Загальні відомості про руслову компоновку гідровузлів і руслові будівлі ГЕС

Класифікація типів будівель ГЕС

В залежності від розташування у складі гідровузла, розташуванні по відношенню до греблі, в залежності від способу утворення напору будівлі гідроелектростанцій можуть бути русловими, пригребельними чи дериваційними.

Русловими називаються будівлі гідроелектростанцій, які входять до складу водопідпірних споруд. Руслова будівля ГЕС сумісно із греблею уворюють підпір і сприймають напір води верхнього б¢єфу. Руслові будівлі гідроелектростанцій, зазвичай, призначені для сприйняття напору до 50 м.

Якщо в будівлях ГЕС розташовані лише проточні тракти турбін – вони мають назву несуміщених.

За необхідності в будівлях ГЕС окрім проточного тракту турбін улаштовують водоскиди. Такі будівлі ГЕС мають назву суміщених і можуть бути з напірними водоскидами, водозливні і бичкові.

Руслові ГЕС оснащуються лопатевими, пропелерними, радіально-осьовими турбінами. Максимальна потужність гідроагрегатів складає до 150 тисяч квт.

Курсове проектування починається з відбіру аналогів відповідно до виданного типу будівлі ГЕС. В якості аналогів можна використовувати реальні креслення, схематичні зображення, фотокопії, літературні джерела із обов¢язковим посиланням на джерела інформації.

В даних методичних вказівках розглядаються руслові будівлі ГЕС.

Загальні відомості про руслову компоновку гідровузлів і руслові будівлі ГЕС

На рис.1 представлена низьконапірна руслова гідроелектростанція із горизонтальними капсульними агрегатами.

Рис. 1

Водосприймач безпосередньо примикає до турбінної камери із розташованою внутрі неї металевою капсулою. В капсулі розташований гідрогенератор. Відсмоктуюча труба виконана прямоосною. Проста схема підводу і відводу води, відсутність поворотів потоку забезпечують високі гідравлічні показники установки.

При більших напорах встановлюються турбіни із вертикальним розташуванням валу і зігнутою відсмоктуючою трубою (див. рис. 2).

Рис. 2

В руслових гідроелектростанціях будівля станції входить до складу водопідпірного фронту. Споруджуються вони при напорі до 40м.

Окрім будівель ГЕС звичайних конструкцій часто застосовуються суміщені будівлі ГЕС, які одночасно виконують функції водоскидних споруд. На ряді гідровузлів застосування суміщених будівель ГЕС дозволило виключити із складу споруд водоскидні бетонні греблі.

В руслових гідроелектростанціях, які споруджуються на багатоводних річках, питання пропуску будівельних витрат являються вирішальними привиборі загальної компоновки гідровузла.

1.2.1 Берегова компоновканаведена на рис. 3. Основні бетонні споруди: будівля ГЕС, водоскидна гребля, шлюз розташовуються чи на одному березі – одностороння компоновка, чи на двох берегах – берегова двостороння компоновка. Берегова компоновка позитивно характеризується зменьшенням висоти і довжини перемичок, огороджуючих котлован основних споруд. При розташуванні котлована на незатопляємому березі взагалі втрачається необхідність в улаштуванні перемичек. Процес зведення бетонних споруд не залежить від гідрологічного режиму річки до останнього єтапу будівництва. Коли русло перекривається глухою греблею починається пропуск витрат через готові бетонні споруди. Недоліком руслової схеми вважається великий обсяг об¢ємів вийомок породи в котловані, підводящих і відводящих каналах.

Рис. 3 – Берегова компоновка ГЕС:

1 - русло річки; 2 – глуха гребля; 3 – водозливна гребля; 4 – будівля ГЕС; 5 – шлюз; 6 – відводящий канал.

1.2.2 Пойменна компоновка (див. рис. 4) характеризується розміщенням основних споруд гідровузла в поймі річки. В період будівництва котлован огороджується поздовжньою і поперечною перемичками. Пропуск будівельних витрат, в тому числі і в паводок, здійснюється по руслу річки. При пойменній компоновці об¢єми земляних чи скельних робіт меньші, ніж при береговій компоновці, але виникає необхідність огородження котлована більш високими перемичками.

Рис. 4 – Пойменна компоновка ГЕС:

1 - русло річки; 2 – водозливна гребля; 3 – будівля ГЕС.

Розташування основних бетонних споруд в одному місці дозволяє найбільш раціонально скомпонувати бетонне господарство, розмістивши його максимально близько до об¢єктів бетонування, спростити схему подачі бетонної смесі скоротивши вартість і термін будівництва.

1.2.3 Руслова компоновка(див. рис. 5) застосовується при незначній ширині створу, при крутих берегах. Основні споруди займають всю ширину русла річки чи більшу його частину. Їх одночасне зведення неможливе і виконується в два або три етапи.Котлован огорожується досить високими перемичками, розрахованими на пропуск паводків і лідоходів через утиснену частину русла, що пов¢язано із значними труднощями. Роботи виконуються в такій послідовності: В першу чергу перемичками відгороджується частина русла, відкачується вода, відкапується котлован і зводиться будівля ГЕС. Далі будується розміщений на березі шлюз. Після зведення першої черги бетонних споруд поперечні перемички демонтують і пропускають витрати води через недобудовані споруди. При цьому споруди проектуються за умови пропуску будівельних витрат із мінімальною величиною перепаду рівнів верхнього і нижнього б¢єфів і можливістю добудувати споруди при заповненні котловану водою. Друга черга бетонних споруд – водозливна гребля зводиться в котловані другої черги під захистом перемичек.

Рис. 5 – Руслова компоновка ГЕС:

1 - русло річки; 2 – ВРП; 3 – водозливна гребля; 4 – будівля ГЕС;

5 – двохкамерний шлюз.

1.2.4 Змішана компоновка(див. рис. 6) являється середньою між береговою (пойменною) і русловою. Основні бетонні споруди розташовуються на березі чи поймі і частково в руслі, або навпаки займають всю ширину русла чи частину берега чи пойми.

На рис.6 будівля ГЕС займає частину русла річки, водозливна гребля перекриває рукав, а двохниточний шлюз ромішено на острові.

Рис. 6 – Змішана компоновка ГЕС:

1 - русло річки; 2 – рукав; 3 – острів; 4 – водозливна гребля; 5 – двохниточний шлюз; 6 – будівля ГЕС.

Наведена компоновка не є вдалою з точки зору організації будівництва. Розкиданість споруд ускладнює виробництво робіт. Розташування шлюзу між водозливною греблею і будівлею ГЕС ускладнює підхід суден до шлюзу, особливо в нижньому б¢єфі, особливо при скиді паводкових витрат. В кожному випадку варіант компоновки обирається мінімумом будівельних робіт і вртістю гідровузла. Розміщення відкритого розподільного пристрою (ВРП) повинно забезпечувати можливість передачі електроенергії від будівлі ГЕС до ВРП. Звичайно ВРП розташовується ближче до ГЕС. Також розташування ВРП диктується спрямованістю основних ліній енергоспоживання. В деяких випадках доцільне розташування двох-трьох ВРП на різних берегах.