Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Состав сооружений и компоновка ГЭС - файл 1.doc


Состав сооружений и компоновка ГЭС
скачать (291 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc291kb.16.12.2011 05:04скачать

содержание

1.doc

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Камская государственная инженерно-экономическая академия

Кафедра «Электротехники и электроники»
Контрольная работа

по дисциплине «Общая энергетика»

на тему: «Состав сооружений и компоновка ГЭС»
Выполнил: студент группы 4356

Бикмурзина А.Р.
Проверил:

Санакулов А.Х.

Набережные Челны – 2011

Содержание.


  1. Общие сведения о ГЭС

  2. Классификация гидроэлектростанций

4

10

  1. Состав оборудования ГЭС

13

  1. Электрическое оборудование ГЭС

18

  1. Вспомогательное оборудование ГЭС

22

Список использованной литературы

25



^ 1. Общие сведения о ГЭС.

Гидроэлектростанция (ГЭС) — комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. 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 создается концентрацией падения реки на используемом участке плотиной (рис. 1), либо деривацией (рис. 2), либо плотиной и деривацией совместно (рис. 3).



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.

В состав сооружений русловой ГЭС, кроме плотины, входят здание ГЭС и во­досбросные сооружения (рис. 4). 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. Для русловых ГЭС характерны напоры до 30—40 м к простейшим русловым ГЭС относятся также ранее строившиеся сель­ские ГЭС небольшой мощности. На круп­ных равнинных реках основное русло пере­крывается земляной плотиной, к которой примыкает бетонная водосливная пло­тина и сооружается здание ГЭС. При более высоких напорах оказывает­ся нецелесообразным передавать на зда­ние ГЭС гидростатичное давление воды. В этом случае применяется тип плотиной ГЭС, у которой напорный фронт на всём протяжении перекрывается плотиной, а здание ГЭС располагается за пло­тиной, примыкает к нижнему бьефу (рис. 5).
В состав гидравлической трассы меж­ду верхним и нижним бьефом ГЭС тако­го типа входят глубинный водоприёмник с мусорозадерживающей решёткой, тур­бинный водовод, спиральная камера, гидротурбина, отсасывающая труба. В качестве дополнительных сооружений в состав узла могут входить судоходные сооруже­ния и рыбоходы, а также дополнительные водо­сбросы.

Другой вид компоновки приплотинных ГЭС, соответствующий горным усло­виям, при сравнительно малых рас­ходах реки, характерен для Нурекской ГЭС на реке Вахш (Средняя Азия), проектной мощностью 2700 МВт. Здание ГЭС от­крытого типа располагается ниже пло­тины, вода подводится к турбинам по одному или нескольким напорным туннелям. Иногда здание ГЭС размещают ближе к верх­нему бьефу в подземной (подземная ГЭС) выемке. Такая компоновка целе­сообразна при наличии скальных осно­ваний, особенно при земляных или на­бросных плотинах, имеющих значительную ширину. Сброс паводковых расходов производится через водосбросные тун­нели или через открытые береговые водо­сбросы.

В деривационных ГЭС кон­центрация падения реки создаётся по­средством деривации; вода в начале ис­пользуемого участка реки отводится из речного русла водоводом, с уклоном, зна­чительно меньшим, чем средний уклон реки на этом участке и со спрямлением изги­бов и поворотов русла. Конец деривации подводят к месту расположения здания ГЭС. Отработанная вода либо возвраща­ется в реку, либо подводится к следующей деривационной ГЭС. Деривация выгодна тогда, когда уклон реки велик. Деривационная схема концентрации напора в чистом виде (бесплотинный водозабор или с низкой водозаборной плотиной) на практике приводит к тому, что из реки забирается лишь небольшая часть её стока. В других случаях в начале деривации на реке соору­жается более высокая плотина и созда­ётся водохранилище; такая схема кон­центрации падения называется смешанной, т. к. используются оба принципа создания на­пора. Иногда, в зависимости от местных условий, здание ГЭС выгоднее распола­гать на некотором расстоянии от конца используемого участка реки вверх по течению; деривация разделяется по от­ношению к зданию ГЭС на подводящую и отводящую. В ряде случаев с помощью деривации производится переброска сто­ка реки в соседнюю реку, имеющую бо­лее низкие отметки русла.

На ГЭС с напорной дерива­цией водовод (туннель, металлическая, деревянная или железобетонная труба) прокладывается с несколько большим про­дольным уклоном, чем при безнапорной деривации. Применение напорной подводящей деривации обу­словливается изменяемостью горизон­та воды в верхнем бьефе, из-за чего в процессе эксплуатации изменяется и внутренний напор деривации. В состав соору­жений ГЭС этого типа входят: плотина, водозаборный узел, деривация с напор­ным водоводом, станционный узел ГЭС с уравнительным резервуаром и турбин­ными водоводами, отводящая деривация в виде канала или туннеля (при подзем­ной ГЭС).

ГЭС с напорной отводящей деривацией применяется в усло­виях значительных изменений уровня воды в реке в месте выхода отводящей дерива­ции или по экономическим соображениям. В этом случае необходимо сооружение уравнительного резервуара (в начале отводя­щей деривации) для выравнивания не­установившегося потока воды в реке.

Особое место среди ГЭС занимают гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) и приливные электростанции (ПЭС). Сооружение ГАЭС обусловлено ростом потребности в пиковой мощности в крупных энергетических системах, что и определяет генераторную мощность, требующуюся для покрытия пиковых на­грузок. Способность ГАЭС аккумулиро­вать энергию основана на том, что сво­бодная в энергосистеме в некоторый пе­риод времени (провала графика потреб­ности) электрическая энергия используется агрегатами ГАЭС, которые, работая в ре­жиме насоса, нагнетают воду из водохра­нилища в верхний аккумулирующий бас­сейн. В период пиков нагрузки аккуму­лированная таким образом энергия возвращается в энергосистему (вода из верхнего бассей­на поступает в напорный трубопровод и вращает гидроагрегаты, работающие в режиме генератора тока). Мощность отдельных ГАЭС с такими обратимыми гидроагрега­тами достигает 1620 МВт (Корнуолл, США).

ПЭС преобразуют энергию морских приливов в электрическую. Электроэнер­гия приливных ГЭС в силу некоторых особенностей, связанных с периодичным ха­рактером приливов и отливов, может быть использована в энергосистемах лишь совместно с энергией регулирующих электростанций, которые восполняют про­валы мощности приливных электростан­ций в течение суток или месяцев. В 1967 во Франции было завершено строительство крупной ПЭС на реке Ране (24 агрегата общей мощностью 240 МВт). В СССР в 1968 в Кислой Губе (Кольский п-ов) вступила в строй первая опытная ПЭС мощностью 0,4 МВт, на которой ныне проводятся эксперименталь­ные работы для будущего строительства ПЭС.

По характеру использования воды и условиям работы различают ГЭС на бытовом стоке без регулирования, с суточным, недельным, сезонным (годовым) и многолетним регулированием. Отдельные ГЭС или каскады ГЭС, как прави­ло, работают в системе совместно с конденсационными электростанциями (КЭС), теплоэлектроцентралями (ТЭЦ), атомными электростанциями (АЭС), газотурбинными установками (ГТУ), причём в зависимости от характера уча­стия в покрытии графика нагрузки энергосистемы ГЭС могут быть базисными, полупиковыми и пиковыми.

Важнейшая особенность гидроэнергетических ресурсов по сравнению с топливно-энергетическими ресурсами — их непрерывная возобновляемость. Отсутствие потребности в топливе для ГЭС определяет низ­кую себестоимость вырабатываемой на ГЭС электроэнергии. Поэтому сооружению ГЭС, несмотря на значительные, удельные капиталовложения на 1 кВт установлен­ной мощности и продолжительные сроки строи­тельства, придавалось и придаётся боль­шое значение, особенно когда это связано с размещением электроёмких производств.

  1. Классификация гидроэлектростанций.

Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:

  • мощные — вырабатывают от 25 МВТ и выше;

  • средние — до 25 МВт;

  • малые гидроэлектростанции — до 5 МВт.

Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.

Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:

  • высоконапорные — более 60 м;

  • средненапорные — от 25 м;

  • низконапорные — от 3 до 25 м.

В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных — ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах. Принцип работы всех видов турбин схож — вода, находящаяся под давлением (напор воды) поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передается на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.

Гидроэлектростанции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующейся концентрации воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:

  • русловые и приплотинные ГЭС. Это наиболее распространенные виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создается посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.

  • плотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.

  • деривационные гидроэлектростанции. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимая концентрация воды в ГЭС такого типа создается посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние — спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида — безнапорные или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создается более высокая плотина, и создается водохранилище — такая схема еще называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимой концентрации воды.

  • гидроаккумулирующие электростанции. Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию, и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные периоды (не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы от внешних источников энергии и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и приводит в действие турбины.

^ 3. Состав оборудования ГЭС.

Оборудование гидроэлектростаций по функциональному назначению делится на несколько групп.

Гидросиловое оборудование – это гидротурбины и гидрогенераторы (на ГАЭС – обратимые гидромашины и двигатель-генераторы).

Вспомогательное оборудование необходимо для обеспечения работы гидросилового оборудования. К нему относятся системы технического водоснабжения, пневматического хозяйства, масляного хозяйства, осушения и т.п.

Механическое оборудование включает в себя затворы, сороудерживающие решетки, грузоподъемные механизмы, краны для обслуживания гидротурбин и гидрогенераторов.

Электротехническое оборудование – электрическая часть генераторов, повышающие трансформаторы, коммутационная аппаратура: шинные, воздушные и кабельные токопроводы, система релейной защиты, автоматики, телеуправления, связи.

Кроме этих главных видов оборудования для нормального функционирования ГЭС необходимо санитарно-техническое оборудование, обеспечивающее отопление, вентиляцию, пожаротушение, водоснабжение и канализацию.

Гидравлическая турбина (гидротурбина) – это двигатель, преобразующий энергию движущейся воды в механическую энергию вращения. Турбина служит приводом для электрического генератора (гидрогенератора). Роторы гидротурбины и гидрогенератора, как правило, посажены на единый вал, имеющий общую систему опор вращающихся частей. Такое объединение образует сложную машину, называемую гидроагрегатом.

В гидроэнергетике используется энергия воды, сконцентрированная при напорах от нескольких метров до 1500 – 2000 м. для работы в таком широком диапазоне напоров применяются различные системы турбин, отличающиеся формой рабочих органов. Эти системы входят в два класса, различающихся по использованию тех или иных компонентов гидравлической энергии: реактивные турбины используют энергию давления и скоростную энергию; активные – только скоростную энергию.

Названия системам реактивных турбин даны в соответствии с направлением потока по отношению к оси вращения рабочего колеса. Каждая турбина – это гидравлическое устройство с проточной частью, которая у реактивных турбин включает в себя подводящие органы (турбинную камеру, колонны статора, лопатки направляющего аппарата), рабочие органы (лопастную систему рабочего колеса) и отводящие органы (отсасывающую трубу). Турбина имеет невращающиеся и вращающиеся части. К невращающимся относятся закладные части (статор, облицовка камер) и часть рабочих механизмов (направляющий аппарат, крышка турбины, подшипник). Вращающиеся части – это рабочее колесо с валом (основной орган турбины).

Гидрогенератор – это электрическая машина, преобразующая механическую энергию вращения в электрическую.

На ГЭС применяются в качестве генераторов синхронные машины трехфазного переменного тока.

Вращающаяся часть простейшего генератора – ротор – представляет собой двухполюсный электромагнит, магнитное поле которого создается при протекании по обмотке возбуждения постоянного тока от независимого источника. Этот ток подается на ротор через неподвижные щетки, прижатые к вращающимся вместе с ротором контактным кольцам. На статоре размещена силовая обмотка, которая в простейшем случае состоит из одного витка.

Ротор, жестко связанный с валом турбины, вращается с постоянной частотой. За счет магнитного потока ротора в витке обмотки наводится переменная электродвижущая сила. Если к выводам обмотки статора подключить нагрузки, то по обмотке потечет ток, на выводах появится напряжение, которое также будет переменным, изменяющимся по синусоиде.

Основные конструктивные части гидрогенератора – ротор и статор. Обод ротора выполняется в виде металлического кольца с прикрепленными к нему полюсами. В гидрогенераторах полюсы расположены вплотную друг к другу и образуют сплошную наружную цилиндрическую поверхность.

Статор гидрогенератора состоит из сердечника и корпуса. Сердечник является магнитопроводом и представляет собой массивное стальное кольцо, собранное из тонких (до 0,5 мм) листов электротехнической стали. На внутренней поверхности кольца устроены пазы, в которых размещаются стержни силовой обмотки. Сердечник заключен в сварной металлический корпус, крепящийся к строительным конструкциям здания ГЭС. Для возможности перевозки статор крупных гидрогенераторов разделен на несколько (обычно шесть) сегментов, которые соединяются при монтаже.

Ротор – это самый крупный и тяжелый узел генератора, его диаметр может достигать 15 м, масса 1000 т и более. Ротор состоит из обода, полюсов, спиц и втулки. Обод представляет собой массивное кольцо, собранное из большого количества стальных сегментов толщиной 3 – 5 мм. На внешней поверхности обода устраиваются пазы, в которые вставляются и расклиниваются хвостовики металлических сердечников полюсов с надетыми на них катушками обмотки возбуждения. Внутренняя сторона обода соединяется сварными спицами с втулкой, представляющей собой крупную деталь, соединяющую ротор с валом.

Подпятник – наиболее сложный и ответственный узел механической части генератора. Он воспринимает и передает на конструкции здания ГЭС огромные усилия (достигающие нескольких тысяч тонн) от веса вращающихся частей гидроагрегата и давления воды на рабочее колесо турбины; при этом подпятник должен обеспечивать беспрепятственное вращение. Подпятник состоит из вращающегося стального диска (пяты), закрепленного на втулке ротора или вала и опирающегося на неподвижные сегменты. Между диском и сегментами происходит трение в условиях удельных нагрузок, достигающих 5 МПа. Сегменты шарнирно опираются на установочные винты, расположенные на дне масляной ванны, заполненной турбинным маслом. В процессе работы масло охлаждается холодной водой, протекающей через трубки маслоохладителей.

Подшипники передают на фундамент радиальные нагрузки от вала. Подшипник состоит из полированной стальной втулки и прижатых к ней сегментов, которые так же, как в подпятнике, залиты баббитом и помещены в охлаждаемую масляную ванну.

Тормоза необходимы для быстрой остановки гидроагрегата, вращающегося по инерции после отключения генератора и закрытия направляющего аппарата турбины. Система тормозов состоит из диска, укрепленного на роторе, и неподвижных тормозных цилиндров, работающих от сжатого до давления 0,8 МПа воздуха. При подаче воздуха в систему цилиндры прижимают к диску тормозные колодки.

При работе генератора происходит его нагревание, ограничивающее развитие мощности, поэтому для генератора предусматривается искусственное охлаждение. Существует два вида охлаждения: воздушное (вентиляция) и непосредственное водяное. При воздушном охлаждении на роторе устанавливаются лопатки вентилятора, которые при вращении создают воздушный поток, циркулирующий вокруг активных частей генератора.

На особо мощных генераторах применяется непосредственное водяное охлаждение, при котором стержни обмоток статора, а иногда и ротора делаются полыми и через них пропускается охлаждаемая в теплообменниках дистиллированная вода.

В зданиях ГЭС и водоприемниках затворы применяются для перекрытия водопропускных отверстий и регулирования пропускания расхода воды.

По функциональному назначению можно выделить несколько видов затворов.

Основные (рабочие) затворы предназначены для регулирования расходов. Они должны открываться и закрываться под напором, в потоке воды. Такие затворы устанавливаются на водосбросах зданий ГЭС совмещенного типа и водоприемниках головных узлов некоторых деривационных ГЭС.

Аварийные затворы применяются в случае аварии с основным затвором, при потере регулирования или повреждении турбины, разрыве водовода. Такие затворы закрываются в потоке под напором, открываются без напора, с предварительным выравниванием уровней перед затвором и за ним после устранения последствий аварии.

Ремонтные затворы устанавливают при выравненных уровнях воды перед затвором и за ним для перекрытия отверстий с последующим осушением водоводов при плановых ремонтах.

Для перекрытия высоких отверстий используют секционные затворы, состоящие из отдельных секций, соединяемых сцепами при опускании затвора.

Различают стационарные затворы, постоянно находящиеся на отверстии, и инвентарные, хранящиеся в затворохранилище. Каждый инвентарный затвор обслуживает несколько отверстий и устанавливается при необходимости в любое из них передвижным краном.

^ 4. Электрическое оборудование ГЭС.

На состав и размещение электрического оборудования большое влияние оказывает главная схема электрических соединений, которая выбирается в зависимости от числа и мощности гидроагрегатов и должна обеспечивать надежность энергоснабжения, а также возможность вывода в ремонт части оборудования ГЭС.

На крупных многоагрегатных ГЭС применяют блочные схемы, при которых генератор работает на отдельный повышающий трансформатор. На ГЭС с гидроагрегатами небольшой мощности применяют групповые схемы, при которых два или несколько генераторов выдают мощность на один трансформатор, образуя вместе с ним укрупненный электрический блок. От трансформатора ток повышенного напряжения подается на открытое распределительное устройство (ОРУ), от которого отходят линии электропередачи. К системе генераторного напряжения подключаются понижающие трансформаторы собственных нужд, от которого питаются потребители вспомогательных систем самой ГЭС.

Таким образом, электрооборудование можно условно разделить на три группы по рабочему напряжению: оборудование генераторного напряжения (6,3 – 15,7 кВ), повышенного напряжения (35 – 750 кВ) и пониженного напряжения (0,38 – 6,3 кВ).

Для выполнения переключений, а также отключения части схемы в случае аварии применяется коммутационная аппаратура – выключатели и разъединители. Выключатели способны разрывать цепи при протекании по ним не только рабочего тока, но и во много раз превосходящего его тока короткого замыкания, возникающего при аварии. При разрыве мощной электрической цепи образуется сильная дуга, которую необходимо гасить принудительно. Это делается или в среде трансформаторного масла (масляные выключатели), или мощной струей сжатого воздуха (воздушные выключатели). Разъединители отключают цепи под напряжением, но лишь после снятия с них токовой нагрузки. Выключатели и разъединители генераторного напряжения объединяются в комплектные распределительные устройства (КРУ), размещаемые в помещениях ГЭС.

Генераторы, трансформаторы и коммутационные аппараты соединяются токопроводами. На генераторном напряжении применяют алюминиевые или медные шины, прокладываемые на изоляторах в шинных коридорах. Такой способ прокладки в последнее время почти полностью вытеснен в связи с появлением экранированных шинопроводов, в которых шины размещаются на изоляторах внутри защитного корпуса из дюралюминиевых труб диаметром 700 – 800 мм (для каждой фазы отдельная труба). Трубы заземляются, и поэтому шинопроводы не представляют опасности для людей, что позволяет располагать их без ограждений в помещениях ГЭС.

^ Высоковольтные выводы от повышающих трансформаторов на ОРУ могут быть воздушными. Они выполняются из сталеалюминиевых проводов, натянутых между металлическими опорами, расположенными на ГЭС и на берегу. Провода подвешиваются к опорам с помощью гирлянд изоляторов. На напряжение 500 кВ и выше каждая фаза во избежание больших потерь на коронный разряд выполняется из трех проводов. Пролеты воздушных переходов достигают 1000 м, натяжения в проводах измеряются десятками тонн. Безопасные расстояния от токоведущих частей выводов до заземленных конструкций зданий составляет 0,9 м при напряжении 110 кВ, 1,8 м при напряжении 220 кВ и 3,75 м при напряжении 500 кВ; до габаритов кранов – соответственно 1,65; 2,5; 4,5; до крыш и до земли 3,6; 4,5; 6,45 м.

В тех случаях, когда по условиям компоновки затруднено устройство воздушных выводов, применяют кабельные высоковольтные выводы. Высоковольтный кабель 500 кВ состоит из стальной трубы диаметром 273 мм, заполненной специальным кабельным маслом под давлением до 1,4 МПа. В трубе проложены в специальной изоляции токоведущие жилы трех фаз. Кабельные выводы дороже воздушных и сложнее в эксплуатации. Применяются также газонаполненные (элегазовые) высоковольтные линии, в которых в качестве изоляционного материала, заполняющего трубу каждой фазы, применен специальный газ – шестифтористая сера.

Открытое распределительное устройство представляет собой площадку, разделенную на ячейки по числу присоединений (выводы от трансформаторов, высоковольтные линии, измерительная аппаратура). Для крепления шин и проводов присоединений устанавливаются металлические или железобетонные порталы, между которыми размещается оборудование. Ориентировочные размеры ячеек в зависимости от напряжения представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Габаритные размеры ячеек ОРУ.

Напряжение, кВ

Шаг ячейки (ширина), м

Длина, м

35

6

30

110

9

37

220

15

86

500

30

280



В условиях сурового климата или малых площадей применяются закрытые распределительные устройства (ЗРУ) с применением элегазовой защиты, что обеспечивает их компактность.

Трансформаторы, повышающие генераторное напряжение для передачи мощности на ОРУ и далее по высоковольтным линиям потребителям, являются самыми крупными электрическими аппаратами, существенно влияющими на компоновочные решения. Номинальной мощностью трансформатора является полная или кажущаяся мощность Sтр, кВ·А, которая определяется по формуле:

,

где Nг – мощность одного генератора; n – число генераторов, подключенных к трансформатору; cos φ – коэффициент мощности, равный 0,8 – 0,85; ηтр – КПД трансформатора, равный 0,95 – 0,98.

Основными частями трансформатора являются сердечник-магнитопровод, набранный из тонких листов электротехнической стали, и обмотки, размещенные на магнитопроводе в виде катушек. Первичная обмотка подключается на генераторное напряжение, протекающий в ней переменный ток создает в магнитопроводе магнитный поток. Он возбуждает ЭДС во вторичной обмотке. Получаемое напряжение на выводах вторичной обмотки больше генераторного во столько раз, во сколько число ее витков больше, чем в первичной обмотке. В трехфазном трансформаторе имеются три пары обмоток, причем первичные соединяют по схеме «треугольник», а вторичные – по схеме «звезда»

Магнитопровод с обмотками размещается в баке, наполненном изоляционным трансформаторным маслом. К баку присоединяется расширительный бачок, в котором свободный уровень масла колеблется при изменениях температуры. К баку крепятся также выводы низкого и высокого напряжения.

При работе трансформатора за счет потерь в обмотках и магнитопроводе выделяется теплота, в связи с чем необходимо обеспечить его охлаждение. При воздушном охлаждении трансформатора к баку прикрепляется группа масляных радиаторов, обдуваемых воздушными вентиляторами. Наиболее мощные трансформаторы имеют масловодяное охлаждение, при котором нагретое масло прогоняется через теплообменники, охлаждаемые водой.

^ 5. Вспомогательное оборудование.

На ГЭС имеется большое количество трансформаторного масла, заливаемого в трансформаторы и выключатели, а также турбинного масла, используемого в системе регулирования в качестве энергоносителя, в подпятниках и подшипниках – для смазки и охлаждения. В чистоте масла (отсутствию механических загрязнений и влаги) предъявляются высокие требования. Для приемки, хранения и очистки масла на ГЭС создается масляное хозяйство. Для каждого из видов масел в хозяйстве имеется не менее трех баков (для свежего, чистого, эксплуатационного масла) и аппаратная с системой коллекторов. К коллекторам подключается маслоочистительная аппаратура, позволяющая очищать масло, перекачивая его из бака в бак или за счет циркуляции в одном баке. Для очистки используются центрифуги, фильтр-прессы, цеолитовые установки, комбинированные агрегаты.

Масляное хозяйство обычно размещается в здании ГЭС (под монтажной площадкой) или отдельно (с открытым расположением баков). От маслохозяйства к гидроагрегатам вдоль здания ГЭС прокладываются маслопроводы.

Суммарный расход воды охлаждения генераторов, трансформаторов для смазки подшипников турбин и других нужд на крупных ГЭС может достигать нескольких кубических метров в секунду. Давление воды должно быть в пределах 0,3 – 0,5 МПа, поэтому не всегда возможна наиболее простая самотечная схема технического водоснабжения, особенно если используется вода под напором, имеющимся на ГЭС. При низких напорах применяют насосную схему, увеличивая насосами давление воды. При высоких напорах (выше 200 – 250 м) также применяется насосная схема, но с забором воды из нижнего бьефа. При напорах 50 – 250 м применяется эжекторная схема с использованием водоструйных насосов-эжекторов. Через эжектор пропускается рабочий расход воды Qраб под напором ГЭС, и за счет разрежения, образуемого диффузором эжектора, из нижнего бьефа дополнительно подсасывается вода Qвс, на выходе из эжектора давление снижается.

Оборудование технического водоснабжения состоит из водоприемников, устраиваемых в бычках, устоях, стенках спиральных камер; фильтров, насосов или эжекторов, трубопроводов, подводящих воду к кольцевым коллекторам гидроагрегатов и другим потребителям. Отработанная подогретая вода сбрасывается в нижний бьеф. Применяются централизованные схемы (от одной насосной установки вода магистральными трубопроводами разводится по зданию ГЭС), а также индивидуальные или групповые схемы (один или группа гидроагрегатов имеют обособленную систему со своими водоприемниками и насосами).

При ремонтах проточная часть гидроагрегата, отделенная от бьефов ремонтными затворами, должна быть осушена. Для этого на ГЭС предусматриваются насосные установки, позволяющие осушить проточную часть гидроагрегата не более чем за 4 ч.

На многоагрегатных ГЭС (особенно возведенных на нескальном основании), имеющих развитый массив фундаментальной плиты, часто применяют схему осушения с использованием сборной потерны, проходящей через все здание ГЭС, к которой подведены трубопроводы от всех отсасывающих труб. Вода из спиральных камер сливается либо в отсасывающие трубы, либо в потерну. Трубопроводы перекрываются клапанами с гидроприводом или задвижками, устанавливаемыми в сухой потерне. При необходимости осушения какого-либо гидроагрегата открывают клапаны, и вода устремляется в потерну, что обеспечивает быстрое снижение уровня воды в проточной части гидроагрегата и прижатие уплотнений затворов. После заполнения потерны включаются насосы, расположенные в устое здания ГЭС, и вода откачивается в нижний бьеф.

При осушении проточной части гидроагрегата вместо воды поступает воздух по аэрационным трубам. Такими же трубами оборудуется потерна. Аэрационные трубы выводятся выше уровней бьефов и рассчитываются исходя из максимальной скорости воздуха в них 40 – 50 м/с.

Для работы оборудования ГЭС требуется сжатый воздух различного давления. Источником высокого давления (7 МПа) служат компрессоры, создающие запас воздуха в воздухосборниках (ресиверах). Рабочее давление для МНУ (4 МПа) и для воздушных выключателей (2 МПа), а также низкое давление для торможения гидроагрегата и технических нужд (0,8 МПа) создается редуцированием воздуха через электромагнитные перепускные клапаны, включающиеся от электроконтактных манометров при снижении давления в воздухосборниках (до 4 и 0,8 МПа) и в сети (до 2 МПа). Редуцирование в результате термодинамического процесса воздуха сопровождается его осушением, что необходимо для нормальной работы аппаратуры. Системы высокого и низкого давления могут разделяться и обслуживаться также разными компрессорами. Отдельную воздушную систему устраивают для отжима воды из камеры рабочего колеса при переводе гидроагрегата в режим синхронного компенсатора. Принцип работы системы состоит в том, что воздух, сжатый до некоторого давления в воздухосборнике, быстро выпускается в камеру рабочего колеса, вращающегося на холостом ходу при закрытом направляющем аппарате. Образующаяся воздушная подушка понижает уровень воды в камере и обеспечивает вращение рабочего колеса гидроагрегата, переведенного в двигательный режим, без потерь на трение об воду.

В качестве воздухосборников кроме обычных конструкций могут использоваться полости в бетоне, облицованные металлом, или длинные трубы диаметром 1,5 – 3 м.
Список использованной литературы.

  1. Ильиных И.И. Гидроэлектростанции: Учебник для техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 248 с.

  2. Васильев А.А. Электрическая часть станций и подстанций/ Васильев А.А, Крючков И.П., Наяшкова Е.Ф. и др.; Под ред. А.А. Васильева – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1960 – 576с.

  3. Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования/ Крючков И.П. под ред. Б.Н. Неклепаева – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1978 – 144с. (Учебное пособие для электроэнергетических специальностей вузов).

  4. Рожкова Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций/ Рожкова Л.Д., Козулин В.С. – 2 е изд., перераб. – М.: Энергия, 1980 – 600с.



Скачать файл (291 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации