Стартовая >> Архив >> Генерация >> Гидроэлектрические станции

Здания гидроаккумулирующих электростанций - Гидроэлектрические станции

Оглавление
Гидроэлектрические станции
Введение
Гидравлическая энергия
Водные ресурсы и водохозяйственные комплексы
Водохозяйственные и энергетические комплексы
Состав сооружений и компоновка
Гидроэлектростанции с приплотинными зданиями
Деривационные гидроэлектростанции
Головные узлы, сооружения станционных узлов деривационных гидроэлектростанций
Использование технико-экономических показателей при проектировании
Водохозяйственные и водноэнергетические расчеты
Многолетнее регулирование стока
Диспетчерское регулирование
Водноэнергетические расчеты на основе балансового метода
Работа гидроэлектростанций в энергосистеме
Гидроаккумулирующие электростанции
Схемы гидроаккумулирующих электростанций
Особенности компоновок ГАЭС
Приливные электрические станции
Нетрадиционные источники гидравлической энергии
Волновые энергетические установки
Состав оборудования зданий
Выбор агрегатов ГЭС
Гидрогенераторы
Системы и устройства гидрогенераторов
Схемы главных электрических соединений
Повышающие трансформаторы
Схемы питания собственных нужд
Элегазовые подстанции
Средства измерения
Механическое оборудование
Сороудерживающие стержневые решетки и их очистка
Подъемно-транспортное оборудование
Масляное хозяйство
Пневматическое хозяйство
Система осушения проточной агрегатов
Служебные помещения здания станции
Подъездные пути
Русловые здания
Русловые здания совмещенного типа
Русловые здания с горизонтальными агрегатами
Водоприемники русловых зданий станций
Особенности приплотинных зданий станций
Здания деривационных станций
Подземные здания гидроэлектростанций
Размещение главных повышающих трансформаторов
Конструкции обделок подземных зданий
Полуподземные здания станций
Русловые здания малых ГЭС
Приплотинные здания и здания деривационных малых ГЭС
Элементы конструкций зданий
Конструкции и размеры надагрегатной части зданий станций
Температурные и осадочные швы
Монтажная площадка
Специальные вопросы гидравлики зданий
Элементы отводящего русла
Здания гидроаккумулирующих электростанций
Здания ГАЭС с двухмашинными агрегатами
Специальные типы агрегатов и зданий ГАЭС
Здания приливных электростанций
Водоприемники гидроэлектростанций
Работа, типы и конструкции безнапорных водоприемников
Отстойники гидроэлектростанций
Типы отстойников гидроэлектростанций
Деривационные каналы
Деривационные туннели
Напорные деривационные   трубопроводы
Технико-экономические расчеты деривационных водоводов
Напорные бассейны ГЭС
Бассейны суточного регулирования ГЭС и верхние бассейны ГАЭС
Напорные станционные водоводы
Конструкции стальных трубопроводов
Опоры свободно лежащих стальных трубопроводов
Железобетонные и сталежелезобетонные трубопроводы
Туннельные станционные водоводы
Неустановившиеся режимы работы гидроэлектростанций
Строительство, монтаж оборудования
Пусковой комплекс
Эксплуатация гидроэлектростанций
Проектирование гидроэлектростанций
Порядок выполнения и утверждения проектов гидроэлектростанций
Список литературы

ГЛАВА 22
ЗДАНИЯ ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩИХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

ОСОБЕННОСТИ ЗДАНИЙ ГАЭС

Здания ГАЭС в основном аналогичны зданиям ГЭС (см. гл. 16, 17, 20), однако они имеют свои особенности, связанные с составом основного оборудования и его компоновкой. Основное гидросиловое оборудование здания ГАЭС может быть четырехмашинным или раздельным, состоящим из двух отдельных агрегатов (двигатель с насосом и турбина с генератором) или единым, из одного трехмашинного (турбина с двигателем-генератором и насосом) или двухмашинного (обратимая гидромашина с двигателем-генератором) агрегата.
Четырехмашинная схема оборудования позволяет использовать преимущества гидромашин, каждая из которых запроектирована на свой режим работы. По такой схеме сооружена например ГАЭС Райсек-Крайцек в Австрии с ковшовыми гидротурбинами и многоступенчатыми насосами, имеющая максимальный напор 1772 м. В связи с большими строительными затратами эта схема не нашла широкого распространения даже при высоких напорах.
Трехмашинная схема также позволяет достигнуть высоких значений КПД насоса и турбины. Принимается одинаковое направление вращения в турбинном и насосном режимах, что обеспечивает простые условия пуска в насосном режиме, так как нормальная частота вращения достигается вращением гидротурбины. Перевод агрегата из одного режима в другой осуществляется путем соответствующего открытия и закрытия затворов. Между насосом и гидротурбиной устанавливается муфта сцепления, позволяющая отсоединить насос при работе в турбинном режиме, чем исключаются так называемые вентиляционные потери, а также необходимость опорожнения проточной части насоса.
Трехмашинные агрегаты получили широкое распространение в Западной Европе, где из суммарная мощность составляет около 60% общей мощности ГАЭС. ГАЭС с трехмашинной схемой сооружаются чаще всего при высоких напорах (более 300 м) с применением ковшовых гидротурбин, единичная мощность которых достигла 200 МВт. Наиболее высоконапорные радиально-осевые турбины трехмашинных агрегатов установлены на ГАЭСРоссхаг в Австрии (672 м) и Хорнберг в ФРГ (652 м). На ГАЭС Сан-Фиорино в Италии применены четырехступенчатые насосы, развивающие напор 1350 м (N=100 МВт). Крупные ГАЭС обычно имеют агрегаты с вертикальным валом. На некоторых ГАЭС относительно небольшой мощности установлены горизонтальные агрегаты.
Двухмашинная схема в последние тва десятилетия находит широкое применение. За счет исключения одной гидромашины, муфты сцепления и части затворов на 30 — 35% сокращается высота агрегата, а следовательно, и здания ГАЭС. Снижение капиталовложений в гидросиловое оборудование и строительную часть достигает 30% по сравнению с трехмашинной схемой.
Однако объединение в одной гидромашине функций насоса и гидротурбины имеет свои отрицательные стороны. В первую очередь — это несовпадение зон оптимальных КПД в турбинных и насосных режимах по приведенной частоте вращения поскольку для обеспечения работы с максимальной эффективностью в обоих режимах необходимо выполнение условия
(1,2 — 1,35)nтDт,                                     (22 Л)
где n —частота вращения; D —диаметр рабочего колеса (индексы: «т» — турбинный, «н» —насосный режим), что невозможно при односкоростной электрической машине. Для выполнения условия (22.1) можно увеличить частоту вращения или диаметр рабочего   колеса в насосном режиме, т. е. применить двухскоростные двигатели-генераторы или рабочие колеса с различным диаметром в насосном и турбинном режимах. Имеется ряд предложений по этому вопросу, но они приводят к усложнению конструкции агрегатов (подробнее см. [15]).
Вторым недостатком является то, что направление вращения в турбинном и насосном режимах при двухмашинной схеме противоположное. В связи с этим осложняются процессы пуска в насосный режим и перевода обратимого агрегата из одного режима в другой, т. е. уменьшается маневренность ГАЭС по сравнению с трехмашинной схемой.
В СССР пока применяется только двухмашинная схема: на Киевской, Загорской, Кайшядорской ГАЭС, на проектируемых Ленинградской, Тереблинской, Днестровской и других ГАЭС. За рубежом крупнейшими ГАЭС, оборудованными двухмашинными обратимыми агрегатами, являются: Ладингтон в США (6 агрегатов по 312 МВт, напор 108 м), Байна Башта в Югославии (2 агрегата по 315 МВт, напор около 610 м), Окутатарага в Японии (4 агрегата по 303 МВт, напор 406 м) и др.

ЗДАНИЯ ГАЭС С ТРЕХМАШИННЫМИ АГРЕГАТАМИ

Особенности зданий ГАЭС с трехмашинными агрегатами иллюстрируют приведенные ниже конкретные примеры.

Рис. 22.1. Здания ГАЭС с трехмашинными агрегатами На рис. 22.1,а приведен продольный разрез по подземному зданию ГАЭС с ковшовыми гидротурбинами. Рабочие колеса турбин 7 расположены выше максимального уровня воды в низовом безнапорном туннеле. Рядом с отводящим лотком 4 находится помещение 9 для обслуживания шаровых затворов насосных трубопроводов и муфт сцепления. Еще ниже расположено помещение для обслуживания многоступенчатых насосов 6, в котором имеется мостовой кран для подачи во время ремонта деталей насосов под люк, куда опускается крюк основного мостового крана машинного зала 7, в котором размещены двигатели-генераторы 8. Всасывающие трубы насосов 5 имеют значительную длину и выходят на отметку дна низового безнапорного туннеля. Выходы всасывающих труб, а также отводящих турбинных лотков 4 могут перекрываться плоскими затворами, опускаемыми из помещения 2 главных трансформаторов.

 Показан также аварийный выход 8 на дневную поверхность, по которому проходят и линии электропередачи от трансформаторов на ОРУ.
При установке ковшовых гидротурбин предпочтительно применение многоступенчатых насосов, так как они требуют меньшей отрицательной высоты всасывания по сравнению с одноступенчатыми насосами, благодаря чему сокращается длина вала, а следовательно, высота агрегата и здания ГАЭС. Для уменьшения заглубления основного насоса в ряде случаев на агрегатах небольшой мощности устанавливают дополнительный предвключенный или «бустерный» насос, создающий подпор, равный (или несколько больше) высоте отсасывания Нs основного насоса. Иногда ковшовую турбину устанавливают ниже уровня воды в бассейне и при ее работе производят отжим воды из рабочей камеры сжатым воздухом (ГАЭС Тиссо-2 в Норвегии), что позволяет уменьшить длину вала и общую высоту здания ГАЭС.
На рис. 22.1,б показано наземное здание ГАЭС с радиально-осевыми турбинами 10 и центробежными одноступенчатыми насосами 11. Вал от рабочего колеса турбины к насосу проходит через отсасывающую трубу. В связи с тем что коэффициент кавитации насоса больше, чем турбины, в трехмашинных вертикальных обратимых агрегатах насос всегда располагается ниже турбины. Этим обеспечивается большая отрицательная высота всасывания (подпору насоса. Здание ГАЭС — полуоткрытого типа с одним наружным козловым краном с консолью, обслуживающим через съемные крышки агрегаты, затворы 12 на трубопроводах, а также плоские затворы со стороны нижнего бьефа. Двигатель-генератор зонтичный с опорой на крышку турбины.
Оригинальная компоновка трехмашинного агрегата с радиально-осевой гидротурбиной, расположенной над двигателем-генератором, показана на рис. 22.1,в (ГАЭС Вальдек в ФРГ, N=440 МВт, Н=330 м, 2 агрегата). Характерным является установка шаровых затворов как со стороны верхнего, так и со стороны нижнего бьефа. Несмотря на значительную стоимость этих затворов затраты компенсируются тем, что гидравлические потери напора в них практически равны нулю, что повышает общий КПД гидроаккумулирования и выработку энергии по сравнению, например, с вариантом установки со стороны нижнего бьефа дисковых затворов.
Подземная выработка здания станции расположена в прочных скальных породах и не имеет несущей бетонной обделки стен и свода, однако применено мощное их крепление анкерами (около 4,5 тыс. шт.) и набрызг-бетоном. В верхней части здания расположены металлические распорные фермы, по которым устроен подвесной потолок. Подкрановые балки опираются на колонны. Такая необычная компоновка позволила сократить общую высоту агрегата — она лишь на 35% больше высоты агрегата по двухмашинной схеме, в то время как традиционный трехмашинный агрегат был бы выше на 65 — 70%. Положительным является также то, что вал не проходит через отсасывающую трубу гидротурбины.


Рис. 22.2. Вариант проекта подземного здания ГАЭС Чаира (Болгария) с трехмашинными агрегатами

На рис. 22.2 показан один из начальных вариантов проекта подземного здания ГАЭС
Чаира в Болгарии (Μ=1440 МВт, Н =690 м, 8 агрегатов по 180 МВт), который является примером компоновки сооружений в слабых скальных породах — трещиноватых биотитовых гранитах.
В главном помещении 2 (длиной 205 м) размещаются двигатели-генераторы, ковшовые турбины, пульт управления и монтажная площадка, к которой подходит транспортный туннель. Машзал связан горизонтальными штольнями и вертикальной шахтой с другими помещениями: верховых затворов 1, трансформаторным 4 и насосным 6. Эти помещения обеспечивают перехват фильтрационного потока к главному залу. Значительное удаление подземных выработок друг от друга позволяет свести к минимуму их взаимное влияние на напряженное состояние скального массива.
Вал от ковшовой турбины к многоступенчатому насосу длиной около 27 м проходит в шахте. Насосы расположены в нишах, разделенных целиками породы. G монтажной площадки главного зала через грузовую шахту 8 оборудование подается в насосный зал— в зону действия двух мостовых кранов 7 грузоподъемностью по 120 т. Пазы ремонтных затворов нижнего бьефа и решеток проходят в шахте 5.
Открытое распределительное устройство 400 кВ связано с главными трансформаторами маслонаполненными кабелями, положенными в двух наклонных галереях 3, выполняющих и функции запасных выходов.



 
« Гидратный водно-химический режим на электростанциях с барабанными котлами   Главные электрические схемы электростанций »
электрические сети