Книга адресована специалистам-гидроэнергетикам, персоналу гаэс, проектировщикам, преподавателям и студентам гидроэнергетических специальностей. Может быть полезна также специалистамэнергетикам

Рис. 8.2. Поперечный разрез по станционному гидроузлу ГЭС–ГАЭС Вальдеканас, Испания:
1 – сороудерживающая решетка; 2 – пазы ремонтного затвора; 3 – насосотурбина; 4 – синхронная электромашина; 5 – мостовой кран машзала; 6 – главный блочный трансформатор; 7 – воздушная перекидка на ОРУ-220 кВ; 8 – помещение гусеничных затворов со стороны верхнего бьефа; 9 – верхнее водозаборновыпускное сооружение; 10 – напорный трубопровод насосотурбины; 11 – арочная плотина; НПУ – нормальный подпорный уровень; ВБ – верхний бьеф; НБ – нижний бьеф
ГАЭС зависит от топографических и геологических условий места строительства станции.
Наибольшее распространение в практике зарубежного строительства ГАЭС получили высоконапорные деривационные схемы с подземными компоновками основных элементов гидроузлов. Для равнинных ГАЭС России, Прибалтики и Украины с напором около 100 м более характерны деривационные схемы с открытым расположением напорных трубопроводов. Во всех деривационных схемах ГАЭС применяется напорная деривация. В соответствии с этой схемой созданы Загорская ГАЭС в России, Круонисская в Литве, Ташлыкская на Украине и др.
Величина напора на проектируемых ГАЭС, особенно ГАЭС на земного и полуподземного типа, зависит от топографических усло вий в районе площадки, выбранной для строительства. При выборе площадок при равенстве вариантов по прочим условиям выбирают вариант с большим напором. 2
Теоретическая мощность водотока (без учета потерь стока и вод- ной энергии при ее преобразовании в электрическую в турбинном режиме) определяется следующим образом:
N = 9,81QH,
где N – мощность водотока, кВт; Q – расход воды, м³/с; H – напор, м.
Из приведенной формулы видно, что при увеличении напора при неизменной мощности пропорционально уменьшается необходимый расход воды. Это означает, что чем больше напор, тем меньше расход воды, меньше диаметр напорных трубопроводов, меньше габариты рабочего колеса насосотурбины и, следовательно, меньше габариты машинного здания и стоимость всего сооружения.
Стремление к увеличению напора ГАЭС несовмещенного гидроаккумулирования и минимизации воздействия на природную среду привело к разработке схем шахтного типа с подземным расположением не только машинного зала, но и нижнего бассейна, создаваемого в скальных породах на глубине 500 и более метров. При этом в качестве нижнего бассейна могут использоваться отработанные рудничные выработки, карстовые полости или специально сооружаемые системы галерей. В качестве верхнего резервуара может использоваться существующий водоем, который является одновременно прудом-охладителем ТЭС или АЭС, а также естественный водоем в виде речной акватории или морского залива.
Так, например, на ГАЭС Саммит (США) мощностью 1500 МВт верхнее водохранилище создано на свободной территории, а для нижнего используется существующая подземная известняковая шахта. Напор между водохранилищами составляет 660 м. На этой станции установлено шесть обратимых насосотурбинных гидроагрегатов мощностью по 250 МВт.
Использование компоновки гидроузла ГАЭС с подземным нижним водохранилищем отличается высокой экономичностью и возможностью применения во многих равнинных регионах, не имеющих естественных перепадов высот. Предварительные проектные проработки показывают, что применением подземных компоновок с высоким напором можно добиться уменьшения удельной стоимости ГАЭС на 25–30 % по сравнению с наземными или полуподземными компоновками.
Площадка ГАЭС Маунтин Хоуп (США) суммарной установленной мощностью 2000 МВт расположена в зоне традиционного района добычи руды. Для образования верхнего бассейна расширено существующее искусственное озеро, а нижний бассейн образован на глубине 750 м. Вертикальная шахта соединена с пятью насосотурбинами мощностью по 400 МВт каждая.
Особенно экономичными по стоимости строительства являются крупные высоконапорные подземные ГАЭС суммарной установленной мощностью 1000–3000 МВт с напором около 1000 м, оборудованные высоконапорными обратимыми гидроагрегатами с многоступенчатыми радиально-осевыми насосотурбинами единичной мощностью 300–500 МВт (ГАЭС Альто-Гессо, 1000 МВт, 955 м, Италия; Гранд Мезон, 1800 МВт, 920 м, Франция).
На рис. 8.3 приведены принципиальные варианты схем компоновки ГАЭС и энергокомплексов с подземными машинными зданиями.