Здания ГАЭС с двухмашинными агрегатами практически полностью соответствуют зданиям ГЭС. Однако есть некоторые расхождения, связанные с необходимостью обеспечения требуемых для работы в насосном режиме повышенных отрицательных значений Hs. Анализ эксплуатируемых ГАЭС показывает, что высота отсасывания у них обычно составляет 9 — 15% напора. В связи с этим если не делать очень длинный вал, то двигатель- генератор оказывается расположенным ниже уровня НБ, что при наземном расположении здания ГАЭС усложняет подъезд к монтажной площадке. При подземном расположении здания ГАЭС с двухмашинными агрегатами ощутимой разницы в конструкции по сравнению со зданием ГЭС нет.
На рис. 22.3 проведены разрезы здания ГАЭС с восемью двухмашинными обратимыми агрегатами. Установленная мощность станции по насосному режиму 1760 МВт, расчетный напор в турбинном режиме 84 м и мощность ГАЭС при этом 1560 МВт, а расход одного агрегата 267 м3/с. Диаметр рабочего колеса 6,3 м, частота вращения 150 об/мин. Выработка электроэнергии составляет 1,56 млрд. кВт-ч/год, а потребление в режиме заряда 2,10 млрд. кВт-ч, т. е. КПД гидроаккумулирования составляет 74%. Нижний бассейн имеет глубину сработки 6,6 м. Минимальный подпор 15,8 м. Глубина в нижнем бьефе у здания ГАЭС достигает 36 м.
Характерной особенностью здания ГАЭС является его большая ширина. Как видно на рис. 22.3, отношение ширины к высоте 72,85/55,34 = 1,316. В аналогичных зданиях деривационных ГЭС отношение ширины к высоте обычно составляет 0,7 — 1,1. В данном случае это объясняется необходимостью обеспечения устойчивости от давления воды со стороны нижнего бассейна, для чего сильно развита заделка нижней части трубопроводов (диаметром 7,5 м) в здание ГАЭС (у зданий деривационных ГЭС эту роль выполняет анкерная опора, см. гл. 17).
Компенсаторы выполнены в виде секций, соединенных со зданием и трубопроводами упругими вставками, и уложены на поперечные балки.
Машинный зал с отметкой пола 70,7 м обслуживается двумя мостовыми кранами грузоподъемностью по 320 т. Монтажная площадка, отделенная от основного здания осадочным швом, расположена на той же отметке. На нее под мостовые краны вкатываются для ремонта трансформаторы. На рис. 22.3 показана раскладка на монтажной площадке во время ремонта агрегата его основных частей: верхней крестовины (а), ротора двигателя-генератора массой 580 т (b), подпятника (с), крышки обратимой гидромашины с опорным конусом (d), рабочего колеса (е).
К монтажной площадке примыкает служебно-административный корпус.
При работе ГАЭС в насосном режиме отсасывающая труба играет роль водоприемника, поэтому для защиты гидромашины (в трехмашинной схеме — насоса) от попадания плавающих тел со стороны нижнего бьефа также устанавливаются сороудерживающие решетки.
Рис. 22.3. Здание ГАЭС с двухмашинными обратимыми агрегатами мощностью по 220 МВт, расчетный напор 84 м:
1 — трансформатор ТДЦ 250 000-330-75-У-1; 2 — компенсатор; 3 — дренаж; 4 — кабельные коридоры; 5 — сороудерживающая решетка; 6 — затвор; 7 — вентиляторные установки; 8 — помещение подрядных организаций; 9 — лаборатория высоковольтных измерений; 10 — мастерская электроцеха; 11 — столовая; 12 — бытовые помещения; 13 — подпультовые помещения; 14 — релейные защиты; 15 — вестибюль; 16 — центральный пункт управления; 17 — механическая мастерская; 18 — щиты постоянного тока; 19 — насосная станция хозяйственных стоков; 20 — насосная станция ливневых стоков; 21 — агрегатные щиты; 22 — компрессорная; 23 — хранилище затворов, сороудерживающих решеток и захватных балок; 24 — воздухосборники; 25 — дренажная галерея
Рис. 22.4. Вариант проекта Тереблинской ГАЭС с использованием существующего водохранилища в качестве нижнего бассейна: а —план сооружений; б — разрез А'—А по станционному, узлу; 1 — верхний бассейн; 2 — верховой водоприемник; 3 — верховые водоводы; 4, 5 — деривационный туннель и водоприемник существующей ГЭС; 6 — водохранилище ГЭС (оно же—нижний бассейн ГАЭС); 7 — бетонная плотина; 8 — здание ГАЭС; 9 — лоток-водосброс; 10 — автодорога к зданию ГАЭС
Опыт эксплуатации показал, что в турбинном режиме они практически не влияют на КПД гидромашины, а модельными исследованиями обнаружено, что при определенных расположении и форме стержней решетки КПД может даже несколько повыситься. Очистка низовых решеток происходит обратным потоком воды в турбинном режиме работы агрегата.
В гл. 7 отмечалось, что с целью снижения стоимости строительства ГАЭС целесообразно использование водохранилищ существующих ГЭС в качестве верхнего или нижнего бассейна. Такое решение принято, например, для ГАЭС Байна Башта в Югославии, для эксплуатируемой Киевской и строящихся Кайшядорской и Каневской ГАЭС, а также для проектируемых в СССР Тереблинской и Ингурской ГАЭС.
На рис. 22.4 для одного из вариантов Тереблинской ГАЭС (N=1350 МВт, 6 агрегатов, Н=520 м) показано расположение здания за существующей бетонной гравитационной плотиной водохранилища, которое используется в качестве нижнего бассейна. Высота всасывания Нs=52 м, и заглубление подошвы здания под уровень естественной поверхности земли составляет около 33 м. Здание ГАЭС отодвинуто от плотины на 74 м, что привело к Довольно большой длине (около 1120 м) наклонных железобетонных отсасывающих труб — водоводов, проложенных над бывшей водосливной плотиной на стенках-опорах. Низовой безнапорный водоприемник устроен путем срезки оголовка существующей плотины и оборудован сороудерживающими решетками, пазы которых используются и для ремонтных затворов. Над отсасывающими трубами расположено закрытое распределительное устройство и установлены главные трансформаторы, для ремонта которых сооружается отдельное здание. Машинный зал и шаровые затворы обслуживаются мостовым краном грузоподъемностью 200/32 т.
В связи с сооружением ГАЭС расчетный расход через существующую бетонную плотину деривационной ГЭС значительно уменьшится, и для пропуска воды в нижний бьеф существующей плотины оставлено только два (из восьми) пролета, переходящих в лоток, расположенный у торца здания ГАЭС.
Унификация гидросилового оборудования и сооружений ГАЭС. В европейской части СССР на большинстве площадок, пригодных для строительства ГАЭС, напоры составляют 70 — 110 м, т. е. различаются довольно мало (см. гл. 7). Это позволяет применять на них рабочие колеса обратимых гидромашин одного диаметра и конструкции, изменяя лишь в зависимости от напора высоту направляющего аппарата. В результате появилась возможность однотипно решать строительные конструкции проектируемых зданий ГАЭС, применять одинаковые компоновки гидросилового, механического и электрического оборудования, использовать одинаковые схемы систем водоснабжения, вентиляции, канализации, пожаротушения.
На основе опыта проектирования Загорской и Кайшядорской ГАЭС Гидропроектом в качестве унифицированного принято здание ГАЭС без разрезки на блоки, в котором условно выделяются три типа секций (рис. 22.5,б):
центральная (Ц), включающая два агрегата с расположенной между ними насосной станцией для откачки воды при опорожнении проточной части агрегатов, хозяйственно-фекальных вод и системы пожаротушения;
крайняя (или устойная) (У), включающая по одному агрегату со стороны правого (Уп) и левого (Ул) берегов; типовая (Т), включающая также по одному агрегату.
В результате здания ГАЭС разной мощности отличаются друг от друга только числом типовых секций (длиной) и, кроме того, верхним строением, поскольку колебания уровня нижнего бассейна могут быть различными. Подводная (или агрегатная) часть здания всех подобных ГАЭС (ниже отметки 11,7 на рис. 22.5,а) одинакова.
Монтажная площадка 2 от здания ГАЭС отделена деформационным швом, к ней примыкает трансформаторная мастерская 3 с мостовым краном. Унификация выполнена применительно к обратимой гидромашине ОРО 115/812 и ее модификациям с диаметром рабочего колеса 6,3 м.
Разработаны также типовые конструкции сталежелезобетонных напорных трубопроводов с внутренним диаметром 7,5 м, монтируемых из сборных элементов- колец длиной 4,4 м и массой 150 т (см. гл. 30); водоприемники также типовые (см. гл. 26).
Унификация оборудования и конструкций ГАЭС позволяет значительно снизить трудозатраты на проектирование и открывает возможность создания специализированных строительных организаций.
На основе рассмотренной выше унификации ведется проектирование ряда ГАЭС с напорами около 100 м: Центральной (Nуст=3600 МВт), Средне волжских ГАЭС-I и ГАЭС-11 (NСт=2000 МВт), Юго- Западной (Nуст= 1500 МВт), Северо-Западной (Nуст=2000 МВт).
Кроме того, в настоящее время в Советском Союзе сооружаются Константиновская ГЭС — ГАЭС (Nуст =400 МВт, H=40 м) и Ташлыкская ГАЭС (Nуст =1820 МВт, H=80 м) в составе Южно-Украинского энергокомплекса на р. Южный Буг (см. рис. 2.4). В стадии проектирования находятся Ленинградская ГАЭС (Nуст=1600 МВт, N—84 м, Краснодарская ГАЭС (Nуст=1200 МВт, H=170 м), Ингурская ГАЭС (Nуст= 1000 МВт, Н= 180 м) за арочной плотиной Ингурской ГЭС (см. рис. 3.12), Пана-Ярвинская ГАЭС (Nyст=5000 МВт, H=190 м), Армянская ГАЭС (1000 МВт, 440 м) и ряд других станций.
