چکیده:

از آنجا که برای تولید انرژی چرخشی توربین، نیازی به سوخت نیست بنابراین هزینه عملکرد نیروگاه بسیار کم است. به علاوه با توجه به عدم نیاز به سوخت، به مخزن‌های ذخیره سوخت هم نیازی نیست. این در حالی است که ضمن پایداری بالای این نیروگاه‌ها هزینه نگهداری آنها نیز در مقایسه با نیروگاه‌های حرارتی پایین است. در عین حال که بازده نیروگاه در گذر زمان تغییر نمی‌کند. البته در کنار مزایای این دست از نیروگاه‌ها نباید از معایب آنها چشم پوشید. به‌رغم آنکه هزینه نگهداری این نیروگاه‌ها پایین است اما با توجه به اینکه 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 که هزینه عمرانی این سدها بسیار زیاد است.

مقدمه

با توجه به اینکه تولید این نیروگاه‌ها بستگی به میزان آب پشت سد دارد، در نتیجه در سال‌های کم‌آبی، تولید این نیروگاه‌ها با مشکل همراه خواهد بود.

تولید انرژی در نیروگاه‌های برق آبی، بدون احداث سد روی رودخانه‌ها غیرممکن است. در ایران نیز در یک بازه زمانی نسبتا طولانی در سال‌های پس از جنگ و دوران سازندگی احداث نیروگاه‌های برق آبی در دستور کار قرار گرفته است. ظرفیت بالقوه و عملی تولید انرژی برق آبی در ایران، ۵۰ میلیارد کیلووات ساعت در سال است که می‌تواند ۶۰درصد برق مورد نیاز فعلی کشور را تامین کند. بر اساس مطالعات انجام شده، حوضه آبریز کارون با ۳۰ میلیارد کیلووات ساعت در سال، حوضه آبریز دز با ۹ میلیارد کیلووات ساعت در سال و حوضه آبریز کرخه با شش میلیارد کیلو وات ساعت در سال، بیشترین امکانات تولید برق آبی را دارا می‌باشند و پنج میلیارد کیلووات ساعت باقیمانده آن مربوط به سایر حوضه‌هاست  .

فهرست مطالب
فصل اول
نیروگاههای برق آبی

مقدمه….………….………………………………………………………………1
انتخاب مکان مناسب برای نیروگاههای آبی1…….…………………
1-1-1دسترسی به آب………1.…………………………………………………
1-1-2 ذخیره آب2………………………..……………………………………
1-1-3 ارتفاع آب در پشت سد ایجاد شده2……………………………
1-1-4 بررسی های زمین شناسی2…………………………………….……
1-1-5 میزان آلودگی آب 2……………………………….……………….
1-1-6 میزان رسوب گذاری رود2…………………………….……………
1-6-7 تاثیرات زیست محیطی 2…………………………….……………….
1-1-8 دسترسی به مکان مورد نظر3………………………………………

بخش دوم
-2 پتانسیل های برق آبی رودخانه های ایران 3…………….……..

بخش سوم
دسته بندی نیروگاهها4…………………………………………………..
1-3-1 دسته بندی براساس دبی آب رودخانه4……………………….
الف) نیروگاههای بر روی رودخانه های بدون ذخیره سازی آب
ب) نیروگاههای بر روی رودخانه های جاری با ذخیره سازی آب
ج) نیروگاههای مخزنی
1-3-2 دسته بندی بر اساس نوع بار4……………..……………………
الف) نیروگاه بار پایه
ب) نیروگاه بار حداکثر
ج) نیروگاه تلمبه ذخیره ای

1-3-3 دسته بندی بر اساس ارتفاع ریزش آب5……………….………
الف) نیروگاههای با ارتفاع کم آب : این نوع نیروگاهها5…
ب) نیروگاه با ارتفاع متوسط آب
ج) نیروگاه با ارتفاع آب زیاد

بخش چهارم
پارامترهاي اوليه مورد نياز برای سفارش ژنراتور نیروگاهی5…………………

عملكرد ژنراتور را در حالت خطا
4-1  پريود زير گذرا6…………………………………………..…………
4-2   پريود گذرا6………..…………..……………………………………
4-3   پريود دايمی7………………….…………………..………………….

فصل دوم
بخش اول
نیروگاه های برق آبی کوچک9………………………..…………………..
2-1 تجهیزات9………………………..….………………………………………

2-1-1 تجهیزات  اصلی

2-1-2 تجهیزات کمکی

بخش دوم
انواع هيدرو ژنراتورهای کوچک9……………………………………….
2-2-1 ژنراتور سنکرون9…………….………………………………..……
2-2-2 انواع تجاری هيدرو توربين های کوچک……………..…..………10
2-2-3 محل كاربرد هیدروتوربین‌های کوچک10…….………..……..……

بخش سوم
توربین های آبی12………………………………….……….………………
2-3 توربین های عمودی12………………………………….…………………………
2-3-1 توربین های عمودی13……………………….………………………

بخش چهارم
دسته بندی توربین ها13……………………………………………………
2-4-1 توربین کاپلان13…………………..…………………………………
2-4-1-1 توربین کاپلان S- type با محور افقی14…………….……..…
2-4-2-1توربین کاپلان بامحورعمودی ودرفت تیوب زانویی15……….
2-4-2 توربین فرانسیس 16……..……….…………………………………
2-4-3 توربین پلتون17……..………………………………………………

فصل سوم
ژنراتور نیروگاه آبی18………………………..…………………………
3-1-1     قاب استاتور19………………………………………………………….
3-1-2  هسته استاتور19………………………..……………………………….
الف- ( يوغYoke )19………………………………………………………
ب- (Teeth دندانه ها)19………………..………………………………
3-1-3  سيم‎پيچ استاتور22…………………………………………………
الف)     كلاف ( چند دور)22…………………………………………..
ب)      Bar (تك دور)22………………………………………………..
3-1-4     روتور24………………………………..…………………………
الف) شفت25……………………………………………………………………

ب) هــاب26……………………………………………………………..(Hub)

ب-1 كاربرد روتور هاب26………….……………………………………
ب-2انواع روتورهاب26………….…………………………………………
3-1-5 حلقه مورق روتور28………………………………..……………….
ج- نحوه قرارگیری قطبها بر روی روتور28………………….………
3-1-6  قطبها32……………………………….………………………………
الف) هسته قطب32……………………………………………………………
الف-1 كفشك قطب32………….………………………………………………
الف-2 بدنه قطب32…….……………………………………………………
ب)   دمپرها32……….………………..…………………………………
3-1-7   ياتاقان‎هاي كف‎گرد35……….……………………….….……….
3-1-8 ياتاقان‎هاي هادی36……….……………………….….……………
الف- ياتاقان راهنما37……….…………………………………………
ب- ياتاقان كفگرد37……….………………………………………………
3-1-9 سيستم روانكاری هيدوراستاتيك38…………………….…….…
3-1-10        سيستم  خنك‎كننده43…………….………………………………

3-1-11  واحد ترمز و بالابری46……….………………….……………

بخش دوم
گاورنرها
3-2-1  گاورنر مكانيكي48……………………………..……..……………
3-2-2  گاورنر الكترومكانيكي48……………………………….…………
3-2-3  گاورنر الكترونيكی48………………………….……………………

بخش سوم

3-3 سيگنال‎هاي ورودی گاورنر48…………………………………………
3-3-1 سيگنال آنالوگ سرعت توربين49………………………….………
3-3-2  سيگنال آنالوگ نشان‎دهنده موقعيت49………….………..……
3-3-3  سيگنال آنالوگ نشان‎دهنده توان خروجي ژنراتور49……..
3-3-4 سيستم كنترل گاورنر49…….…………..……………………………
3-3-5 قسمت هيدروليكي گاورنر50………………….…..…………………
3-3-5-الف- عمــل‎كننده‎هـــاي الكتروهـــيدروليكي50………..…
3-3-5-ب- واحد تأمين فشار روغن50………..……..………………………

بخش چهارم

4-3  هوايی در ژنراتورهای آبی   فاصل 50…….……..……………….……………

فصل چهارم

حفاظت
1-4انواع سيستم زمين (گراند)51….…….……………………………….……
4-1-1   گراند صاعقهLightning ground)  )51.………………………….
4-1-2 گراند قدرت( Power ground )51……………………….…….…………
4-1-3 گراند سيستم( System ground )51………………….……..…………….
4-1-4 گراندسيستم های الکترونيکی حساس51……………………….…..…..

4-2-2 UPS 51…………..….…..(Uninterruptible Power Supply)

بخش دوم
ویژگیهای گراند
4-2انواع سيستم‌های گراند برای کامپيوترها52…………………….….
1-2-4 ویژگی های سیستم گراند کامپیوتر52……………………..……..…

بخش سوم
سيستم های الکترونيکی حساس55………………………………..…………
3-4 انواع سيستم های الکترونيکی حساس55……………………..………
4-3-1 سيستم ايزوله55……………………..………………………..….…………
4-3-2 سيستم گروهی57……………….……………………………………………
4-3-3 سيستم توزيعی59…….………..………………..………..…………….……
4-3-4 سيستم چندگانه توزيعی60……..….……….…………..…….….….…

بخش چهارم

4-4 چالش های سيستم گراند تجهيزات حساس 62…..……..…………………

بخش پنجم
4-5اینورتر64…………….………..….………..…………………………………
4-5-1 تقسیم بندی اینورتر65……………………………….……………
4-5-2    شکل موج 65…………………….…………………………………………..
3-5-4انواع اینورتر67………….……..…………….…………..….

بخش ششم
کاربردهای اینورتر
4-6 کاربردهای اینورتر 69…….…………………………………………
4-6-1 برق مطمئن 69……….…….………………..……………(Safe AC)
4-6-2 UPS 70……….……………….(Uninterruptible Power Supply)
4-6-2-1 انواع UPS 70……….…………………..…………………………
4-6-2-1-ب سیستم‌های 70……..……..………………………Off-Line UPS
4-6-2-1-ج سیستم‌های Line Interactive 70……….………….…………
4-6-3 جريان‌های سرگردان الکترومغناطيسی72……………………….……

بخش هفتم
جریان نشتی و تاثیرات آن

4-7-1 جريان نشتي74…………….………………………….…………………
4-7-2 تاثيرات جريان متناوب 75……..….……..…………………………
4-7-3 تاثيرات جريان مستقيم 76…….……….………………….………DC
4-7-4 خطر خسارت و آسيب به تجهيزات برقی76…………………….…
4-7-5 تماس مستقيم و غير مستقيم77………………………..…….………

بخش هشتم
استفاده از قطعات حفاظتی
8-4 قطعات حفاظت درمقابل جريان نشتی78……………………..(RCD)
4-8-1 حفاظت انسان در مقابل تماس مستقيم78…………………….……

4-8-2 حفاظت انسان در مقابل تماس غير مستقيم78……………..……
4-8-3 حفاظت تجهيزات در مقابل خطر آتش سوزی78……..……..….…

بخش نهم
عملکردکلید محافظ

4-9 عملکرد کليدهای محافظ جان
4-9-1 آشکارسازی جريان نشتی يا قسمت80…………….(Detection )
4-9-2 اندازه‌گيری جريان نشتی80…………………………………………
4-9-3 واحد قطع مدار يا  80…….………………..…………(Tripping)

بخش دهم

قابل تماس غير مستقيم
4-10 سيستم زمين تجهيزات الکترونيکی حساس81…..………………….……
4-10-1 کامپيوتر 81…….…..……….…….…..……..…………(computer)
4-10-2 الکترود84…….……….…………………….……….………(electrode)
4-10-3 سيستم زمين قدرت85…………………………….(power system ground)
4-10-4 نول85……………………………………………………………(neutral)
4-10-5 زمين نويزی85……….……………..……….……………(noisy ground)
4-10-6 زمين آرام (Quiet ground يا 85…………………….(Clean earth

بخش یازدهم
تداخل ونویز ناشی از ميدان الکترو مغناطيسی86…………………
4-101- تداخل ناشی از ميدان الکترو مغناطيسی86………………….…

فصل پنجم
نمونه ای از سدهای مختلف در نقاط مختلف جهان.
5-1 سد بزرگ آسوان88…………….……….………….……………………
5-2 سد هوور(Hoover)88………………………….….……………………
5-3 سد ایتایپو(Itaipu)90……………………………….………………

فصل ششم

مقایسه بین زمان، اوزان و هزینه

6-1 مقایسه بین مدت زمان طراحی و    کار   مهندسی   بر   روی قطعات الکتریکی و مکانیکی هیدروژنراتور92….…

6-2   مقایسه   بین   اوزان   تجهیزات    الکتریکی   و     مکانیکی هیدروژنراتور92………
6-3      مقایسه      بین       هزینه‌های        کارخانه‌ای       ساخت
قطعات الکتریکی و مکانیک هیدروژنراتور93…………………………

فصل هفتم
مزایاومعایب نیروگاههای برق آبی

7-1 مزایای استفاده از نیروگاههای برق آبی94….………………
7-1-1  عمر مفید94…………………………………..…..……………………
7-1-2   سوخت94…………………………………………………
7-1-3  آلودگی94……………..…………………………………………………
7-1-4  هزینه تولید94…………….…………………………………………
7-1-5  زمان راه اندازی94…………………………….……..……………
7-1-7   هزینه نگهداری94……………………………………………………
7-1-8    بازده94………..………………………………………………………
7-1-9   پرسنل94…….….………………………………………………………
7-1-10 صرفه جویی94……….…………………………………………………
7-1-11 سیل ها وسیلاب94….…………………………………………………
7-1-12 کشاورزی94………….………….……..………………………………
7-1-13 محیط زیست94….…….…………………………………………………
7-1-14 فضای تفریحی95….……..……………………………………………
7-1-15 آب مصرفی95….……….……………..……………….………………
7 -2       مشکلات استفاده از نیروگاههای برق آبی95…………….…
7-2-1 هزینه ثابت95…………………………………………………..……
7-2-2 کم آبی95…………………..…………………………..………………
7-2-3 زمان ساخت95…………………………………………..………………
7-2-4 قابلیت نصب95…………………………………………..……………

بخش هشتم

جایگاه انرژی های مختلف96…………………………….…………..………

نتیجه گیری100…………….……………….…………………………………

منابع و مآخذ

فهرست اشکال

شکل 4-3   پريود دايمي (Permanent  )7……….…..….……………….

شکل    2-2-3 محل كاربرد هیدروتوربین‌های کوچک12……………………

شکل 2-4-1-1 توربین کاپلان S- type با محور افقی14…..……………

شکل 2-4-1-1 توربین کاپلان S- type با محور افقی15………………..

شکل  1-1-3    قاب استاتور19……………….….………………………………

شکل3-1-2-الف- هسته استاتور( Stator Core)20…..………….….……

شکل3-1-2-ب-هسته استاتور( Stator Core)21……………….…………..

شکل 3-1-3  سيم پيچ استاتور22………….…….……..……….….…………

شکل    3-1-3  سيم پيچ استاتور24….…….………………………….……….

شکل3-1-4-ب-2-الف انواع روتورهاب روتور(Rotor)27……………….

شکل3-1-4-ب-2-ب انواع روتورهاب روتور(Rotor)27………………..……

شکل3-1-5 حلقه مورق روتور(Rotor Rim)28………………..………….

شکل    ج- نحوه قرارگیری  قطبهابررویروتور29,30…….……….…………

شکل3-1-6  قطبها(Poles)31………………………………………………….

شکل3-1-6 ب)دمپر34…………………………………………………………

شکل3-1-7  ياتاقان‎هاي كف‎گرد(Thrust Bearing)36…….……………..

شکل3-1-8-الف ياتاقان‎های هادی(Guide Bearing)38…..………….…

شکل3-1-8-ب ياتاقان‎های هادی(Guide Bearing)38………….…….……

شکل3-1-8-ج الکتروپمپ41…………….…..….………..……

شکل3-1-8-د صدمات در ژنراتورها42……………………………………

شکل3-1-10-الف سيستم خنك‎كننده  ( Cooling system)43.…………….

شکل3-1-10-ب تهويه44…………………………………………………………
شکل 3-1-10-ج تهويه44……………………………………….…….…………
شکل 3-1-10-د گردش هوا45……………………………………….………..
شکل 3-1-10-ز گردش هوا45…………….………………………….……….

شکل 3-1-11  نماي يك سگمنت ترمز/جك46………………………….……

شکل1-2-4 نمایی سیستم گراند کامپیوتر53…….……………………….

شکل4-3-1-الف سيستم های ايزوله56……….………………..…………

شکل4-3-1-ب سيستم های ايزوله56………………………………………

شکل4-3-2-الف سيستم گروهی57…………….……………………………..

شکل4-3-2-ب سيستم گروهی58……………………………………….………

شکل4-5اینورتر64………………..………………….……….…………………

شکل4-5-2  تکنولوژی سوئیچینگ نوع پل66……………………………
شکل5-1-2-ب- اینورتر با موج سینوسی تغییر یافته67………….

شکل5-1-2-الف- اینورتر با موج سینوسی خالص68…..………………

شکل4-7-5-الف تماس مستقيم و غير مستقيم77…………..……..…..……

شکل4-7-5-ب تماس مستقيم و غير مستقيم77…………….….……….……

شکل6-1 مقایسه بین مدت زمان طراحی و کار92……..………………

شکل6-2 مقایسه بین اوزان تجهیزات الکتریکی ومکانیکی92………….

شکل6-3  مقایسه   بین  هزینه‌های    کارخانه‌ای     ساخت    قطعات الکتریکی و مکانیکی93………….………………………..…………………

جدول3-1-9   سيستم     روانكاری     هيدور   استاتيك    (Hydrostatic

lubrication system)39…………………………………

جدول4-6-2-1-ج ، مقایسه‌ای بین 71………………………….……UPS

جدول4-7-3 تاثيرات جريان مستقيم 76……….………………………DC

جهت دانلود کلیک کنید