Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Книги / 1bryzgalov_v_i_gordon_l_a_gidroelektrostantsii

.pdf
Скачиваний:
472
Добавлен:
06.11.2017
Размер:
40.8 Mб
Скачать

Такая схема выполнена на некоторых приплотинных ГЭС, в том числе

на Саяно-Шушенской ГЭС, где она изначально рассматривалась, как один из

вариантов при проектировании гидростанции. В процессе

эксплуатации было

,

потери электроэнергии за счет использования

воды из ВБ,

подсчитано что

при варианте насосной подачи воды

из НБ. При этом

равны затратам

 

эжекторной схемы

 

эксплуатационные преимущества самотечно-

неоспоримы.

 

 

На рис. 5.35 представлен внешний

нижней галерее здания Саяно-Шушенской

вид эжекторов,

ГЭС.

расположенных

в

Рис.

5.35

Внешний

вид

эжекторов ТВС, установленных

Саяно-Шушенской ГЭС

в

галерее

здания

 

На охлаждение

одного агрегата

Саяно-Шушенской ГЭС при

 

 

 

 

 

,

максимальной

температуре воды в водохранилище на уровне водозаборов

°

3

3

 

составляющей

 

8-12 С, требуется 1500 м /ч (0,41 м /с).

 

 

Система пожаротушения генератора питается от ТВС и представляет

собой

кольцеобразные

трубопроводы

(коллекторы) с

отверстиями-

распылителями, которые расположены внутри генератора

так, чтобы при

подаче воды в коллекторы распыленные струи воды были

направлены на

верхние

и

нижние

лобовые

части

обмотки

статора.

Система водоснабжения пожаротушения объектов и помещений, а

также хозяйственных нужд (хозпитьевое водоснабжение) ГЭС требуют

также

 

 

, в котором надежность

тщательного

технико экономического обоснования

 

-

 

 

178

схемы пожаротушения должна быть

создание этой системы на примере

на первом месте. Проиллюстрируем

Саяно-Шушенской ГЭС, в котором

участвовала

эксплуатационная

организация.

В

частности

,

её

предложения

и

составили

основу

принципиальных

технических

решений

.Было

принято

предложение о создании самотечной системы подачи воды с высоконапорной струи. Альтернативный вариант самотечной

разрывом системы с

редукционными клапанами был исключен, так

созданию в сети

трубопроводов давления

2

испытательное

давление в трубах в 2 2,5

раза.

 

 

-

 

 

как отказ клапана приводил

к

,0-2,5

МПа, превышающего

Система

выполнена

с

устройством

емкостей

большого

объема

баков,

расположенных

в

теле

плотины

на

уровне,

гарантирующем,

что

гидростатическое

давление не превысит величины

пожаротушения и хозводоснабжения

1,0 МПа во всей сети трубопроводов

на любом объекте ГЭС (рис. 5.36).

Рис

.

5.36

Система

с

баками хозпитьевого водоснабжения Саяно-Шушенской ГЭС

и

пожаротушения

5

-

в

 

1 - водозаборы на агрегатах

1, 2, 3; 2 - сетчатые фильтры

;

 

 

 

 

 

; 4 - перелив в колодец гаситель

3

- резервуары противопожарного запаса воды

 

;

систему противопожарных

 

, а также на водоснабжение п.

Черемушки;

трубопроводов

 

 

 

16с

-

20с - номера секций плотины

 

 

 

 

 

 

179

Емкости (3) автоматически

подпитываются

из

 

Схема

специальные

регулирующие

устройства.

 

 

 

 

эксплуатации

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

водозаборов ВБ

через

надежна и

проста

в

5.2.8.

Пневматическое

хозяйство

Пневматическое

хозяйство

 

ГЭС представляет

собой одну или

 

 

 

и низкого

 

 

,

в каждой из

несколько

самостоятельных систем высокого

 

 

давления

установки,

которых

воздухопроводами

объединены

компрессорные

 

 

 

 

 

с

достаточно

воздухосборники

(ресиверы)

и потребители. На крупных ГЭС

 

 

 

 

 

 

от здания гидростанции

распределительными

территориально

удаленными

 

пневматическое

 

каждом

из этих

 

объектов

имеется свое

устройствами

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЭС имеются пневмохозяйства в здании

.

Например, на

 

 

 

 

 

 

хозяйство

 

 

 

 

 

 

Красноярской

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

220

кВ и на

ОРУ-500

кВ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЭС, на ОРУ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, воздухосборники,

воздуховоды должны

Компрессорные

установки

 

 

 

 

клапанами

,

приборами контроля

,

быть оборудованы

предохранительными

 

 

 

автоматики

,

 

устройствами, в

том числе средствами

защиты и

другими

обеспечивающими

 

безопасность

пневматического

хозяйства

предусмот

¬

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

ренными правилами

Госгортехнадзора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

41- ск

 

 

 

 

ск

 

 

 

ск

ь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

м

31

25

м

[

25

м

3

4

Ш

 

П

г

?

из

Ру

63

ДУ

С*1 200

3

ДУ 150

Ду50

ТВ

ВК -12м

Ру63

ПТ [ХМ

А

-1

-

10

5

Дренаж

Рис.

5.37

Пневматическая система отжатия воды из

камер рабочих

колес

 

 

 

 

-Шушенской

ГЭС

 

 

 

 

 

турбин Саяно

 

-

 

 

 

 

- пробковый кран;

 

 

; 2

-

; 3

воздуходувка

; 4

 

 

 

компрессоры

 

 

 

 

 

 

 

1 - воздухосборники

 

 

в камеру рабочего

колеса

 

 

5

- трубы впуска воздуха

 

 

 

 

 

180

Потребителями низкого давления являются: системы торможения агрегатов; системы отжатия воды из камер рабочих колес турбин перед

переводом генератора из режима с активной нагрузкой в режим синхронного компенсатора (иногда в этих системах применяют высокое давление (рис. 5.37), а также образователи полыньи перед затворами, пневмогидравлические приборы и всякого рода пневматический инструмент. Они работают обычно при давлении 0,6-0,8 МПа.

Потребителями высокого давления являются масловоздушные котлы

МНУ системы регулирования турбин, а также электрические воздушные

выключатели, где давление воздуха используется в приводе выключателей и

для гашения электрической дуги при отключении рабочих токов и токов короткого замыкания. МНУ используют давление воздуха в пределах 2,0-

6,3 МПа, пневмохозяйство воздушных выключателей в последние годы строится с величиной первоначального давления 23 МПа.

Общий расход воздуха и пределы давлений, обеспечивающие надежную

работу оборудования, а также технические параметры компрессорных установок, воздухосборников и аппаратуры управления определяются на

основе данных потребителей воздуха. Воздуховоды, запорная и регулирующая

аппаратура, воздухосборники и компрессоры должны обязательно резервироваться.

Особое внимание должно уделяться качеству воздуха по влажности во избежание конденсации влаги в воздуховодах, ресиверах, а главное в

воздухосборниках выключателей и их дугогасительных камерах при колебаниях температуры наружного воздуха. Увлажнение изоляционных

материалов недопустимо из-за потери ими диэлектрической прочности.

Конденсат, замерзая в ресиверах, воздуховодах и запорно-клапанной арматуре приведет к отказу этих устройств, что также недопустимо. Кроме того, влага

ускорит процесс коррозии внутренних поверхностей воздуховодов и ресиверов и приведет к снижению срока их службы. Поэтому продувка ресиверов,

компрессоров, водомаслоотделителей является одним из важных техно¬

логических процессов в работе устройств пневматического хозяйства ГЭС. Снижение влажности воздуха можно производить двумя способами:

-термодинамическим, снижая давление воздуха, поступающего из ресиверов в воздухораспределительную сеть;

-физическим, адсорбируя (поглощая) влагу с помощью какого-либо

поглотителя.

Для воздушных выключателей обычно применяется термо¬

динамический способ осушения воздуха. Поэтому, создавая пневмохозяйство,

стремятся применять компрессоры с высоким давлением существенно выше,

чем требуется для выключателей. В прошлом имело место распространенное

соотношение давлений 4,0/2,0 МПа, в последние годы применяется

соотношение 23,0/2,0 МПа. На рис. 5.38 представлен общий вид компрессорной

установки 23 МПа ОРУ-500 Саяно-Шушенской ГЭС.

181

* П

1

 

 

 

i

1

V

*

I

 

 

I

Ч

 

«

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

5.38

Внешний

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

500

 

 

 

 

вид компрессорной установки на ОРУ-

 

 

 

 

 

Саяно-Шушенской

ГЭС.

Над

утепленной частью выступают

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

воздухосборники

на давление 23 МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

ресиверах повышенного давления

влажность воздуха практически

составляет

 

 

 

%. Для

выделения конденсата ресиверы

располагают

на

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. Зимой днища

ресиверов

открытом

воздухе и

обеспечивают

 

 

 

 

их продувку

 

 

 

 

 

 

устройств.

обогреваются во

избежание

замерзания

конденсата и продувочных

 

 

 

 

) давления

происходит

расширение

При

редуцировании

 

 

 

 

(уменьшении

его относительная

влажность

воздуха

и

 

при

 

постоянной температуре

 

 

 

 

, поскольку

в

большем

объеме

остается то

же количество влаги,

уменьшается

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

что и до редуцирования

 

 

- абсолютное давление в

ресиверах,

МПа, Р

-

Если

обозначить

Р

 

(р -

 

 

 

 

 

 

2

 

абсолютное

 

давление после

редуцирования

, МПа,

относительную

 

 

 

,

то

изменение

 

р

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

влажность

сжатого

 

воздуха

после

редуцирования

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ Р,будет следующим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зависимости

от

соотношения Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

..

 

 

 

 

 

 

2

 

10,0/2,1

6,1/2,1

 

4,1/2,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

/

Рг

 

23,0/2,0

 

,0/4,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

9,0

 

 

 

18,0

 

 

20,8

 

 

34,5

 

51,2

 

 

 

 

 

 

 

(р...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МПа является

Примером потребителя воздуха

высокого давления 6,4

 

 

 

 

 

 

система

отжатия воды из камер рабочих колес

турбин

Саяно

пневматическая

 

 

 

-

 

рис.

 

), которая

в

отечественной

практике была

применена

Шушенской ГЭС

 

 

 

 

 

 

 

(

 

5.37

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

впервые.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л

182

Предполагалось

,

что

использование

воздуха

в

этой

системе

под

большим давлением по сравнению с ранее применяемыми схемами, где

давление в ресиверах не превышало 0,8 МПа, принесет существенный эффект.

Однако этого не произошло. В период испытаний при подаче воздуха с

давлением

6,4

МПа

под

рабочим

колесом

возникал

сильный

гидравлический

удар,

который

привел

даже

к

разрушению

корпуса

задвижки,

установленной

на

воздуховоде

воздуходувки

.

Главная

опасность

была

в

том,

что

в

момент

подачи

воздуха

давление

под крышкой

турбины

достигло

1,7

МПа,

предельному давлению, на которое

рассчитана

т.е.

могло приблизиться

к

прочность крышки

,

и которую

 

 

 

 

при

определенных

условиях

может

превзойти

величина

гидравлического

удара.

Кроме того,

заданное на

при испытаниях было выявлено недопустимо короткое

открытие пробкового клапана впуска воздуха под рабочее

время, колесо

турбины.

Опытным путем

впуска воздуха, которая

была подобрана оптимальная величина давления составила 3,0 МПа. Этот пример свидетельствует о

важности

тщательной

проектной

проработки

любой

вспомогательной

системы,

которая

обеспечивает

основную

работу

ГЭС.

5.2

.

9

.

Система

осушения

проточной

части

турбин

Система

осушения

агрегатов

обеспечивает

выполнение

осмотров

и

ремонтных необходимо

работ на подводных узлах и проточной части турбин. При этом

опорожнять водоводы, спиральные камеры, камеры рабочих колес,

отсасывающие трубы и части, расположенные

отводящие лотки ковшовых турбин. Объемы проточной выше уровня нижнего бьефа, осушаются самотеком,

вода

из

остальной

части

тракта

должна

откачиваться

специальной

системой

,

состоящей

из

насосных

установок

,

приемных

устройств

и

водоводов

,

выбрасывающих

воду.

Система

осушения

тем

эффективнее,

чем

быстрее

возникает

перепад

на

затворах

отсасывающих

труб,

поскольку

он

обеспечивает

быстрое

прилегание

уплотнений

затворов,

что

резко

сокращает

приток

в

откачиваемый

объем

из

НБ.

Главным

в

такой

системе

является

наличие

«

мокрой

»

галереи

(

потерны

,

коллектора

)

большого

объема

,

способной

принять

сразу

из

откачиваемого

тракта такое количество воды, чтобы создать перепад на затворах. Например,

на Саяно-Шушенской ГЭС объем коллектора составляет около 1

тыс. м , а

 

3

объем

откачки

одного

агрегата

-

5,3

тыс.

м

3

.

На

рис

.

5.39

представлено

несколько

вариантов

систем

осушения

агрегатов на гидростанциях разной мощности. На ГЭС небольшой и небольшим числом агрегатов допустимо применение схемы I, где

мощности на каждую

турбину

устанавливается

индивидуальный насос. Недостатком такой

схемы

 

 

 

 

средств откачки, а во-вторых

является

то, что, во первых, нет резервирования

 

,

-

 

производительность насосов, так как нет

необходима достаточно большая

приемной галереи (см.

выше).

Схема II лучше схемы I лишь

из-за

183

a

 

Jo

3

 

 

:

>

.>:

 

шщОщ*;

 

 

 

 

 

 

1

*

 

 

 

ЛЕГ

 

 

 

 

 

 

 

mf

 

 

1

/

ь

i

?

i

 

 

3

 

*

 

 

 

 

f

 

Ё

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

1

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш

Puc

.

5.39

Варианты

схем

осушения

проточной

части

турбин

I - осушение с индивидуальными насосами; II - осушение с центральной насосной;

 

 

III - откачка переносным насосом; IV - осушение со сливной галереей (мокрой

 

потерной) и общей насосной; V - осушение со сборным коллектором и

общей емкостью

 

 

 

 

 

- центробежные насосы

;

1

- приямки с решеткой; 2

- магистральный коллектор; 3

;

 

4 - вакуумный насос;

5

-сброс воды в НБ; 6

- блок монтажной

площадки

;

;

 

 

7 - слив из спиральной

камеры; 8 - клапан с

сеткой; 9

- галерея задвижек

 

 

10 - водоприемная «мокрая» галерея; 11 -

емкость;

 

 

 

 

12

-

вертикальные

шахтные

затворы

централизации

насосного

оборудования,

т.е.

обеспечивается

резервирование,

но

коллектор, объединяющий подводную часть

агрегатов непроходной, и

при

серьезном засорении он восстановлению не

подлежит. Такую схему также

можно рекомендовать лишь на ГЭС с небольшими агрегатами и малым их

числом, так как при выходе из строя коллектора можно применить схему III.

Для многоагрегатных и крупных ГЭС наилучшим решением

являются

схемы

IV и V, где имеются приемная проходная «мокрая» потерна (схема IV) и

проходной приемный коллектор (схема V). Недостатком схем

IV и V является

то, что насосные станции размещены на

затопляемых

отметках,

т.е.

электродвигатели

насосов

расположены

ниже

уровня

НБ,

поэтому

в

период

тяжелой

аварии

,

связанной

с

затоплением

ГЭС

(

а

этот

случай

обязательно

необходимо

прорабатывать

в

проекте

)

воспользоваться

такой

насосной

будет

184

нельзя.

Поэтому,

например,

система

осушения

агрегатов

Саяно-

Шушенской

ГЭС выполнена по схеме

насосами, электродвигатели

V с проходным коллектором и артезианскими которых расположены на незатопляемой отметке.

Откачка

фильтрующейся

воды

через

бетон

и

швы

(

дренажная

система

)

и

в

зданиях

ГЭС,

и

в

плотинах

(

где

нижняя

часть

эксплуатируется

в

незатопленном

режиме)

производится

специальной

дренажной

системой.

Она

состоит из равномерно распределенных приямков, объединенных канавками

или трубами, или одного центрального приямка. В приямках устанавливаются

насосы

или

эжекторы

,

либо

применяются

оба

вида

откачивающих

средств.

Более

подробно

гидравлические

машины

,

гидромеханическое

оборудование

,

технологические

устройства

и

системы

будут

изучаться

в

специальных

курсах

.

Использованная

литература

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Брызгалов В.И. Из опыта

создания и освоения Красноярской

и

Саяно-

Шушенской гидроэлектростанций.- Красноярск: Издательский дом «Суриков»,

1999.

- 560 с., ил.

 

 

 

 

 

 

 

Гидротехнические сооружения / Под ред. Н.П. Розанова.- М.: Стройиздат, 1978.

-

647

с., ил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гончаров А.Н. Гидроэнергетическое оборудование гидроэлектростанций

и

его

монтаж. - М.: Энергия, 1972.

-

320 с., ил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кривченко Г.И. Гидравлические машины. Турбины и насосы: Учебник для вузов.

-

М.:

Энергия, 1978. - 320

с.,

ил.

 

 

 

 

Орго

В.М. Гидротурбины.

Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1975. - 320 с.,

ил.

 

 

 

Справочник по гидротурбинам /

В.Б. Андреев, Г.А. Броновский, И.С. Веремеенко

и

др.;

Под общ. ред. Н.Н. Ковалёва. - Л.: Машиностроение, 1984. - 496

с., ил.

185

Электрическая

часть

ГЭС.

Связь

и взаимодействие

 

с энергосистемой

6

6.1

.

Краткие

основные

понятия

и

определения

в

электротехнике

Электромагнитное

поле

-

это

особая

форма

материи

,

посредством

которой

осуществляется

взаимодействие

между

заряженными

частицами

.

Магнитное

поле

-

это

одна

из

форм

электромагнитного

поля

.

Оно

создается

движущимися

электрическими

зарядами

и

спиновыми

магнитными

моментами (момент количества движения микрочастиц) атомных

магнетизма. Взаимосвязь магнитного и электрического полей

носителей описывает

уравнение

Максвелла.

Электрическое

поле -

магнитного поля. Оно создаётся

магнитным полем.

 

это частная форма проявления

электро

 

¬

электрическими зарядами или переменным

Магнитная

цепь

-

это

совокупность

источников

магнитного

потока

(

постоянных магнитов, электромагнитов) и ферромагнитных

сред, через которые магнитный поток замыкается.

или

других

тел

и

Электрический ток (/) - это

зарядов в веществе или вакууме под

характеризуется силой, измеряемой в

направленное воздействием амперах (А).

движение электрических

электрического поля. Ток

Для

установившихся

режимов

различают

два

вида

токов:

постоянный

и переменный.

величине, но не

Постоянным называют ток, который может изменяться по

меняется по знаку сколь угодно долгое время. Переменным

называют ток, который периодически изменяется как по величине, так и

знаку.

Переменные

токи

подразделяются

на

синусоидальные

несинусоидальные.

Синусоидальным называют

ток, изменяющийся

гармоническому закону (рис. 6.16):

 

 

 

i -

Imsin

(

 

 

 

(6.1)

 

ot ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по и по

где:

/

-

амплитудное

(

наибольшее

)

значение

тока,

(

А

).

Гармонические

колебания

характеризуются

изменением

колеблющейся

величины во времени по синусоидальному закону. По

изменяется напряжение, ЭДС, магнитный поток.

синусоидальному

закону

Синусоидально изменяющиеся величины изображают

показывающими мгновенные их значения в любой момент

вращающимися векторами.

синусоидами, времени, или

ЭДС

При изображении синусоидально меняющейся

величины, например,

е (t)

=

е =

Еч

sin (со t+ p

)

, вращающимся вектором на плоскости ху

 

 

 

 

(

0

 

(рис. 6.1а) длина вектора ОА в

выбранном масштабе представляет амплитуду

, угол между вектором и

положительным направлением оси абсцисс х в

Еу

 

 

 

 

 

начальный

момент времени (t = 0) равен начальной фазе

(

р ,а угловая скорость

вектора, направленная против

 

 

 

0

вращения часовой стрелки, равна угловой

частоте со.

Мгновенное значение е (t) определяется проекцией вектора на ось

ординату.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

187