Тема II-8 8- 1 Подготовил: доц. В.Л.Жирнов Курс «Общая энергетика и гидроэнергетика»
План лекции Состав гидротехнических сооружений ГЭС и их назначение. Бетонные глухие плотины. Водосливные плотины. Земляные плотины. Здания ГЭС и их компоновка. Задачи Изучение требований к отдельным типам гидротехнических сооружений и принципов их выполнения. Выявление факторов определяющих индивидуализацию гидротехнического строительства. Обозначение основных проблем сооружения и эксплуатации гидротехнических сооружений. Цель лекции Назначение основных типов гидротехнических сооружений гидроузлов. Конструктивное исполнение гидротехнических сооружений. 8- 2
8- 3 Создание водонапорного фронта гидроузла Установка гидромеханического и электротехнического оборудования 3 Обеспечение надежного пропуска воды через гидроузел 2 1 Классификация ГТС Бетонные Земляные Водосливы Водосбросы Русловые Приплотинные Дамбы Стенки Глухие плотины Водопропускные ГТС Здания ГЭС Исправительные сооружения
8- 4
8- 5 Требования: Устойчивость плотины Отсутствие растягивающих напряжений в бетоне Архимедова сила Фильтрационное давление Силы действующие на плотину Действующие силы силы горизонтального давления воды сила вертикального давления воды вес тела плотины сила трения Устойчивость на сдвиг Большие объемы бетона !
8- 6 Арочные плотины удерживают давление воды упором в берега водохранилище Береговые упоры + меньший объем бетона - требуют армирования металлом
8- 7 Материал: Земляные Каменные Местные материалы Требования: Минимальная фильтрация воды через тело плотины Устойчивость откосов (сползание грунта) Способы возведения: Гидронамыв Насыпные с укаткой Направленный взрыв Кривая депрессии – верхняя линия смоченного грунта Самые дешевые плотины ! Кривая депрессии Каменный банкет Уклон 1:3 Уклон 1:2 Фильтрационный поток
8- 8
8- 9 Назначение: Сброс излишков воды для предотвращения переполнения водохранилища (холостые сбросы) Требования: Максимальная пропускная способность; Исключение размыва грунта за плотиной (гашение энергии). Гасители энергии: Водобойная стенка; Водобойный колодец; Шашки, пирсы. Гашение энергии за счет создания гидравлических сопротивлений подающему потоку Расчеты: воронка размыва не должна приближаться к сооружениям Водобойная стенка Свободная струя Профиль плотины соответствует профилю падающей струи. 1 Трамплин Воронка размыва Аэрированный поток 2
8- 10 Н=79м Смотровые галереи Кран затворов Затворы водослива Фильтрационная завеса Строительный водосброс Заградитель подмыва Водосливная плотина с носком-трамплином (Красноярская ГЭС) Максимальный сбросной расход - 146 00 м 3 /с Отброс струи – 200 м Глубина воронки размыва – 20 м Мощность потока – 15 000 МВт
8- 12 Русловые Приплотинные Совмещенные Подземные Специальные Назначение: Установка турбинного и электротехнического оборудования + монтажная площадка для проведения ремонтов Русловые здания ГЭС Здание ГЭС является частью напорного фронта, т.е. здание ГЭС удерживает гидростатическое давление воды. Используется для напоров до 40 метров Располагается в пойме или русле реки Типы зданий: Здание ГЭС состоит из: Машинного зала Помещений для затворов Вспомогательных помещений
8- 13 Земляная плотина Водосливная плотина Козловой кран Здание ГЭС Новосибирская ГЭС Иркутская ГЭС Все ГЭС Волжско-Камского каскада Новосибирская ГЭС
3. Грейфер 4. Сороудерживающая решетка 7. Аварийный затвор 9. Козловой кран 10. Кран машзала 13. Генератор 15. Трансформатор 16. Кран 21. Ремонтный затвор 8- 14
8- 15 Определяющие факторы: 1. Крупногабаритное оборудование 2. Практически непрерывный цикл проведения ремонтов 3. Блочная компоновка оборудования 4. Комплексный ремонт оборудования Эксплуатационные требования: 1. Достаточные для ремонта габариты машинного зала 2. Оснащенность ГЭС крановым оборудованием 3. Доступ к узлам и механизмам Затраты на ремонт – около 70% всех эксплуатационных затрат ГЭС
8- 16 Здание ГЭС не является частью напорного фронта, т.е. здание ГЭС находится за глухой бетонной плотиной Используется для напоров выше 40 метров Располагается в русле реки. Подвод воды по водоводам Саяно-Шушенская ГЭС Красноярская ГЭС Братская ГЭС Усть-Илимская ГЭС Здания деривационных ГЭС Особенности: Здания ГЭС не несет нагрузки от действия напора Появление агрегатных водоводов требует их защиты от гидравлического удара Необходимость в быстропадающих затворах в головной части водоводов
8- 17 Здание ГЭС Станционная секция плотины Водосливная плотина Братская ГЭС
8- 18 Станционная секция ГЭС Красноярская ГЭС Саянская ГЭС
8- 19 Что дает совмещение: Сокращение фронта бетонных сооружений; Удешевление строительства (до 20%); Эффект эжекции (улучшение отвода воды от турбины и увеличение напора) Здание ГЭС является частью напорного фронта и одновременно водосливной плотиной. Недостатки: Снижается прочность здания; Сложности при маневрировании затворами Эксплуатационные неудобства Новосибирская ГЭС Иркутская ГЭС Камская ГЭС Совмещение с глубинными водосбросами Совмещение с поверхностными водосливами
8- 20 Здание ГЭС с горизонтальными агрегатами
8- 21 Совмещенное с водосливом здание ГЭС
8- 22 Многообразие напоров, расходов, створов, местных условий. Индивидуальное проектирование Нетиповое строительство Уникальность каждого гидроузла 1. Фондоемкость (1кВт – $ 2000) В эксплуатационных затратах преобладает амортизационная составляющая (постоянные затраты) Большая стоимость гидротехнических сооружений в балансовой стоимости ГЭС (около 80%) 2. Реконструкция проводится редко Основной способ поддержания эксплуатационной готовности – текущие ремонты Долговечность сооружений (норматив для ГТС 100лет) 3.
До 2010 года завершение сооружения Зарамагской ГЭС и Зеленчугских ГЭС на Северном Кавказе, Бурейской ГЭС и Нижне-Бурейской ГЭС, Вилюйской ГЭС-3 на Дальнем Востоке продолжение строительства электростанций, крупнейшими из которых являются Богучанская ГЭС в Сибири, Усть-Среднеканская ГЭС на Дальнем Востоке После 2010 года завершение сооружения Богучанской ГЭС и в Сибири, каскада Черекских ГЭС - на Северном Кавказе начало сооружения Южно-Якутского гидроэнергетического комплекса на Дальнем Восток, Мокской ГЭС и каскада ГЭС на нижней Ангаре с вводом первых агрегатов до 2020 г. в Сибири 8- 23
