-۱-۴-ب-۲-الف انواع روتورهاب روتور(Rotor)27……………….

شكل۳-۱-۴-ب-۲-ب انواع روتورهاب روتور(Rotor)27………………..……

شكل۳-۱-۵ حلقه مورق روتور(Rotor Rim)28………………..………….

شكل    ج- نحوه قرارگیری  قطبهابررویروتور۲۹,۳۰…….……….…………

شكل۳-۱-۶  قطبها(Poles)31………………………………………………….

شكل۳-۱-۶ ب)دمپر۳۴…………………………………………………………

شكل۳-۱-۷  یاتاقان‎های كف‎گرد(Thrust Bearing)36…….……………..

شكل۳-۱-۸-الف یاتاقان‎های هادی(Guide Bearing)38…..………….…

شكل۳-۱-۸-ب یاتاقان‎های هادی(Guide Bearing)38………….…….……

شكل۳-۱-۸-ج الكتروپمپ۴۱…………….…..….………..……

شكل۳-۱-۸-د صدمات در ژنراتورها۴۲……………………………………

شكل۳-۱-۱۰-الف سیستم خنك‎كننده  ( Cooling system)43.…………….

شكل۳-۱-۱۰-ب تهویه۴۴…………………………………………………………
شكل ۳-۱-۱۰-ج تهویه۴۴……………………………………….…….…………
شكل ۳-۱-۱۰-د گردش هوا۴۵……………………………………….………..
شكل ۳-۱-۱۰-ز گردش هوا۴۵…………….………………………….……….

شكل ۳-۱-۱۱  نمای یك سگمنت ترمز/جك۴۶………………………….……

شكل۱-۲-۴ نمایی سیستم گراند كامپیوتر۵۳…….……………………….

شكل۴-۳-۱-الف سیستم های ایزوله۵۶……….………………..…………

شكل۴-۳-۱-ب سیستم های ایزوله۵۶………………………………………

شكل۴-۳-۲-الف سیستم گروهی۵۷…………….……………………………..

شكل۴-۳-۲-ب سیستم گروهی۵۸……………………………………….………

شكل۴-۵اینورتر۶۴………………..………………….……….…………………

شكل۴-۵-۲  تكنولوژی سوئیچینگ نوع پل۶۶……………………………
شكل۵-۱-۲-ب- اینورتر با موج سینوسی تغییر یافته۶۷………….

شكل۵-۱-۲-الف- اینورتر با موج سینوسی خالص۶۸…..………………

شكل۴-۷-۵-الف تماس مستقیم و غیر مستقیم۷۷…………..……..…..……

شكل۴-۷-۵-ب تماس مستقیم و غیر مستقیم۷۷…………….….……….……

شكل۶-۱ مقایسه بین مدت زمان طراحی و كار۹۲……..………………

شكل۶-۲ مقایسه بین اوزان تجهیزات الكتریكی ومكانیكی۹۲………….

شكل۶-۳  مقایسه   بین  هزینه‌های    كارخانه‌ای     ساخت    قطعات الكتریكی و مكانیكی۹۳………….………………………..…………………

جدول۳-۱-۹   سیستم     روانكاری     هیدور   استاتیك    (Hydrostatic

lubrication system)39…………………………………

جدول۴-۶-۲-۱-ج ، مقایسه‌ای بین ۷۱………………………….……UPS

جدول۴-۷-۳ تاثیرات جریان مستقیم ۷۶……….………………………DC

دانلود فایل