Типы и компоновка русловых зданий гидроэлектростанций

Размещение русловых зданий ГЭС в составе фронта напорных сооружений определяет их особенности:

а) как водоподпорных сооружений;

б) как совмещенных с водоприемными сооружениями, непосредственно переходными в турбинные камеры;

Такие ГЭС применяются при напорах до 30-40м., с установкой поворотно-лопастных гидротурбин, с вертикальным иди горизонтальным валом. Размеры рабочих колес достигают 10-10.5м, расходом 650-700 , мощностью до 150 МВт.

В целях некоторого увеличения мощности ГЭС в период паводка, а также сокращение водосливной дамбы разработаны специальные компоновки русловых зданий ГЭС, названные совмещенными, в которых в пределах агрегатного блока размещаются паводочные водосбросы.

Проточная часть агрегата с вертикальной осью состоит из водоприемника бетонной спиральной камеры и отсасывающей трубы. Размеры блока определяются размерами спиральной камеры и отсасывающей трубы.

В целях уменьшения вертикальных размеров агрегата применяют спиральную камеру таврового сечения, развитого вниз. Над отсасывающей трубой располагают трансформаторы, электрическую часть.

Увеличение единичной мощности агрегатов русловых ГЭС приводит к тому, что отметка основания здания ГЭС оказывается значительно ниже отметки дна реки, которое приводит к удорожанию строительства. Поэтому в целях удешевления здания ГЭС и уменьшение его высоты применяется строительство горизонтальных капсульных агрегатов при напорах до 20-25м. При этом поводок пропускается через водослив над агрегатом. Преимущества горизонтальных агрегатов:

- упрощается строительство и его объем;

- уменьшается ширина блока (нет спиральной камеры);

- увеличивается быстроходность гидротурбины, уменьшается диаметр рк.;

- высокий КПД (на 2-3%);

Недостатком данных ГЭС труднодоступность ко многим частям агрегата.

Компоновка и размеры подводной части зданий гидроэлектростанций

Размеры подводной части ГЭС определяется диаметром рабочего колеса турбины, высотой отсасывания , принятыми типом и габаритами турбинной камеры и отсасывающей трубы (или отводным лотком при применении активных турбин).

На русловых гидроэлектростанциях существенное влияние на размеры подводной части здания оказывает водоприемная часть, которая непосредственно примыкает к турбинной камере. Большое влияние на форму и конструкцию подводной части здания ГЭС предоставляют также геологические условия.

На схеме 1 изображенная подводная часть здания низконапорной русловой гидроэлектростанции при расположении его на нескальной основе. При определении отметки оси рабочего колеса в этом случае необходимо учитывать возможность постепенного размыва основания в нижнем бьефе и связанного с этим некоторого понижения уровня воды.

Высоту отсасывающей трубы хотят выбрать так, чтобы фундаментная плита здания была по возможности расположенная на более крепких породах коренной основы. При глубоком залегании коренных пород целесообразно применение высоких изогнутых отсасывающих труб, которые улучшают энергетические и эксплуатационные показатели агрегата. Возможно также использование низкой отсасывающей трубы при соответствующем понижении отметки оси рабочего колеса для применения при данном напоре более быстроходного типа турбины.

Большая отрицательная высота отсасывания допускает увеличение величины коэффициента кавитации , который позволяет увеличить максимальное значение приведенного расхода или применить более быстроходную турбину. В результате этого удается несколько уменьшить диаметр рабочего колеса турбины и ширину агрегатного блока здания ГЭС.

Из всех элементов проточной части агрегата самые большие размеры имеет спиральная турбинная камера, которая своими размерами превышает наиболее крупную часть агрегата - гидрогенератор. Из-за этого ширина агрегатного блока по обыкновению определяется размерами бычков спиральной камеры, которые располагаются между соседними агрегатами.

Ширина агрегатного блока зависит от типа турбины, ее диаметра и напора на гидроэлектростанции.

Ширина агрегатного блока руслового здания ГЭС составляет приблизительно 2.9 3.2

По условиям производства работ при подготовке котлована в нескольких грунтах весь котлован под здание гидроэлектростанции и блок монтажной площадки имеют одну общую отметку, на которую устанавливается бетонная фундаментальная плита значительной толщины, которая является основой здания.

При расположении здания ГЭС на скальном основании подводный контур (схема II) принимает более сложную форму, следуя за контуром проточной части. Фундаментная плита в этом случае имеет значительно меньшую толщину, которая часто не превосходит 1-2м.

На средних и высоконапорных ГЭС (схема III) применяются металлические спиральные камеры круглого сечения. При средних напорах спиральная камера определяет размеры агрегатного блока, а при высоких напорах (свыше 300м) размера агрегатного блока уже определяют размеры гидрогенератора, расположение вспомогательного оборудования.

Подводная часть зданий ГЭС с активными турбинами (V схема), существенным образом отличается от предыдущих рассмотренных зданий. В них отсутствуют турбинные камеры и отсасывающие трубы. Размеры блока определяются расположением вспомогательного оборудования и требованиями обеспечения нормальной эксплуатации станции.

Существенным образом отличается конструкция подводной части здания ГЭС с капсульными горизонтальными гидроагрегатами. Она состоит из фундаментной плиты 1 (VI) и расположенных на ней продольных бычков 2, между которыми размещен капсульный агрегат 3 и помещение для вспомогательного оборудования 4.

Размеры агрегатного блока определяются шириной подводящей камеры, в которой расположена капсула генератора.

Независимо от типа ГЭС и турбинного оборудования в отсасывающих трубах со стороны нижнего бьефа устанавливаются пазы для специального ремонтного затвора, предназначенного для перекрытия отверстия при необходимости откачивания воды из проточной части гидроагрегата во время ремонта. В зданиях совмещенных ГЭС основные затворы напорных водосбросов также располагаются со стороны нижнего бьефа.

Количество имеющихся в ГЭС отдельных секций ремонтного затвора определяется в зависимости от числа установленных на станции агрегатов и по обыкновению рассчитывается на закрытие одной-двух отсасывающих труб.

Секции ремонтных заграждений хранятся в специальных затворохранилищах, которые расположены на площадке нижнего бьефа, или в пазах ремонтного заграждения.

При сооружении ГЭС используется как монолитный, так и сборный железобетон. Чаще всего сборный железобетон применяется при строительстве горизонтальных капсульных агрегатов.