Pembangkit listrik tenaga air adalah untuk mengubah energi air sungai alami menjadi listrik untuk digunakan manusia.Ada berbagai sumber energi yang digunakan dalam pembangkit listrik, seperti energi matahari, tenaga air di sungai, dan tenaga angin yang dihasilkan oleh aliran udara.Biaya pembangkit listrik tenaga air menggunakan tenaga air murah, dan pembangunan pembangkit listrik tenaga air juga dapat digabungkan dengan proyek pemeliharaan air lainnya.Negara kita sangat kaya akan sumber daya tenaga air dan kondisinya juga sangat baik.Tenaga air memegang peranan penting dalam pembangunan perekonomian nasional.
Muka air sungai di hulu lebih tinggi dari pada muka air di hilir.Karena perbedaan ketinggian air sungai, energi air dihasilkan.Energi ini disebut energi potensial atau energi potensial.Selisih ketinggian air sungai disebut drop, disebut juga perbedaan ketinggian air atau head air.Penurunan ini merupakan syarat dasar terbentuknya tenaga hidrolik.Selain itu, besarnya daya hidrolik juga tergantung pada besarnya aliran air di sungai, yang merupakan kondisi dasar lain yang sama pentingnya dengan drop.Baik penurunan maupun aliran secara langsung mempengaruhi tenaga hidrolik;semakin besar volume air drop, semakin besar daya hidrolik;jika drop dan volume air relatif kecil, output dari pembangkit listrik tenaga air akan lebih kecil.
Penurunan umumnya dinyatakan dalam meter.Gradien adalah rasio drop dan jarak, yang dapat menunjukkan tingkat konsentrasi drop.Penurunan lebih terkonsentrasi, dan penggunaan tenaga hidrolik lebih nyaman.Drop yang digunakan PLTA adalah selisih antara muka air hulu PLTA dengan muka air hilir setelah melewati turbin.
Aliran adalah jumlah air yang mengalir di sungai per satuan waktu, dan dinyatakan dalam meter kubik dalam satu detik.Satu meter kubik air sama dengan satu ton.Aliran sungai berubah setiap saat, jadi ketika kita berbicara tentang aliran, kita harus menjelaskan waktu dari tempat tertentu itu mengalir.Aliran berubah sangat signifikan dalam waktu.Sungai-sungai di negara kita umumnya memiliki aliran yang besar di musim hujan di musim panas dan gugur, dan relatif kecil di musim dingin dan musim semi.Umumnya aliran sungai di bagian hulu relatif kecil;karena anak-anak sungainya menyatu, arus hilirnya berangsur-angsur meningkat.Oleh karena itu, meskipun penurunan di hulu terkonsentrasi, alirannya kecil;aliran hilirnya besar, tetapi dropnya relatif tersebar.Oleh karena itu, seringkali paling ekonomis untuk menggunakan tenaga hidrolik di bagian tengah sungai.
Mengetahui drop and flow yang digunakan oleh pembangkit listrik tenaga air, outputnya dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
N = GQH
Dalam rumus, N–output, dalam kilowatt, juga bisa disebut daya;
Q-aliran, dalam meter kubik per detik;
H – jatuh, dalam meter;
G = 9,8 , adalah percepatan gravitasi, satuan: Newton/kg
Menurut rumus di atas, daya teoretis dihitung tanpa mengurangi kerugian apa pun.Bahkan, dalam proses pembangkit listrik tenaga air, turbin, peralatan transmisi, generator, dll semua memiliki kerugian daya yang tak terhindarkan.Oleh karena itu, daya teoritis harus didiskontokan, yaitu daya aktual yang dapat kita gunakan harus dikalikan dengan koefisien efisiensi (simbol: K).
Daya rancangan generator di pembangkit listrik tenaga air disebut daya pengenal, dan daya aktual disebut daya aktual.Dalam proses transformasi energi, tidak dapat dihindari kehilangan sebagian energi.Dalam proses pembangkit listrik tenaga air, terutama ada kerugian turbin dan generator (ada juga kerugian di jaringan pipa).Berbagai kerugian di pembangkit listrik tenaga mikro hidro pedesaan menyumbang sekitar 40-50% dari total daya teoretis, sehingga output dari pembangkit listrik tenaga air sebenarnya hanya dapat menggunakan 50-60% dari daya teoretis, yaitu, efisiensinya sekitar 0,5-0,60 (di mana efisiensi turbin adalah 0,70-0,85 , efisiensi generator adalah 0,85 hingga 0,90, dan efisiensi jaringan pipa dan peralatan transmisi adalah 0,80 hingga 0,85).Oleh karena itu, daya (output) aktual dari pembangkit listrik tenaga air dapat dihitung sebagai berikut:
K–efisiensi pembangkit listrik tenaga air, (0,5～0,6) digunakan dalam perhitungan kasar pembangkit listrik tenaga air mikro;nilai ini dapat disederhanakan menjadi:
N=(0.5～0.6)QHG Daya aktual=efisiensi×aliran×jatuh×9.8
Pemanfaatan tenaga air adalah menggunakan tenaga air untuk menggerakkan suatu mesin yang disebut turbin air.Misalnya, kincir air kuno di negara kita adalah turbin air yang sangat sederhana.Berbagai turbin hidrolik yang digunakan saat ini disesuaikan dengan berbagai kondisi hidrolik tertentu, sehingga dapat berputar lebih efisien dan mengubah energi air menjadi energi mekanik.Jenis mesin lain, generator, terhubung ke turbin, sehingga rotor generator berputar dengan turbin untuk menghasilkan listrik.Generator dapat dibagi menjadi dua bagian: bagian yang berputar dengan turbin dan bagian tetap dari generator.Bagian yang terhubung ke turbin dan berputar disebut rotor generator, dan ada banyak kutub magnet di sekitar rotor;lingkaran di sekitar rotor adalah bagian tetap dari generator, yang disebut stator generator, dan stator dibungkus dengan banyak kumparan tembaga.Ketika banyak kutub magnet rotor berputar di tengah kumparan tembaga stator, arus dihasilkan pada kabel tembaga, dan generator mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.
Energi listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik diubah menjadi energi mekanik (motor atau motor listrik), energi cahaya (lampu listrik), energi panas (tungku listrik) dan sebagainya oleh berbagai peralatan listrik.
komposisi pembangkit listrik tenaga air
Komposisi pembangkit listrik tenaga air meliputi: struktur hidrolik, peralatan mekanik, dan peralatan listrik.
(1) Struktur hidrolik
Ini memiliki bendung (bendungan), gerbang masuk, saluran (atau terowongan), tangki depan tekanan (atau tangki pengatur), pipa tekanan, pembangkit tenaga listrik dan tailrace, dll.
Bendung (dam) dibangun di sungai untuk menahan air sungai dan menaikkan permukaan air untuk membentuk reservoir.Dengan cara ini, tetesan terkonsentrasi terbentuk antara permukaan air reservoir di bendung (bendungan) dan permukaan air sungai di bawah bendungan, dan kemudian air dimasukkan ke pembangkit listrik tenaga air melalui penggunaan pipa air. atau terowongan.Pada sungai yang relatif curam, penggunaan saluran pengalihan juga dapat membentuk drop.Sebagai contoh: Umumnya, penurunan per kilometer dari sungai alami adalah 10 meter.Jika saluran dibuka di ujung atas bagian sungai ini untuk memasukkan air sungai, saluran akan digali di sepanjang sungai, dan kemiringan saluran akan lebih datar.Jika penurunan saluran dibuat per kilometer Hanya turun 1 meter, sehingga air mengalir 5 kilometer di saluran, dan permukaan air hanya turun 5 meter, sedangkan air turun 50 meter setelah menempuh 5 kilometer di saluran alami .Pada saat ini, air dari saluran dialirkan kembali ke pembangkit listrik melalui sungai dengan pipa atau terowongan air, dan ada setetes setinggi 45 meter yang dapat digunakan untuk menghasilkan listrik.Gambar 2
Penggunaan saluran pengalihan, terowongan atau pipa air (seperti pipa plastik, pipa baja, pipa beton, dll) untuk membentuk pembangkit listrik tenaga air dengan drop terkonsentrasi disebut saluran pengalihan stasiun pembangkit listrik tenaga air, yang merupakan tata letak khas pembangkit listrik tenaga air. .
(2) Peralatan mekanik dan listrik
Selain pekerjaan hidrolik tersebut di atas (bendung, saluran, halaman depan, pipa tekanan, bengkel), pembangkit listrik tenaga air juga membutuhkan peralatan berikut:
(1) Peralatan mekanis
Ada turbin, gubernur, katup gerbang, peralatan transmisi dan peralatan non-pembangkit.
(2) Peralatan listrik
Ada generator, panel kontrol distribusi, trafo dan saluran transmisi.
Tetapi tidak semua pembangkit listrik tenaga air kecil memiliki struktur hidrolik dan peralatan mekanik dan listrik yang disebutkan di atas.Jika ketinggian air kurang dari 6 meter di pembangkit listrik tenaga air kepala rendah, saluran pemandu air dan saluran air saluran terbuka umumnya digunakan, dan tidak ada kolam depan bertekanan dan pipa air bertekanan.Untuk pembangkit listrik dengan jangkauan catu daya kecil dan jarak transmisi pendek, transmisi daya langsung diadopsi dan tidak diperlukan transformator.Pembangkit listrik tenaga air dengan waduk tidak perlu membangun bendungan.Penggunaan intake dalam, pipa bagian dalam bendungan (atau terowongan) dan spillways menghilangkan kebutuhan akan struktur hidrolik seperti bendung, gerbang intake, saluran dan kolam tekanan depan.
Untuk membangun pembangkit listrik tenaga air, pertama-tama, survei yang cermat dan pekerjaan desain harus dilakukan.Dalam pekerjaan desain, ada tiga tahap desain: desain awal, desain teknis, dan detail konstruksi.Untuk melakukan pekerjaan desain dengan baik, pertama-tama perlu dilakukan pekerjaan survei menyeluruh, yaitu, untuk memahami sepenuhnya kondisi alam dan ekonomi setempat – yaitu topografi, geologi, hidrologi, permodalan, dan sebagainya.Kebenaran dan keandalan desain hanya dapat dijamin setelah menguasai situasi ini dan menganalisisnya.
Komponen pembangkit listrik tenaga air kecil memiliki berbagai bentuk tergantung pada jenis pembangkit listrik tenaga air.
3. Survei Topografi
Kualitas pekerjaan survei topografi memiliki pengaruh besar pada tata letak teknik dan estimasi kuantitas teknik.
Eksplorasi geologi (pemahaman kondisi geologi) selain pemahaman dan penelitian umum tentang geologi daerah aliran sungai dan sepanjang sungai, juga perlu dipahami apakah fondasi ruang mesin itu kokoh, yang secara langsung mempengaruhi keselamatan pembangkit listrik. stasiun itu sendiri.Setelah bendungan dengan volume reservoir tertentu dihancurkan, tidak hanya akan merusak pembangkit listrik tenaga air itu sendiri, tetapi juga menyebabkan kerugian besar kehidupan dan harta benda di hilir.
4. Uji hidrologi
Untuk pembangkit listrik tenaga air, data hidrologi yang paling penting adalah catatan ketinggian air sungai, aliran, kandungan sedimen, kondisi lapisan es, data meteorologi dan data survei banjir.Besar kecilnya aliran sungai mempengaruhi tata letak spillway pembangkit listrik tenaga air.Meremehkan tingkat keparahan banjir akan menyebabkan kerusakan bendungan;sedimen yang dibawa oleh sungai dapat dengan cepat mengisi reservoir dalam kasus terburuk.Misalnya, saluran masuk akan menyebabkan saluran menjadi berlumpur, dan sedimen berbutir kasar akan melewati turbin dan menyebabkan keausan turbin.Oleh karena itu, pembangunan PLTA harus memiliki data hidrologi yang memadai.
Oleh karena itu, sebelum memutuskan untuk membangun pembangkit listrik tenaga air, pertama-tama kita harus menyelidiki arah perkembangan ekonomi di wilayah pasokan listrik dan permintaan listrik di masa depan.Pada saat yang sama, perkirakan situasi sumber daya lain di area pengembangan.Hanya setelah penelitian dan analisis situasi di atas, kami dapat memutuskan apakah pembangkit listrik tenaga air perlu dibangun dan seberapa besar skalanya.
Secara umum, tujuan pekerjaan survei tenaga air adalah untuk memberikan informasi dasar yang akurat dan andal yang diperlukan untuk desain dan konstruksi pembangkit listrik tenaga air.
5. Ketentuan umum untuk pemilihan lokasi
Kondisi umum untuk memilih situs dapat dijelaskan dari empat aspek berikut:
(1) Lokasi yang dipilih harus dapat memanfaatkan energi air dengan cara yang paling ekonomis dan memenuhi prinsip penghematan biaya, yaitu setelah pembangkit listrik selesai dibangun, biaya yang dikeluarkan paling sedikit dan tenaga listrik yang dihasilkan paling banyak. .Biasanya dapat diukur dengan memperkirakan pendapatan pembangkit listrik tahunan dan investasi dalam pembangunan stasiun untuk melihat berapa lama modal yang diinvestasikan dapat dipulihkan.Namun, kondisi hidrologi dan topografi di tempat yang berbeda, dan kebutuhan listrik juga berbeda, sehingga biaya konstruksi dan investasi tidak boleh dibatasi oleh nilai-nilai tertentu.
(2) Kondisi topografi, geologi dan hidrologi dari lokasi yang dipilih harus relatif lebih baik, dan harus ada kemungkinan dalam desain dan konstruksi.Dalam pembangunan pembangkit listrik tenaga air kecil, penggunaan bahan bangunan harus sedapat mungkin sesuai dengan prinsip “bahan lokal”.
(3) Lokasi yang dipilih harus sedekat mungkin dengan catu daya dan area pemrosesan untuk mengurangi investasi peralatan transmisi daya dan hilangnya daya.
(4) Saat memilih lokasi, struktur hidrolik yang ada harus digunakan sebanyak mungkin.Misalnya, titik air dapat digunakan untuk membangun pembangkit listrik tenaga air di saluran irigasi, atau pembangkit listrik tenaga air dapat dibangun di sebelah waduk irigasi untuk menghasilkan listrik dari aliran irigasi, dan sebagainya.Karena pembangkit listrik tenaga air ini dapat memenuhi prinsip menghasilkan listrik ketika ada air, signifikansi ekonominya lebih jelas.
Waktu posting: 19 Mei-2022
