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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Structures hydrauliques des microcentrales hydroélectriques. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sources d'énergie alternatives Tous les types de centrales hydroélectriques comprennent des ouvrages hydrauliques, hydromécanique и équipement électrique. Les ouvrages hydrauliques servent à créer les conditions de fonctionnement des équipements électromécaniques d'une centrale hydroélectrique et comprennent (selon le type et l'aménagement de la centrale hydroélectrique) un ouvrage de prise d'eau ; canal de dérivation ; piscine sous pression et pipeline ; dispositifs de protection contre les débris et la glace ; barrage; déversoir et plus encore. L'équipement électromécanique convertit l'énergie de l'eau en énergie électrique et comprend une unité hydraulique (turbine hydraulique et hydrogénérateur), des unités de commande d'eau et électrique. La prise d'eau est conçue pour détourner le volume (débit) d'eau requis du lit principal de la rivière vers un canal de dérivation ou directement vers un bassin sous pression (Fig. 12). En plus d'assurer un approvisionnement ininterrompu en eau du groupe hydraulique dans la quantité requise et au moment requis, il protège contre la pénétration de glace, de neige fondante, de sédiments, etc. Les boues sont des accumulations libres de glace avant que la glace ne se forme lorsque l'eau refroidit en dessous de 0°C. Selon la quantité de glace, les boues conservent leur capacité à s'écouler comme l'eau ou perdent cette capacité en raison de la congestion. Quelle que soit la quantité de boues dans l’eau, sa fluidité diminue. S'il y a une grande quantité de boues, la section vivante de la rivière peut se boucher, ce qui entraînera une accumulation importante de boues. Dans ce cas, le niveau de l'eau peut monter. Les boues créent des difficultés importantes dans le fonctionnement des ouvrages hydrauliques, obstruant les têtes de réception des prises d'eau, qui doivent être nettoyées et chauffées.
Il est très important que la prise d’eau fonctionne à tous les niveaux de débit d’eau, du niveau le plus bas jusqu’au niveau de crue. Il doit également protéger les équipements des microcentrales hydroélectriques du limon, du sable, des graviers ou autres débris charriés par le courant. La conception correcte de la prise d'eau est un facteur décisif pour le fonctionnement de l'ensemble de la microcentrale hydroélectrique. Le canal de dérivation sert à acheminer l'eau de l'ouvrage de prise d'eau vers le bassin sous pression (Fig. 13 et 13-1). Le canal doit avoir une pente sur toute sa longueur pour assurer l'écoulement naturel de l'eau. Le canal de dérivation peut être de n'importe quelle longueur - de zéro (si la canalisation sous pression part de la prise d'eau) à plusieurs kilomètres. La plupart des canaux de dérivation économiquement viables sont des canaux ouverts car ils peuvent être construits avec une faible pente et une grande section transversale et entraînent donc de faibles pertes de charge d'eau.
Le bassin sous pression sert à alimenter uniformément en eau la canalisation sous pression (Fig. 14 et 14-1). Il garantit que la canalisation sous pression est inondée d'eau (pour éviter le piégeage d'air et, par conséquent, les coups de bélier sur la turbine) et le mode d'alimentation en eau de la canalisation - en régulant le volume changeant du débit d'eau. L’eau de la piscine sous pression doit être calme, sans bris ni turbulences. L'ouverture de la conduite sous pression doit toujours être inondée d'eau (la distance minimale entre l'ouverture de la conduite sous pression et la ligne d'eau supérieure doit être d'au moins 30 à 40 cm). Le coup de bélier (coup de bélier) est une surpression dans une canalisation sous pression provoquée par un changement rapide de la vitesse d'écoulement de l'eau sur une très courte période de temps. Cela peut se produire en raison d’une fermeture ou d’une ouverture soudaine de la vanne, ainsi que d’un emprisonnement d’air provenant du bassin sous pression ou du conduit de sortie. Les coups de bélier peuvent endommager une turbine hydraulique, un pipeline ou d’autres éléments d’une centrale hydroélectrique.
Sont installés dans le bassin sous pression : une grille de retenue des débris (pour protéger la turbine des débris, pierres, branches, etc.) ; une porte pour réguler le débit d'eau dans la canalisation sous pression et une porte pour évacuer l'eau et les sédiments. La taille du pool sous pression est généralement déterminée en fonction des spécifications de la turbine.
La canalisation sous pression sert à fournir de l'eau du bassin sous pression à l'unité hydraulique (Fig. 16). Il peut s'agir de métal, d'amiante-ciment, de plastique, de bois. Le diamètre de la canalisation doit correspondre strictement au débit d'eau. La canalisation sous pression peut être enterrée dans une tranchée, posée au sol ou posée sur des supports.
Certaines conceptions de microcentrales hydroélectriques prévoient l'installation d'un réservoir anti-bélier sur la canalisation sous pression (Fig. 17) pour atténuer d'éventuels coups de bélier. Il est conseillé de placer le réservoir tampon plus près de l'unité hydraulique ; dans ce cas, il y a moins de pression lors d'un coup de bélier, mais il est nécessaire d'installer le réservoir à une hauteur plus élevée, ce qui peut augmenter le coût de la structure.
Le canal de sortie est conçu pour évacuer l’eau du canal de sortie vers la rivière. L'endroit où l'eau se jette dans la rivière doit être renforcé avec du béton ou de la pierre pour éviter l'érosion de cet endroit. Dans certains cas (selon la conception de la centrale hydroélectrique), à la sortie des eaux usées du conduit d'évacuation, il est nécessaire de construire un registre (Fig. 18), qui crée la pression d'eau nécessaire pour :
Le registre peut être réalisé ou construit en béton armé ou en moellons, ainsi qu'à partir de matériaux disponibles (pierres, etc.). Auteurs : Kartanbaev B.A., Zhumadilov K.A., Zazulsky A.A.
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