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….………….………………………………………………………………۱
انتخاب مکان 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 مکان 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 حداکثر
ج) نیروگاه تلمبه ذخیره ای

۱-۳-۳ دسته بندی بر اساس ارتفاع ریزش آب۵……………….………
الف) نیروگاههای با ارتفاع کم 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…………………

عملکرد 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 کوچک۹………………………..…………………..
۲-۱ تجهیزات۹………………………..….………………………………………

۲-۱-۱ تجهیزات  اصلی

۲-۱-۲ تجهیزات کمکی

بخش دوم
انواع هیدرو ژنراتورهای کوچک۹……………………………………….
۲-۲-۱ ژنراتور سنکرون۹…………….………………………………..……
۲-۲-۲ انواع تجاری هیدرو توربین های کوچک……………..…..………۱۰
۲-۲-۳ محل کاربرد هیدروتوربین‌های کوچک۱۰…….………..……..……

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 کاپلان۱۳…………………..…………………………………
۲-۴-۱-۱ توربین کاپلان S- type با محور افقی۱۴…………….……..…
۲-۴-۲-۱توربین کاپلان 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)     کلاف ( چند دور)۲۲…………………………………………..
ب)      Bar (تک دور)۲۲………………………………………………..
۳-۱-۴     روتور۲۴………………………………..…………………………
الف) شفت۲۵……………………………………………………………………

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

ب-۱ کاربرد 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 کفشک قطب۳۲………….………………………………………………
الف-۲ بدنه قطب۳۲…….……………………………………………………
ب)   دمپرها۳۲……….………………..…………………………………
۳-۱-۷   یاتاقان‎های کف‎گرد۳۵……….……………………….….……….
۳-۱-۸ یاتاقان‎های هادی۳۶……….……………………….….……………
الف- یاتاقان راهنما۳۷……….…………………………………………
ب- یاتاقان کفگرد۳۷……….………………………………………………
۳-۱-۹ سیستم روانکاری هیدوراستاتیک۳۸…………………….…….…
۳-۱-۱۰        سیستم  خنک‎کننده۴۳…………….………………………………

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

بخش دوم
گاورنرها
۳-۲-۱  گاورنر مکانیکی۴۸……………………………..……..……………
۳-۲-۲  گاورنر الکترومکانیکی۴۸……………………………….…………
۳-۲-۳  گاورنر الکترونیکی۴۸………………………….……………………

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 کنترل گاورنر۴۹…….…………..……………………………
۳-۳-۵ قسمت هیدرولیکی گاورنر۵۰………………….…..…………………
۳-۳-۵-الف- عمــل‎کننده‎هـــای الکتروهـــیدرولیکی۵۰………..…
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 الکترونیکی حساس۵۱……………………….…..…..

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

بخش دوم
ویژگیهای گراند
۴-۲انواع سیستم‌های گراند برای کامپیوترها۵۲…………………….….
۱-۲-۴ ویژگی های سیستم گراند کامپیوتر۵۲……………………..……..…

بخش سوم
سیستم های الکترونیکی حساس۵۵………………………………..…………
۳-۴ انواع سیستم های الکترونیکی 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    شکل موج ۶۵…………………….…………………………………………..
۳-۵-۴انواع اینورتر۶۷………….……..…………….…………..….

بخش ششم
کاربردهای اینورتر
۴-۶ کاربردهای 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 الکترومغناطیسی۷۲……………………….……

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
عملکردکلید محافظ

۴-۹ عملکرد کلیدهای محافظ جان
۴-۹-۱ آشکارسازی 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 الکترونیکی حساس۸۱…..………………….……
۴-۱۰-۱ کامپیوتر ۸۱…….…..……….…….…..……..…………(computer)
4-10-2 الکترود۸۴…….……….…………………….……….………(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 الکترو مغناطیسی۸۶…………………
۴-۱۰۱- تداخل ناشی از میدان الکترو 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    کار   مهندسی   بر   روی قطعات الکتریکی و مکانیکی هیدروژنراتور۹۲….…

۶-۲   مقایسه   بین   اوزان   تجهیزات    الکتریکی   و     مکانیکی هیدروژنراتور۹۲………
۶-۳      مقایسه      بین       هزینه‌های        کارخانه‌ای       ساخت
قطعات الکتریکی و مکانیک 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 کشاورزی۹۴………….………….……..………………………………
۷-۱-۱۳ محیط زیست۹۴….…….…………………………………………………
۷-۱-۱۴ فضای تفریحی۹۵….……..……………………………………………
۷-۱-۱۵ آب مصرفی۹۵….……….……………..……………….………………
۷ -۲       مشکلات استفاده از نیروگاههای برق آبی۹۵…………….…
۷-۲-۱ هزینه ثابت۹۵…………………………………………………..……
۷-۲-۲ کم آبی۹۵…………………..…………………………..………………
۷-۲-۳ زمان ساخت۹۵…………………………………………..………………
۷-۲-۴ قابلیت نصب۹۵…………………………………………..……………

بخش هشتم

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

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

منابع و مآخذ

فهرست اشکال

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

شکل    ۲-۲-۳ محل کاربرد هیدروتوربین‌های کوچک۱۲……………………

شکل ۲-۴-۱-۱ توربین کاپلان S- type با محور افقی۱۴…..……………

شکل ۲-۴-۱-۱ توربین کاپلان S- type با محور افقی۱۵………………..

شکل  ۱-۱-۳    قاب استاتور۱۹……………….….………………………………

شکل۳-۱-۲-الف- هسته استاتور( Stator Core)20…..………….….……

شکل۳-۱-۲-ب-هسته استاتور( Stator Core)21……………….…………..

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

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

شکل۳-۱-۴-ب-۲-الف انواع روتورهاب روتور(Rotor)27……………….

شکل۳-۱-۴-ب-۲-ب انواع روتورهاب روتور(Rotor)27………………..……

شکل۳-۱-۵ حلقه مورق روتور(Rotor Rim)28………………..………….

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

شکل۳-۱-۶  قطبها(Poles)31………………………………………………….

شکل۳-۱-۶ ب)دمپر۳۴…………………………………………………………

شکل۳-۱-۷  یاتاقان‎های کف‎گرد(Thrust Bearing)36…….……………..

شکل۳-۱-۸-الف یاتاقان‎های هادی(Guide Bearing)38…..………….…

شکل۳-۱-۸-ب یاتاقان‎های هادی(Guide Bearing)38………….…….……

شکل۳-۱-۸-ج الکتروپمپ۴۱…………….…..….………..……

شکل۳-۱-۸-د صدمات در ژنراتورها۴۲……………………………………

شکل۳-۱-۱۰-الف سیستم خنک‎کننده  ( Cooling system)43.…………….

شکل۳-۱-۱۰-ب تهویه۴۴…………………………………………………………
شکل ۳-۱-۱۰-ج تهویه۴۴……………………………………….…….…………
شکل ۳-۱-۱۰-د گردش هوا۴۵……………………………………….………..
شکل ۳-۱-۱۰-ز گردش هوا۴۵…………….………………………….……….

شکل ۳-۱-۱۱  نمای یک سگمنت ترمز/جک۴۶………………………….……

شکل۱-۲-۴ نمایی سیستم گراند کامپیوتر۵۳…….……………………….

شکل۴-۳-۱-الف سیستم های ایزوله۵۶……….………………..…………

شکل۴-۳-۱-ب سیستم های ایزوله۵۶………………………………………

شکل۴-۳-۲-الف سیستم گروهی۵۷…………….……………………………..

شکل۴-۳-۲-ب سیستم گروهی۵۸……………………………………….………

شکل۴-۵اینورتر۶۴………………..………………….……….…………………

شکل۴-۵-۲  تکنولوژی سوئیچینگ نوع پل۶۶……………………………
شکل۵-۱-۲-ب- اینورتر با موج سینوسی تغییر یافته۶۷………….

شکل۵-۱-۲-الف- اینورتر با موج سینوسی خالص۶۸…..………………

شکل۴-۷-۵-الف تماس مستقیم و غیر مستقیم۷۷…………..……..…..……

شکل۴-۷-۵-ب تماس مستقیم و غیر مستقیم۷۷…………….….……….……

شکل۶-۱ مقایسه بین مدت زمان طراحی و کار۹۲……..………………

شکل۶-۲ مقایسه بین اوزان تجهیزات الکتریکی ومکانیکی۹۲………….

شکل۶-۳  مقایسه   بین  هزینه‌های    کارخانه‌ای     ساخت    قطعات الکتریکی و مکانیکی۹۳………….………………………..…………………

جدول۳-۱-۹   سیستم     روانکاری     هیدور   استاتیک    (Hydrostatic

lubrication system)39…………………………………

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

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

دانلود فایل