книги из ГПНТБ / Попов, В. Л. Проектирование подземных сооружений в системе деривационных ГЭС учеб. пособие

- 180 -

Здание ГЭС условно можно разделить на три части; подвод­ ную (гидротехническую), надводную и блок монтажной площадки.

Подводной частью здания считают ту, которая располагается нике уровня нижнего бьефа. В подводной части, являющейся основной частью здания ГЭС, располагается проточная часть агрегата (тур­ бинный водовод, турбинная камера, отсасывающая труба), турбин­ ное оборудование и ряд вспомогательных устройств станции.

К вспомогательным устройствам относятся сиотемы маояяного хозяйства, технического водоснабжения, осушения проточной части агрегатов, дренажа и др. Для их размещения используются помеще­ ния над диффузорами отсасывающих труб и между агрегатами. Кон­ структивно вся подводная часть зданий гидроэлектростанций всех типов выполняется из бетона и железобетона.

На всех гидроэлектростанциях, за исключением одноагрегат­ ных, здание ГЭС состоит из повторяющихся по числу агрегатов блоков, часто называемых агрегатными, одинаковых размеров и кон­ струкций .

В надводной части здания располагаются гидрогенераторы, силовые трансформаторы, крановое оборудование машинного зала, затворов и ремонтного ограждения отсасывающих труб, вспомога­ тельное и другое оборудование. Помещение надводной части часто называют машинным залом ГЭС.

Монтажная площадка предназначается для сборки оборудования, поступающего на гидроэлектростанцию в период строительства и проведения ремонтных работ в процессе эксплуатации. На монтаж­

водится непосредственно на монтажную площадку по подъездным пу­ тям, проложенным в транспортном туннеле. Если подземное здание 1ЭС сообщается с земной поверхностью вертикальным стволом, то подъездные пути заканчиваются на земной поверхности у устья ствола, где размещается перегрузочный кран.

- 182 -

Весьма разнообразные системы гидравлических турбин распре­

Колесо 5 реактивной турбины (рио.52,6) помешается в за­ крытом пространстве, в котором вода под давлением, большим атмосферного, поступает из окружающего колеоа многолопаточного

Активные гидравлические турбины (рис.52,а) строятся пре­ имущественно в виде ковшевых, представляющих собой диск, на окружности которого насажены лопасти в виде двойных ковшей. Направляющий аппарат имеет вид сопел круглого сечения, число их может доходить до 6 , однако чаото делают турбины только с одним соплом. Регулирование раохода воды, а следовательно, и мощности активной турбины производится иглами, вдвигаемыми в сопло изнутри и уменьшающими сечение их выходных отверстий.

Ковшевые турбины обычно применяются при напорах 250-1800 м. Реактивные гидравлические турбины строятся трех систем:

радиадьно-ооевые (лопастные), пропеллерные (жесткокрыяовые) и поворотно-лопаствые (крыловые). Рабочее колесо радиально­ осевой турбины может находиться на вертикальном или гори^

зонтальном валу. У пропеллерной турбины лопасти жестко прикреп­ лены к втулке. Эти .турбины обычно имеют вертикальный вал и строятся небольшой мощности. На мошвнх ставциях применяются по­ воротно-лопастные турбины. Поворот лопастей происходит на ходу

- 103 Г-

машины оообым механизмом (маолянЫм сервомотором), Поворотно-ло- ваотные турбины мощностью 100 тыо, квт и выше о колеоами, диа­ метр которых доходит до 9 м, имеют обычно вертикальный вал.

Подвод воды к гидравлическим турбинам осуществляют при по­ мощи турбинных водоводов. На деривационных гидроэлектростанциях турбинные водоводы располагают на поверхности земли в виде на­ порных трубопроводов или под землей в виде напорных шахт и тун­ нелей. Турбинные водоводы могут подводиться к зданию ГЭС фрон­ тально, под угЬом к продольной оси здания ГЭС и параллельно. Кроме того, подвод воды к турбинам может быть запроектирован по схеме раздельного питания турбин (рио.53, схемы 1,П,Ш)( когда к каждой турбине вода подводится индивидуальным водоводом; по схе­ ме группового питания (схемы 1У, У, У1), когда к нескольким тур­ бинам вода подводится о помощью одного водовода, который вблизи здания ГЭС разветвляется на неоколько водоводов меньшего диамет­ ра в ооответотвии о числом питаемых турбин, и когда подвод воды к турбине осуществляется двумя водоводами (схема УП).

Для включения и отключения, а также регулирования турбин применяются затворы, которые подразделяются на основные, ремонт­ ные п аварийные, В качестве аварийных и ремонтных для турбинных водоводов применяются диоковые и шаровые затворы, Диоковыв затво­ ры перекрывают водоводы самых разнообразных диаметров (от 0,5 до

6,25 м) при напорах от 25 до 810 м. Широкому применению дисковых затворов способствуют простота конструкции, надежность в эксплуа­ тации, малые габариты и относительно небольшой вес. Основным недо­ статком диоковых затворов являютоя потери напора при обтекании диска потоком воды.

Этого недостатка на имеют шаровые затворы, которые обычно ■ применяются при высоких напорах (от 200 до 1800 м ). Оововными недостатками шаровых затворов являются большие габариты, значи­ тельный вес и высокая стоимооть.

Существенной частью всех реактивных турбин является всаоывающая ( отсасывающая)v Труба, которая имеет двоякое назначение. Во-первых, ее наличие позволяет подвесить рабочее колесо турбины выше уровня нижнего бьефа, не теряя напора высоты всасывания. Во-

- IB5 -

Для преобразования механический анергии гидравлической турбины в электричеокую применяют Гидрогенераторы. На гидро­ электростанциях, как правило, устанавливают синхронные, трех­ фазные гидрогенераторы, которые спариваются о гидротурбинами, образуя гидроагрегаты.

Основными элементами гидрогенераторов, обеспечивающими преобразование энергии, являйтоя ротор и оТатор. Ротор представ­ ляет собой подвижную чаоть гидрогенератора и состоит из ступицы, насаженной на вал, остова и обода, на кртором укреплены полюоы. Каждый полюо представляет собой электромагнит. Концу обмоток по­ люсов выводятся на токосъемные кольца, к которым подводится по­ стоянный ток возбуждения. Отатор являвтоя неподвижной частью ге ­ нератора и оснащен обмоткой, в которой возникает электрический ток.

Опорные конструкции гидрогенераторов соотоят .из двух видов подшипников; радиальных, воспринимающих нагрузки, перпен­ дикулярные к оси вала, и упорных (подпятников), воспринимающих осевые нагрузки. D вертикальных гидрогенераторах вео воех вра­ щающихся частей генератора воспринимается подпятником, а ради­ альные подшипники выполняют роль Направляющих, Подпятники вер­

тикальных гидрогенераторов воспринимают огромные осевые усилия,

NreH = Р COd tf .

Для повышения напряжения до значений/'обеспечивающих экономичную передачу электровнергии на большие расстояния, применяют мощные силовые трансформаторы.

Конструктивной и механической основой трансформатора является его магнитная система, называемая оердечником. На сердечнике устанавливаются обмотки. Двухобмоточные трансформа­ торы позволяют произвести одноступенчатое повышение генератор­ ного. напряжения, например,от 6-15 до НО или 220 кв. В трех­ обмоточном трансформаторе можно получить два выходных напря­ жения, например НО и 220 или НО и 500 кв. Это удобно, когда электростанция выдает энергию потребителям через линии передач различного напряжения. Трансформаторы могут быть трехфазными и однофазными. При использовании однофазных требуетоя установка

трех трансформаторов.■ “ С целью увеличения сопротивления изоляции и улучшения

охлаждения повышающих трансформаторов сердечники помешаются в бак со специальным трансформаторным маслом.

Для перемещения трансформаторов их снабжают колесными ка­ ретками и устанавливают на рельсы. Для проверки обмоток сер­ дечник трансформатора должен выниматься иэ бака. Во время ра­ боты трансформатора в его оердечнике выделяемое тепло должно полностью отводиться в окружающую среду.

Для монтажа, ремонта, демонтажа агрегатов и вспомогатель­ ного оборудования, переноса и установки затворов и различных грузов на гидроэлектростанциях применяются электрические мосто­ вые краны, а также подъемно-транспортные средства малой меха­ низации: тельферы, тали, кошки, домкраты и т . п . -

Для обеспечения нормальной работы гидроагрегатов и его отдельных узлов применяют рспомогательное оборудование, Напри­ мер, регулирование мощности гидроагрегата осуществляется систе­ мой, в состав которой входят маслонапорная установка, сервомо­ торы, маслопроводы, пульт управления. Перечисленные устройства

- 168 -

ма. Она состоит из специальных колодцев (приямков), рарполагаемых на низких отметках, в которые по трубам и лоткам по­ ступает фильтрационная вода. Вода удаляется ив колодцев спе­ циальными автоматически включаемыми дренажными насосами.

3. Компоновка подвемннх зданий ГЭС

Подземные здания гидроэлектростанций представляют собой горные выработки больших поперечных размеров. Компоновка под­ земных зданий ГЭС определяется главным образом размещением, размерами, тиром основного гидротурбинного, злектричеокого и гидромеханического оборудования, а также конструкцией постоян­ ных эксплуатационных подходов к машинному зданию.

При средних и малых напорах и относительно больших габа­ ритах турбинного оборудования в здании ГЭС целесообразно раз­ местить лишь-гидроагрегаты и краны'(рио.64,а ) . Затворы, устанавдиваеше на напорных водоводах ■, а также ремонтное награжде­ ние на выходе из отсаоываюишх труб располагаются в специаль­ ных камерах (галереях).

При большом заглублении здания ГЭС увеличиваются электри­ ческие потери на пути от гидрогенераторов до трансформаторов. Поэтому силовые трансформаторы в этом случае располагают в непосредственной близости от гидрогенератора. Для их установки сооружают специальные камеры или размешают непосредственно в здании ГЭС (рио.54,в ), отгородив трансформаторы взрывозашитныци стенками. Галерею затворов располагают отдельно от машин­ ного зала ГЭС,

При размещении трансформаторов на поверхности земли их соеди ияст с подземным машинным залом специальной шинной штольней (галереей) или шахтой. Обычно наружную установку трансформато­ ров применяют при расстояниях между генераторами и трансформа­ торами не более 200 м.

При средних и больших напорах, когда применяют турбины относительно небольших габаритов, в пределах здания ГЭС распо­ лагают также и затворы на турбинных водоводах (рио. 5 4 ,6 ).

В таких случаях ширина машинного зала достигает 24-26 м.