Отчет по практике на базе «Забайкальского преобразовательного комплекса на П/С 220 кВ Могоча (ЗБПК)»

Гидроэлектростанции  являются  весьма  эффективными источниками  энергии.  Они  используют  возобновимые  ресурсы - механическую  энергию  падающей  воды.  Необходимый  для  этого  подпор  воды  создается  плотинами,  которые  воздвигают  на  реках  и  каналах. Гидравлические  установки  позволяют  сокращать  перевозки  и  экономить  минеральное  топливо  (на 1 кВт-ч  расходуется  примерно  0,4 т  угля).  Они достаточно  просты  в  управлении  и  обладают  очень  высоким  коэффициентом  полезного  действия  (более 80%).  Себестоимость  этого  типа  установок  в  5-6  раз  ниже,  чем  ТЭС, и  они  требуют  намного  меньше обслуживающего  персонала.   

      Гидравлические  установки  представлены гидроэлектростанциями  (ГЭС),  гидроаккумулирующими электростанциями  (ГАЭС)  и  приливными  электростанциями  (ПЭС).  Их  размещение  во  многом зависит  от  природных  условий,  например,  характера  и  режима  реки.  В  горных  районах  обычно  возводятся  высоконапорные  ГЭС,  на  равнинных  реках  действуют  установки  с  меньшим  напором,  но  большим  расходом воды.  Гидростроительство  в  условиях  равнин  сложнее  из-за  преобладания  мягких  оснований  под  плотинами  и  необходимости  иметь  крупные  водохранилища  для  регуляции  стока.  Сооружение  ГЭС  на  равнинах вызывает  затопление  прилегающих  территорий,  что  приносит  значительный  материальный  ущерб.         

 ГЭС состоит из  последовательной цепи гидротехнических  сооружений, обеспечивающих необходимую  концентрацию потока воды и  создание напора, и энергетического  оборудования, преобразующего энергию  движущейся под напором воды  в механическую энергию вращения, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию.        

 Напор ГЭС создаётся  концентрацией падения реки на  используемом участке плотиной, либо деривацией, либо плотиной  и деривацией совместно. Основное  энергетическое оборудование ГЭС размещается в здании ГЭС: в машинном зале электростанции — гидроагрегаты, вспомогательное оборудование, устройства автоматического управления и контроля; в центральном посту управления — пульт оператора-диспетчера или автооператор гидроэлектростанции. Повышающая трансформаторная подстанция размещается как внутри здания ГЭС, так и в отдельных зданиях или на открытых площадках. Распределительные устройства зачастую располагаются на открытой площадке. Здание ГЭС может быть разделено на секции с одним или несколькими агрегатами и вспомогательным оборудованием, отделённые от смежных частей здания. При здании ГЭС или внутри него создаётся монтажная площадка для сборки и ремонта различного оборудования и для вспомогательных операций по обслуживанию ГЭС.        

 По установленной мощности (в  Мвт) различают ГЭС мощные (свыше  250), средние (до 25) и малые (до 5). Мощность ГЭС зависит от напора  Нб (разности уровней верхнего  и нижнего бьефа), расхода воды Q (м3/сек), используемого в гидротурбинах,  и кпд гидроагрегата hг. По ряду причин (вследствие, например, сезонных изменений уровня воды в водоёмах, непостоянства нагрузки энергосистемы, ремонта гидроагрегатов или гидротехнических сооружений и т.п.) напор и расход воды непрерывно меняются, а кроме того, меняется расход при регулировании мощности ГЭС. Различают годичный, недельный и суточный циклы режима работы ГЭС.        

 По максимально  используемому напору ГЭС делятся  на высоконапорные (более 60 м), средненапорные (от 25 до 60 м) и низконапорные (от 3 до 25 м). На равнинных реках напоры редко превышают 100 м, в горных условиях посредством плотины можно создавать напоры до 300 м и более, а с помощью деривации — до 1500 м. Классификация по напору приблизительно соответствует типам применяемого энергетического оборудования: на высоконапорных ГЭС применяют ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами; на средненапорных — поворотнолопастные и радиально-осевые турбины с железобетонными и металлическими спиральными камерами, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных спиральных камерах, иногда горизонтальные турбины в капсулах или в открытых камерах. Подразделение ГЭС по используемому напору имеет приблизительный, условный характер.         

 По схеме использования  водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные с напорной и безнапорной деривацией, смешанные, гидроаккумулирующие и приливные. В русловых и приплотинных ГЭС напор воды создаётся плотиной, перегораживающей реку и поднимающей уровень воды в верхнем бьефе. При этом неизбежно некоторое затопление долины реки. В случае сооружения двух плотин на том же участке реки площадь затопления уменьшается. На равнинных реках наибольшая экономически допустимая площадь затопления ограничивает высоту плотины. Русловые и приплотинные ГЭС строят и на равнинных многоводных реках и на горных реках, в узких сжатых долинах.         

 В состав сооружений  русловой ГЭС, кроме плотины,  входят здание ГЭС и водосбросные  сооружения. Состав гидротехнических сооружений зависит от высоты напора и установленной мощности. У русловой ГЭС здание с размещенными в нём гидроагрегатами служит продолжением плотины и вместе с ней создаёт напорный фронт. При этом с одной стороны к зданию ГЭС примыкает верхний бьеф, а с другой — нижний бьеф. Подводящие спиральные камеры гидротурбин своими входными сечениями закладываются под уровнем верхнего бьефа, выходные же сечения отсасывающих труб погружены под уровнем нижнего бьефа.        

 В соответствии  с назначением гидроузла в его состав могут входить судоходные шлюзы или судоподъёмник, рыбопропускные сооружения, водозаборные сооружения для ирригации и водоснабжения. В русловых ГЭС иногда единственным сооружением, пропускающим воду, является здание ГЭС. В этих случаях полезно используемая вода последовательно проходит входное сечение с мусорозадерживающими решётками, спиральную камеру, гидротурбину, отсасывающую трубу, а по специальным водоводам между соседними турбинными камерами производится сброс паводковых расходов реки.

 

Плотинная схема использования  водной энергии обычно выполняется  при больших расходах воды и малых  уклонах ее свободной поверхности. Посредством плотины подпирается  река и создается напор воды Н₀. Подпор воды от плотины распространяется вверх по реке. Разность уровней воды в верховье водохранилища и у плотины равна Н₀ + Dh. Общее падение уровня реки на участке равно Н. Часть общего падения уровня реки Dh будет потеряна при движении воды в верхнем бьефе. Сосредоточенный перепад уровней, т.е. напор, будет равен H₀ = Н - Dh. Плотинная схема в зависимости от напора может быть русловой и приплотинной.

Русловой называется такая гидроэлектростанция, в которой  здание ГЭС входит в состав напорного  фронта. В этом случае здание ГЭС  воспринимает полное давление воды со стороны верхнего бьефа. Русловая ГЭС строится при сравнительно небольших напорах, например гидроэлектростанции Волжско-Камского каскада.

При средних и больших  напорах, превышающих диаметр турбины  более чем в 6 раз, здание ГЭС не может входить в состав напорных сооружений. Здание ГЭС располагается за плотиной и не воспринимает полное давление воды, а гидроэлектростанция называется приплотинной. Вода к турбинам приплотинной ГЭС подводится водоводами, размещенными в теле или поверх бетонной плотины, под грунтовой плотиной или туннелями в обход плотины.

Большинство крупных  гидроузлов мира приплотинные, в том числе крупнейшие в мире ГЭС «Три ущелья» и Итайпу, крупнейшие ГЭС Сибири -Братская, Усть-Илимская, Красноярская, Саяно-Шушенская.

Здание приплотинной ГЭС располагается в нижнем бьефе, непосредственно за плотиной. Водопроводящими сооружениями являются турбинные трубопроводы, проходящие в теле плотины (Мамаканская, Братская, Усть-Илимская, Токтогульская ГЭС), либо смонтированные на низовой грани плотины (Красноярская, Саяно-Шушенская, Чиркейская ГЭС). Водосбросные сооружения – либо поверхностные, глубинные и донные водосбросы в теле плотин, либо туннельные или открытые береговые водосбросы в обход плотин.

 

 

 

 

 

Рис. 5. Приплотинный гидроузел

 

На рис. 5 изображен типичный приплотинный гидроузел. В его состав входят: здание ГЭС (1); гравитационная плотина, состоящая из четырех участков – двух глухих береговых (3), станционного (4) и водосбросного (5); водосбросная плотина разделена быками на четыре пролета; каждый пролет перекрывается своим отдельным затвором. водонепроницаемую плиту, прианкеренную к плотине. Он служит не только противофильтрационным устройством, но и повышает устойчивость плотины на сдвиг, так как при сдвиге плотины необходимо сдвинуть не только ее, но и прианкеренный к ней понур, пригруженный гидростатическим давлением верхнего бьефа. Крепление дна за водобоем называется рисбермой (10). На низовой грани станционного участка плотины расположены турбинные водоводы (2), подводящие воду к турбинам, установленным в подводной части здания ГЭС. В состав гидроузла входит также насосная станция (6) для забора воды на орошение и водоснабжение и водоводы(7), предназначенные для подачи забираемой воды к потребителю.

Для подвода воды к  зданиям ГЭС (с приплотинным их расположением, а также расположенным в конце деривации) применяются водоводы различных типов. Наиболее широкое распространение получили стальные водоводы. При напорах до 200÷300 м наряду со стальными применяют железобетонные водоводы. Появилась новая конструкция водоводов для турбин Саяно-Шушенской ГЭС – сталежелезобетонная, в которой совместно работает внутренняя стальная оболочка (труба) и арматура железобетонной облицовки водовода.

По расположению турбинные  водоводы можно разделить на встроенные, выносные, открытые, закрытые и подземные.

Встроенные и выносные водоводы применяются для подвода воды к приплотинным зданиям ГЭС, расположенным за бетонными, контрфорсными, арочными и земляными плотинами. Встроенные водоводы располагаются в массиве плотины; выносные располагаются на низовой грани.

Применяются открытые, засыпанные и подземные водоводы; открытые обычно выполняются в виде трубопроводов, уложенных на опоры (промежуточные и анкерные); засыпанные – заглубляются в траншеи – защищаются от обвалов и промерзания; подземные (туннельные) водоводы сооружаются в скальных породах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

 

1. Введение в специальность гидроэлектроэнергетика: учебное пособие /сост. В.Б. Затеев. – Саяногорск : СШФ СФУ, 2007. – 156с.

 

2. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2005. -512 с.

 3.http://esm-group.ru – официальный сайт ООО «ЭЛЕКТРОСИБМОНТАЖ ПЛЮС»

4. http://www.ntc-power.ru – официальный сайт ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС»

5. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок ПОТ РМ-016-2001 РД 153-34.0-03.150-00 (утв. постановлением Минтруда РФ от 5 января 2001 г. N 3 и приказом Минэнерго РФ от 27 декабря 2000 г. N 163) (с изменениями от 18, 20 февраля 2003 г.).