مقدمه:

نیروگاه های آبی برای تولید برق از نیروی جاذبه ی زمین و نیروی خورشید به کار می روند. آب در اثر گرمای محیط که عمده ترین علت آن خورشید است بخار می شود و در اتمسفر صعود می کند. سپس به صورت باران و برف فرو ریخته می شود. آبی که روی ارتفاعات ریخته و به صورت نهر های کوچک و پس از آن رود های بزرگ تر جاری می شود و آن گاه پس از طی نمودن مقداری از مسیر انرژی پتانسیل  گرانشی آن به انرژی جنبشی تبدیل می شود.

در نیروگاه های آبی یا حالت بالا به صورت طبیعی وجود دارد یا اینکه با ایجاد سد و تجمع آب و افزایش ارتفاع آن پشت سد حالت بالا را ایجاد می کنیم نیاز برای انرژی برق در روز تغییر می کند، برای مثال وقتی یک برنامه ی تلویزیونی معروف به پایان می رسد نیاز به برق شدیداً تغییر می کند. نیاز به انرژی در هفته ها و فصل ها نیز متغیر است. همین طور در روز های تعطیل و روز های کاری مصرف و تولید انرژی نسبت هم نوسانات زیادی دارند.

مشکل این است که عمده ی توان مصرفی توسط نیروگاه های با سوخت فسیلی تولید می شود که نیم ساعت یا بیشتر طول می کشد که به حداکثر ظرفیت خود برسند. این زمان در مورد نیروگاه های هسته ای بیشتر هم هست. ما به چیزی نیاز داریم که بتواند فوراً از صفر به حداکثر ظرفیت تولید انرژی برسد، و بتواند حدود نیم ساعت کار کند تا نیروگاه های دیگر به سطح دلخواه تولید انرژی برسند.

به منظور تولید برق ، از حجم عظیمی از آب در جایی که آب های جاری از سطوح بالاتر به سطوح پایین تر ، از میان یک توربین عبور می کنند ، استفاده می شود .آب ناشی از بارندگی در دریاچه های پشت سد ، در ارتفاعات بلند ، جمع آوری می شوند . پس از تولید ، آب به درون رودخانه کشیده شده و به آرامی حرکت می کند تا بالاخره به دریا برسد . چرخ های آبی آنها بسیار سنگین و کند بوده و بازدهی ناچیزی داشتند . توربین های هیدرولیکی در  آغاز قرن ۱۹ گسترش یافتند .

آب مورد استفاده در یک فصل ، توسط طبیعت در فصل بعدی دوباره وارد چرخه می شود .آب خودش تا محل نیروگاه می آید یعنی هیچ عملیات بهره برداری و جابجایی سوخت (بنزین یا گاز) را شامل نمی شود. می توان آن را برای استفاده هایی نظیر نوشیدن یا آبیاری ، دوباره هدایت کرد .نیروگاه های آبی راندمان بسیار بالایی (در حدود ۸۰%) دارد که بسیار بالاتر از نیروگاه های حرارتی است. نیروگاه های آبی عمر بسیار طولانی (در حدود ۵۰ سال) دارند که قابل مقایسه با نیروگاه های حرارتی است . حفاظت از آنها در مقایسه با نیروگاه های حرارتی آسان و بسیار کم خرج است . Start و Shutdown نیروگاه های آبی سریع است. هزینه تولید برق بسیار کم است . (تنها هزینه عملکرد و حفاظت هزینه بر است .)درصد خاموشی های ناشی از نیروگاه های آبی بسیار کم بوده و بنابراین قابلیت اطمینان بالایی دارند .سیل توسط ذخیره سازی دریاچه ای که پشت سد در نظر گرفته شده ، کنترل می شود .تغییر پذیری بالا در ساخت و کنترل و … نیز ممکن است.

بخش های اصلی نیروگاه برق ـ آبی:

جرثقیلها

دریچه های انسداد لوله مکش

مشخصات شیرهای ورودی

توربین ها

سیستم گاورنر

ژنراتور

یکسو کننده

تجهیزات میدان

شینه های حفاظ دار

کلیدها

تجهیزات برقگیر

ترانس ها

سیستم کنترل نیروگاه

سیستم جریان مستقیم (DC) و تغذیه غیر قابل قطع (UPS) نیروگاه

سیستم جریان متناوب (AC) نیروگاه

ترانسفورماتور اصلی

تابلوهای اتوماتیک ترانسفر سوئیچ(ATS) (Automatic Transfer Switch)

با کاربرد روز افزون دیزل ژنراتورها یا مولدهای برق اضطراری، مبحث اتوماسیون آن به یکی از موارد مهم در استفاده بهینه از مولد مطرح شده است. اساس کار تابلو ATS به نحوه­­ ی عملکرد کنترلرهایی است که توسط شرکت­های معتبری چون Wood ward، COMAP،DEIF، DSE  و…تولید می­شود. در واقع هر یک از این کنترلرها با نظارت دائم به برق شبکه سراسری، اختلالات و یا قطع شبکه را حس کرده و فرامین مربوط به استارت، آماده سازی و بارگزاری را به صورت اتوماتیک انجام می­دهد. پس از بازگشت برق سراسری به حالت نرمال و مطلوب، بار از روی مولد برداشته شده و روی شبکه ­ی سراسری قرار داده خواهد شد و پس از سیکل قابل تنظیم مولد خاموش و در حالت استراحت قرار خواهد گرفت.این کنترلرها از سطح ساده تا پیشرفته بسته به نوع درخواست­های مشتری قابل استفاده میباشد. لازم به ذکر است در طول این زمان تمام مشخصه­ های موتور و آلترناتور تحت نظارت و حفاظت کنترلر خواهد بود تا از آسیب­های احتمالی جلوگیری شود.