Стартовая >> Архив >> Генерация >> Гидроэлектрические станции

Деривационные гидроэлектростанции - 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

ДЕРИВАЦИОННЫЕ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ. СОСТАВ СООРУЖЕНИЯ
Деривационные гидроэлектростанции применяются в весьма широком диапазоне напоров: от нескольких метров до 1700 — 2000 м (самые высоконапорные: ГЭС Райссек в Австрии, напор 1767 м и проектируется ГЭС на р. Богота в Колумбии, напор 2000 м).
Сооружения деривационных ГЭС, а также станций с плотинно-деривационной схемой концентрации напора состоят из следующих основных узлов.
Головной узел — объединяет сооружения, предназначенные для создания подпора в реке и направления потока в деривацию, очистки воды от сора и наносов, а иногда от льда и шуги: плотину, водосбросные устройства, водоприемник, отстойник, промывные и ледосбросные устройства. Следует отметить, что такие сооружения, как отстойник, водосброс, шугосброс, могут размещаться, исходя из местных условий, не только в составе головного узла, но и на других участках трассы деривации.
Деривационные водоводы и сооружения на их трассе (собственно деривация) — осуществляют подвод воды к станционному узлу. Деривационные водоводы могут быть напорными (туннели, трубопроводы) или безнапорными (каналы, туннели, лотки). На трассе безнапорной деривации устраивают ливнеспуски, акведуки, дюкеры, боковые водосбросы, защитные устройства от камнепадов, селей, другие сооружения. Иногда в конце деривации сооружается бассейн суточного регулирования (БСР) (рис. 3.11).
Станционный узел — следует по трассе за деривацией и включает при безнапорной деривации напорный бассейн, аварийный водосброс, соро- и льдозащитные устройства, а при напорной — и уравнительный резервуар. Независимо от типа деривации к станционному узлу относятся турбинные водоводы, здание станции, распределительное устройство, отводящий водовод (канал, туннель).
Гидроэлектростанции с безнапорной деривацией. В варианте 1 используется сравнительно небольшой участок реки (рис. 3.11). Плотина создает подпор, необходимый для направления воды в деривационный канал, проходящий по берегу с меньшим уклоном, чем русло реки. В конце трассы перед зданием ГЭС канал расширяется.
Вариант 2 предусматривает энергетическое использование значительно большего участка реки. Деривационный канал проложен почти вдоль горизонталей (его трасса может быть на отдельных участках выпрямлена — вариант 2а), что значительно увеличивает его длину. Может оказаться экономичным также сооружение безнапорного деривационного туннеля (вариант 26), переходящего в канал, который заканчивается напорным бассейном. В этом варианте водосброс выполнен в виде быстротока. Целесообразность того или иного решения должна быть установлена технико-экономическим сравнением.
В варианте 3 используется еще больший участок реки. К напорному бассейну вода подводится также, как и в варианте 2б, но длина безнапорной части деривации при этом больше. От напорного бассейна берет начало деривационный напорный трубопровод, проложенный по береговому склону. Для уменьшения гидравлического удара имеется уравнительный резервуар в виде башни, от которого отходят станционные водоводы по числу агрегатов, установленных в здании ГЭС.


Рис. 3.11. Схемы гидроэлектростанций с безнапорной деривацией; а — планы сооружений; б — продольные разрезы


Рис. 3.12. Схемы гидроэлектростанции с напорной деривацией:
а — разрезы; б — планы
Таким образом, для рассмотренной схемы характерным является наличие как безнапорной (канал и туннель), так и напорной (трубопровод) деривации.
Гидроэлектростанции с напорной деривацией (рис. 3.12). В вариантах 1а и 2а напорная деривация выполнена в виде трубопровода, проложенного с небольшим уклоном до башенного уравнительного резервуара. В вариантах 1б, 2б и 3 деривационный водовод — туннельный, а уравнительные резервуары представляют собой шахты в скальном массиве. В вариантах 3 и 4 здания станции расположены под землей, вода в русло реки отводится от них безнапорными туннелями. Приближение здания ГЭС к водоприемнику в варианте 4 сократило длину напорного туннеля, и уравнительный резервуар оказался ненужным.
Из рассмотрения рис. 3.11 и 3.12 видно, что деривационные водоводы могут располагаться либо с верховой, либо с низовой стороны здания станции, т. е. бывают подводящими и отводящими.
Подземные гидроэлектростанции. Расположение сооружений под землей дает возможность возводить деривационные гидростанции практически в любых, самых сложных топографических условиях. Подземные станции по сравнению с наземными имеют ряд преимуществ. Появляется большая свобода выбора схемы и состава сооружений; водоводы могут быть проложены по кратчайшему пути, что в ряде случаев снижает стоимость строительных работ, а также уменьшает гидравлические потери напора; облегчаются конструктивные элементы напорных водоводов, здания станции и других строительных конструкций за счет использования несущей способности скального массива; уменьшается объем отделочных работ в помещениях; обеспечивается естественная защита сооружений от лавин, обвалов, селевых потоков, а также от воздушного нападения; производство подземных работ при строительстве ведется при постоянных температурных условиях в любое время года; снижаются расходы по эксплуатации и ремонту.
В настоящее время в связи с развитием техники горнопроходческих работ, почти полной механизацией труда и совершенствованием конструкций сооружений стоимость подземных гидроэлектростанций может не превышать стоимости наземных, а в ряде случаев оказаться ниже.
Компоновка подземных сооружений определяется в основном местом расположения здания станции; по этому признаку принято различать три основные схемы, показанные на рис. 3.13: 1 — головная, 2 — концевая, 3 — промежуточная.
Головная схема (рис. 3.13, схема I) отличается размещением здания станции вблизи водоприемника; турбинные водоводы выполняются в виде вертикальных шахт, реже — в виде наклонных туннелей. Длина подводящих водоводов относительно невелика, поэтому уравнительные резервуары в большинстве случаев на них не предусматриваются. Характерным является наличие длинных отводящих туннелей, которые могут быть напорными или безнапорными. Последние обычно дешевле напорных; однако при значительных колебаниях уровня нижнего бьефа может потребоваться довольно большая высота сечения отводящего туннеля к может оказаться целесообразным устройство напорной отводящей деривации с уравнительным резервуаром на ней.
Сообщение здания станции с наземными сооружениями, подача оборудования, электрические выводы и вентиляция производятся с помощью вертикальных (иногда наклонных) шахт. Шахты для доступа людей и подачи грузов должны оборудоваться лифтами или подъемниками, а также иметь лестницы. Возможно (и желательно с точки зрения снижения стоимости строительства) совмещение шахт различного назначения: например, шахты для электрических выводов и вентиляционной, грузовой и вентиляционной шахт. Для сообщения подземного здания с дневной поверхностью должно быть не менее двух выходов с учетом возможности аварийных случаев. Необходимо предусмотреть также аэрационные устройства для отводящего безнапорного туннеля и уравнительного резервуара при напорной отводящей деривации,


Рис. 3.13. Схемы подземных гидроэлектростанций с напорной деривацией: 1 — головная схема; 2 — концевая схема; 3 — промежуточная схема

Концевая схема (рис. 3.13, схема 2) характеризуется наличием длинной подводящей деривации и расположением здания станции на небольшом расстоянии от нижнего бьефа, что делает возможным создание строительных и эксплуатационных подходов в виде горизонтальных туннелей. Это облегчает производство строительных работ и эксплуатацию гидроэлектростанций. Отводящий туннель относительно короткий, он может быть как безнапорным, так и напорным, но при этом обычно не требует уравнительного резервуара. Подводящий напорный деривационный туннель прокладывается на возможно более высоких отметках, чтобы уменьшить внутреннее давление воды на облицовку и сделать ее дешевле, что особенно важно при большой площади сечения и значительной длине деривации (так, на Храмской ГЭС-2 деривационный туннель диаметром 4 м имеет длину более 13 км, на Ингурской ГЭС при диаметре туннеля 9,5 м его длина 15,3 км, на ГЭС Винстра в Норвегии — соответственно 6 м и 23,6 км).
Большая длина напорных деривационных туннелей обусловливает в большинстве случаев сооружение уравнительных резервуаров в виде шахт, а иногда и комбинированных шахт-башен. От уравнительного резервуара водоводами, имеющими обычно металлическую облицовку, вода подводится к турбинам.
Промежуточная схема (рис. 3.13, схема 3) характеризуется наличием подводящей и отводящей дериваций значительной длины. Деривационные водоводы в этой схеме могут быть как безнапорными, так и напорными. В последнем случае иногда возникает необходимость возведения уравнительных резервуаров на обеих напорных деривациях. Сообщение здания ГЭС с дневной поверхностью осуществляется, как и в головной схеме, обычно при помощи вертикальных или наклонных шахт. На рис. 3.13 (схема 3) турбинный водовод показан наклонным. Такое расположение уменьшает его длину.
Выбор той или иной схемы компоновки подземной деривационной гидроэлектростанции решается в каждом конкретном случае на основании сравнения вариантов с учетом топографических и геологических условий, стоимости сооружений, условий производства строительных работ, условий регулирования гидроагрегатов, потерь энергии, режима работы и удобства эксплуатации.



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