Технические схемы выработки энергии
Приплотинные здания гэс
возводятся при напорах от 30-40 до 200-300 м, Верхний предел напора определяется высотой плотины. Вся компоновка зависит от вида плотины и схемы водоводов к гидроагрегатам, которые могут быть проложены:
в теле плотины;
на низовой ее грани;
на напорной грани.
Главное отличие - здание ГЭС не входит в напорный фронт, а располагается в стороне, внутри или за плотиной.
Рис. 20. Саянского гидроузла
При встроенном здании, т.е. внутри плотины - уменьшается расход бетона, но усложняется напряженное состояние теле плотины.
Компоновка гэс при деривационной схеме использования энергии:
Рис. 21. Схема концентрации падения реки деривацией (подводящей):
ВБ - верхний бьеф; НБ - нижний бьеф; Нб -напор брутто
По местоположению и назначению разделяются на:
- головной узел
- деривационных водовод
- станционный узел
Головной служит для создания подпора в реке и направления потока в деривацию и очистки воды от сора и наносов.
Состоит:
Плотины,
водосбросных устройств,
водоприемник (водозабор),
отстойник,
промывное и ледосбросные устройства.
Деривационный водовод (и сооружения на его трассе) осуществляют подвод воды к станционному узлу.
Различают напорные: туннели, трубопроводы, или безнапорные: каналы, туннели, лотки. На трассе деривации устраивают: ливнеспуски, акведуки, дюкеры, боковые водосбросы, пороги для защиты от наносов, защитные устройства от камнепадов, селей и др. , а также бассейны сточного регулирования.
Станционный узел - это здание ГЭС с комплексом соединительных с водоводом сооружений и отводящих устройств:
I.
напорный бассейн
аварийный водосброс
соро- и ледозащитные устройства при безнапорной деривации.
II.
уравнительный резервуар при напорной
III.
собственно станция
распределительное устройство
отводящий канал/туннель/
Основные устройства мы рассмотрели ранее, а сейчас – особенности деривационных каналов.
Принципиальные схемы гидроэлектростанций
Из формул видно, что мощность и выработка (энергоотдача ГЭС) зависят от напора, расхода и объема стока прошедшего через ее турбины. Естественно, что задача использования водной энергии сводится к концентрации падения реки у ГЭС и к пропуску через турбины возможно большей части объема годового стока.
При наличии естественного водопада решение этой задачи упрощается, но это редко. Чаще прибегают к искусственному сосредоточению перепада. Что возможно различными способами.
Плотинная схема ГЭС предусматривает создание подпора с помощью плотины, тогда водохранилище используется как регулирующая емкость для более полного освоения энергии водотока.
Для использования падения всей реки необходимо соорудить несколько плотин одну за другой от верховья до устья, и при каждой из них построить ГЭС.
Деривационная схема позволяет получать сосредоточенный перепад путем отвода воды из естественного русла по искусственному водоводу, имеющему малый продольный уклон. Тогда уровень в конце водовода оказывается выше уровня воды в реке. Этой разностью и создается необходимый напор на ГЭС.
Смешанная схема у которых напор частично создается с помощью плотины достаточно большой высоты и частично с помощью деривации.
Выбор типа схемы ГЭС определяется:
расходом воды,
топографическими условиями,
геологическими условиями (поймы, долины, русла).
Плотинная схема более выгодна при малых уклонах и очень больших расходах. Расходы воды в них достигают 1400 м3/с (Волжкая ГЭС им. В.И. Ленина). Напоры на них колеблются в больших пределах от 1,5 -3,0 (ГЭС Диксон - США - 2,45 при мощности 2800 кВт и расходе 140 м/с). Максимальный напор достигнут на Нурекской ГЭС -280 метров .
При падении 6-8м на 1 км длины реки деривационные схемы более выгодны. Напоры на них от нескольких метров до 1767 м (ГЭС Райссек в Австрии). Расходы на них от нескольких куб. метров до 1530 (на р. Роне во Франции). Максимальный напор в СССР – 600 м, максимальный расход на Нарвской ГЭС 700 м3/с.
Выбор схемы производится на основе технико-экономического сравнения вариантов. В целом это очень сложный вопрос.