Sistema Elettrico di Energia Idroelettrica

Il sistema elettrico di una centrale idroelettrica può generalmente essere diviso in diverse parti, come generatori idroelettrici, attrezzature a tensione generatrice, trasformatori principali, dispositivi di distribuzione ad alta tensione, sistemi di alimentazione ausiliaria e sistemi di terra, come indicato dalle caselle tratteggiate nella figura seguente.

Il generatore idroelettrico e la principale installazione elettrica sono come il cuore e l'aorta del sistema elettrico. Il generatore idroelettrico converte l'energia meccanica rotante prodotta dalla turbina idraulica in energia elettrica, che è la fonte di energia elettrica prodotta dalla centrale idroelettrica. L'efficienza dei grandi generatori idroelettrici può generalmente raggiungere circa il 98%. Attualmente, la capacità massima dei generatori idroelettrici in funzione in Cina è di 889MVA. L'impianto elettrico principale serve a collegare in modo appropriato il generatore idroelettrico, l'attrezzatura a tensione generatrice, il trasformatore principale, l'impianto di distribuzione ad alta tensione, il sistema elettrico, ecc., per realizzare le funzioni di trasmissione, aumento, raccolta, distribuzione e invio dell'energia elettrica.

L'attrezzatura di tensione del generatore trasmette l'energia elettrica generata dal generatore idroelettrico al trasformatore principale. Il flusso di ritorno ha le caratteristiche di alta tensione e alta corrente. Il sistema di alimentazione ausiliario e il dispositivo di eccitazione dell'unità sono generalmente collegati all'alimentazione da qui. Attualmente, i livelli di tensione dei generatori nelle centrali idroelettriche sono stati messi in funzione fino a 24kV. Considerando fattori come la partecipazione al picco della centrale idroelettrica e l'interruttore frequente dell'unità, spesso viene installato un interruttore generatore-generatore all'uscita del generatore turbina. Il conduttore di connessione del circuito di tensione del generatore dell'unità ad alta capacità è solitamente un bus a fase chiusa.

Il trasformatore principale è l'interconnessione tra l'attrezzatura di tensione del generatore e il dispositivo di distribuzione elettrica ad alta tensione. Alza la tensione del generatore alla tensione di trasmissione per ridurre la corrente di trasmissione, riducendo così in modo efficace le perdite di trasmissione e i costi dei materiali della rete elettrica. In generale, maggiore è la capacità installata e più lunga è la distanza di trasmissione, maggiore sarà la tensione di trasmissione. Attualmente, il livello di tensione di trasmissione delle centrali idroelettriche in Cina arriva fino a 750kV.

Il dispositivo di distribuzione ad alta tensione viene utilizzato per raccogliere l'energia elettrica inviata dal trasformatore principale e inviarla al sistema di alimentazione attraverso il campo di uscita. Include principalmente tre tipi di dispositivi di distribuzione aperti, interruttori a gas isolanti chiusi in metallo (GIS) e dispositivi di distribuzione ibridi. Poiché la maggior parte delle centrali idroelettriche è situata in aree di montagne alte e canyon, la disposizione dei dispositivi di distribuzione ad alta tensione è spesso limitata. Pertanto, il GIS, con la massima affidabilità e il layout più compatto ma relativamente costoso, è diventato la prima scelta per i dispositivi di distribuzione ad alta tensione nelle centrali idroelettriche cinesi a 800kV. Le linee di uscita ad alta tensione delle centrali idroelettriche utilizzano generalmente cavi elettrici ad alta tensione o linee di trasmissione isolate a gas chiuse in metallo (GIL).

Il sistema elettrico dell’impianto preleva energia da unità, reti elettriche, ecc. e fornisce energia ai carichi (punti) quali le operazioni delle unità della centrale idroelettrica, l’illuminazione, le apparecchiature pubbliche e le apparecchiature elettriche della zona della diga, in base alle esigenze delle infrastrutture elettriche. Il sistema di messa a terra garantisce il funzionamento normale dell’impianto elettrico della centrale idroelettrica nonché la sicurezza del personale e delle apparecchiature. Attualmente, il sistema di messa a terra della centrale idroelettrica sfrutta appieno l’acqua del bacino, le strutture d’acciaio sommerse e i corpi naturali di messa a terra per ridurre la resistenza di terra. Il sistema ausiliario e il sistema di messa a terra costituiscono garanzie fondamentali per la sicurezza, l’affidabilità e il funzionamento economico delle centrali idroelettriche. I relativi apparecchi e cablaggi sono distribuiti in modo capillare in diverse aree della centrale idroelettrica.