ap2

У Ф'

V

,І . г м. 2гіГЬ \ем* !■* \

Государственный комитет РСФСР тіо делам науки и высшей школы

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ , .

"■ 1 ............................................." ■ ............................................. .---------------:-------------------------------------:—'---------------------------!—г— --------------------------------------

Ю. С. ВАСИЛЬЕВ, Г. А. ПРЕТРО

ПРОЕКТИРОВАНИЕЗДАНИЙ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

(строительная часть

Учебное пособие

• . И 11 Е Т - . ' -ИНЕСКФГО • / п У . Ь Т Е Т А

% с- - ..............................................................................^

гій» КсмГ . Н ч і а яГ* /р ,г- Ч/

ФБ СПбГПУ

0000555721

ЛЕНИНГРАД1991

Заѵебіисі. 8и

ѵ

УДК 627.85.036 (075.8)

Рассматриваются основные вопросы, связанные с проектированием строительной части зданий ГЭС. Главное внимание уделено строительной части, т. е. конструкции и компоновке зданий ГЭС руслового, приплотин- ного и деривационного типов, а также их отдельным частям и элементам. На реальных примерах кратко рассмотрены особенности зданий ГЭС спе-циальных типов: бычковых и совмещенных, водосливных и встроенно-во- досливных, подземных и полуподземных, открытых и полуоткрытых.

Приведены рекомендации по определению основных габаритов агре-гатных блоков зданий ГЭС, машинного зала и монтажной площадки.

Учебное пособие предназначено для студентов специальностей «Гид-роэлектроэнергетика» и «Гидротехническое строительство», главным образом при разработке ими курсовых и дипломных проектов.

Табл. 2. Ил. 40. Библиогр. — 11 назв.Печатается по решению редакционно-издательского совета Ленинград-

ского государственного технического университета.

Рецензенты: В. И. Виссарионов, Н. Н. Яковлев.

© Ленинградский государственный: технический университет, 1991

8аѵе8Ь

ВВЕДЕНИЕ

Здание ГЭС предназначается для установки в нем основ-ного (гидротурбины и гидрогенераторы), а также многочис-ленного вспомогательного гидромеханического (затворы, ре-шетки, 'подъемные механизмы) и электротехнического обору-дования (трансформаторы, электрические щиты управления иавтоматики, устройства для собственных нужд и разнообраз-ная аппаратура). '

В составе гидроузла здание станции, в связи с его насы-щенностью гидроэлектромеханическим оборудованием, явля-ется наиболее сложным сооружением, проектирование кото-рого требует владения знаниями в различных областях.

На выбор типа здания ГЭС оказывают влияние разнооб-разные факторы, обусловленные природными условиями, вчастности, климатом, рельефом местности, геологическимстроением, водным режимом водотока, большую роль играетвеличина создаваемого напора, от которой зависит и тип ус-танавливаемых агрегатов.

В первую очередь на конструкцию и компоновку зданияГЭС оказывают влияние тип и размеры устанавливаемыхгидротурбин (реактивные или активные), элементы их про-точного тракта (турбинная Камера и отсасывающая труба)*расположение оси агрегата (вертикальная или горизонталь-ная). Поэтому разработкам конструкции и компоновке зданиястанции, т. е. проектированию строительной его части, пред-шествует выбор типа, числа и мощности агрегатов, основан-ный на соответствующих водно-энергетических и энергоэко-номических расчетах.

На этом первом этапе проектирования определяют коле-бания напоров и расчетный напор, расход турбины и мощ-ность агрегата, а в зависимости от выбранного числа агрега-тов— общий расход ГЭС и установленную мощность. Такимобразом, к началу проектирования самого здания станцииосновные параметры агрегатов известны.

1*

. Зи

.1

Поскольку конструкции и выбору турбин, их проточной 'части, затворам и грузоподъемным механизмам, а также гидрогенераторам и вспомогательному оборудованию посвя-щена многочисленная специальная техническая и учебная литература, в частности [3, 6, 7], в настоящем пособии вопросы выбора этого оборудования не рассматриваются.

(Вместе с тем необходимо, отметить, что эти вопросы в известной мере все же затрагиваются, так как типы и габариты выбранного гидроэлектромеханического оборудования не-избежно оказывают влияние на конструкцию и компоновку зданий ГЭС, т. е. на проектирование строительной части.

В пособии в основном приводятся чертежи компоновок за-рубежных зданий ГЭС, поскольку'примеры из отечественной практики их строительства достаточно широко, представлены в литературе, наиболее полно в. [3, т. 2; 8 и 9]. В тексте при упоминании того, или иного здания станций сделаны ссылки на литературу, в которой приведены ее чертежи» а перечень Основных параметров наиболее крупных ГЭС нашей страны дан в приложении. .

ЗаѵеіЕЦ:

Глава 1

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЗДАНИЙ ГЭС и их КОМПОНОВКА

1.1. Части зданий ГЭСВ состав здания ГЭС любого типа входит нижняя массивная

часть и верхнее строение, а в зданиях станций руслового типа добавляется еще водоприемная^ (входная) часть, обеспе-чивающая подачу воды к спиральной камере (рис. 1). Здания станций приплотинного типа (см. рис. 2) примыкают к стан-ционной части бетонной плотины (плотинного водоприемника), где размещены водоприемные устройства, которые на деривационных ГЭС удалены от здания на то или иное рас-стояние (см. рис. М и 27).

-В пределах нижней массивной части находится проточный тракт реактивных турбин, т. е. спиральная камера и отсасы-вающая труба, турбинная (подгенераторная) шахта, а на крупных ГЭС —турбинный этаж и другие помещения. Кроме этого, размещается ряд устройств, в частности, затворы, поз-воляющие изолировать проточный тракт от проникновения воды со стороны верхнего и нижнего бьефов во время ремонта оборудования. Затворы обслуживаются соответствующими грузоподъемными механизмами.

На русловых'ТЭС, здания которых воспринимают напор, устойчивость против сдвига по основанию в основном обеспе-чивается за счет нижней массивной и в некоторой степени водоприемной части здания с фундаментной плитой (см. 3.1). Здания приплотинного и деривационного типа воспринимают напор только по сечению напорных турбинных трубопроводов, подводящих воду к спиральным камерам.

Верхнее строение состоит из машинного зала с монтажной площадкой, которая имеет общий шатер и обслуживается теми же основными монтажными мостовыми, полукозловыми или козловыми кранами. В суровых климатических условиях

5

. 8и

на русловых ГЭС сооружают щитовое помещение над водо- приемной частью со своими мостовыми кранами, обслужи-вающим^ затворы, сороудерживающие решетки и их подъемные механизмы.

1 — забральная балка; 2 — паз ремонтного заграждения; 3 — сороудержи- вающая решетка; 4 — паз турбинного затвора; 5 — напорная стенка; 6 — аэрационное отверстие; 7 — козловые краны; 8 — мостовой монтажный кран; $ —транспортировка ротора генератора; 1 0 — повышающий трансформатор; и — лаз в спиральную камеру; 1 2 — лаз в отсасывающую

трубу

Обычно же водоприемная часть обслуживается снаружи установленными козловыми, иногда полукозловыми кранами и называется щитовым отделением.

Прежде чем приступить к выбору типа здания станции, а также к разработке его компоновки и конструкции, предва-рительно определяют место его размещения в створе соору-жений русловых и приплотинных ГЭС или на трассе деривации с целью выяснения топографических и геологических условий данного места. Для решения этого вопроса необходимо знать размеры агрегатного блока и общие габариты здания ГЭС, чтобы, разместив его в месте с наиболее благо- 6

8аѵе8С

приятным рельефом, уточнить геологические условия, от кото-рых зависит как компоновка, так и конструкция здания I ЭС.

Габариты здания станции определяются в зависимости от типа и размеров устанавливаемых турбин, а также обуслов-ленных этим размером проточного тракта реактивных турбин. Впредь до более детального определения размеров агрегатного блока, а следовательно, и габаритов здания I УС, их можно ориентировочно назначать, исходя из опыта проектирования в относительных размерах, т. е. в зависимости от диаметра турбин (см. 3.5).

1.2. Выбор типа зданий ГЭСТип зданий ГЭС зависит от многочисленных факторов, в

различной степени влияющих на выбор рационального реше-ния. К моменту выбора природные условия изучены уже в достаточной степени, что позволяет учесть их влияние на компоновку и конструкцию здания ГЭС. Завершен должен быть и выбор схемы создания напора [11].

Топографические условия. На равнинных реках с широки-ми рустами и, поймами практически единственно приемлемым решением является строительство низканапорных гидроузлов, в состав напорного фронта которых наряду с водосливной и глухой плотинами входит и русловое здание станции, воспринимающее напор (см. рис. 1).

Верхний предел напоров, при которых возможно строи-тельство руслового здания ГЭС, составляет 30—40 м. В част-ности, все ГЭС Волжского и Днепровского каскадов, включая Днепровскую ГЭС приплотинного типа, имеют меньшиенапоры. „

При напорах более 35—40 >м и наличии скального основа-ния, например, на порожистых участках равнинных рек, как это имело место на Днепровской ГЭС, а также глубоко врезанных долинах на крупных сибирских реках (Иртыш, Ангара, Енисей, Зея, Бурея и др.) здание ГЭС размещают за бетонной плотиной так, чтобы оно практически не воспринимало напора (см. 1.4).

„ ,_„„Такие приплотинные здания ГЭС (рис. 2) строят при напорах

до 200—250 м, например, на Саяно-Шушенской 1ЭС Я = 220 м [2].

Если по геологическим или экономическим условиям пред-почтительнее строительство плотины из местных материалов, то здание станции обычно размещают па берегу реки (Чар- вакокая и Нурекокая ГЭС) или внутри скального массива, т. е. в виде подземной выломки (строящаяся Рогунская ГЭС). Вода к их агрегатам подается по наземным или подземным водоводам.

. 8и

Схема создания напора «а этих ГЭС плотинная; а кон-струкция здания станции и его компоновка аналогичны дери-вационным установкам. Этот тип зданий ГЭС, как единственно приемлемый при напорах более 250—300 м, строят также в горных и предгорных условиях при меньших напорах тогда, когда он оказывается более экономичным, чем русловой и приплотинный типы зданий.

Рис. 2. Схема конструкции и компоновки приплотинного полуот-крытого типа здания ГЭС, примыкающего к станционной части бе-

тонной плотины1 —сороудерживающая решетка; 2 — паз ремонтного заграждения;3 — гидроподъемник; 4 — турбинный затвор; 5 — автодорога; 6 —

козловый монтажный кран; 7 — люки со съемными крышками

Для деривационных зданий ГЭС диапазон используемых пока напоров составляет примерно от 15—20 м до 1800 м. Напор они почти не воспринимают, поскольку вода к агрегатам подводится водоводами (рис. 3). Наиболее типичным является размещение зданий 'деривационной ГЭС у подножия берегового склона, по которому проложены водоводы, или непосредственно на берегу реки (см.,рис. 36).

■В определенных топографических условиях, при сравни-тельно небольших напорах, когда здание ГЭС их воспринимает (обычно до 35—40 м), оно может быть размещено не-посредственно в деривационном канале: в его начіале — го- 8

ЗаѵеЗЪ

ловная схема, в конце — концевая и где-то посередине — 'про-межуточная схема. В таких случаях, несмотря на деривационную схему создания напора, здание ГЭС воспринимает напор, а по компоновке и конструкции практически не отличается от здания руслового типа.

Рис. 3. Схема конструкции деривационного здания ГЭС с ковшовыми тур-бинами: а — полуостровное размещение вертикальных агрегатов и рамнаяконструкция машинного зала; б — горизонтальное размещение агрегатов

в машинном зале с балочным перекрытием1 — ковшовая турбина; 2 — подвесной гидрогенератор; 3 — транспортиров-

ка ротора с валом; 4 — шаровой или дисковый затвор; 5 — горизонталь-ный гидроагрегат; 6 — распределительный коллектор

Аналогичные три схемы мест размещения здания различают на деривационных подземных ГЭС, вода к агрегатам которых подается напорными водоводами, выполненным и внутри скального массива, — туннелями, шахтами, наклонными штольнями.

Климат. Влияние климатических условий сказывается на выборе типа здания ГЭС. В суровом климате, при прочных скальных породах, целесообразно применять подземное раз-мещение машинного зала, что имеет и некоторые другие преимуществе (см. 2.4).

Напротив, в условиях умеренного климата, при отсутствии сильных ветров, пыльных бурь и ливней, следует отказываться от сооружения полногабаритного шатра здания ГЭС (см. 4.1) и переходить при любых напорах к пониженному малогабаритному машинному залу полуоткрытого типа (ом. рис. 2). • . > у <

Отказ от сооружения шатра сокращает трудоемкие работы по его возведению и позволяет ввести агрегаты в экоплуа-

тацию .на несколько месяцев раньше, поэтому во всех случаях, когда позволяют климатические условия, следует применять полуоткрытый тип здания ГЭС.

В суровых климатических условиях приходится возводить не только полногабаритный машинный зал, но и закрытое щитовое помещение над водоприемной частью русловых зданий ГЭС (см. рис. 29).

Геологическое строение. Этот природный фактор оказы-вает большое влияние на выбор типа зданий ГЭС, поскольку некоторые их типы применяются лишь при наличии скальных грунтов, обладающих определенными геотехническими ха-рактеристиками. В частности, приплотииные здания ГЭС с бетонными плотинами могут быть построены лишь при скаль-ных грунтах с достаточным для обеспечения их устойчивости коэффициентом сдвига по основанию. Также только при на-личии скальных пород строятся подземные ГЭС.

Русловые здания ГЭС можно строить практически при любых грунтах, но восприятие ими напора в условиях слабых пород для обеспечения устойчивости требует увеличения их массивности, что неизбежно сказывается на конструкциии компоновке здания станции.

Наземные здания деривационных ГЭС могут также строиться при любых грунтах, поскольку напора почти не воспринимают и, следовательно, геологическое строение для данного типа играет меньшую роль.

Водный режим. Естественный гидрологический режим реки оказывается в основном на строительном периоде, но в отдельных случаях может повлиять и на выбор типа здания. Например, трудности пропуска строительных расходов при стесненном перемычками русле реки, в случае равноценности по другим показателям, могут определить предпочтительность строительства деривационного здания станции вместо руслового.

Для обоснованного выбора типа здания ГЭС большое значение имеет водный режим водотока в зарегулированном состоянии. При этом одним из решающих показателей является напор, определенный на оонове водно-энергетических расчетов. В условиях равнинных рек с большими паводковыми расходами воды довольно целесообразно вместо обычного руслового типа здания построить водосливное или совмещенное здание станции (юм. 2.2 и 2.3).

Наглядными примерами в этом отношении служат каскады ГЭС на реках Волге и Днепре, где построены Шекснин- ская (Череповецкая), Киевская и Каневская ГЭС водосливного типа, а также Чебоксарская, Саратовская, Волжская ГЭС имени В. И. Ленина и XXII съезда КПСС, Каховская

10 ЗаѵеЗЬ

на Днепре—совмещенного типа. Параметры и описание этик и других подобных ГЭС специальных типов приведены в [8 и 9].

Строительству низко-напорных ГЭС водосливного типа с горизонтальными агрегатами на равнинных реках, как правило, сопутствует полный отказ от строительства водосливной плотины, поскольку большая часть паводкового расхода пропускается через поверхностные водосливы здания станции (ем. рис. 20). Такой отказ возможен и при строительстве совмещенных ГЭС на реках с высокой зарегулированностью стока. Примером служит Иркутская ГЭС, построенная в верховьях реки Ангары вблизи озера Байкал.

Водосливные здания ГЭС с вертикальными агрегатами при сравнительно высоких напорах целесообразно строить в условиях узіких каньонообразных ущелий, когда места для размещения станции и водосливной плотины не хватает. Еще более эффективно строительство в подобных случаях встроен- н о-водосливных зданий ГЭС (ом. рис. 22). Необходимость разрешения этих вопросов таким путем проявляется особенно ярко при больших паводковых расходах и узких створах.

Прочие факторы. К числу других факторов, прямо не свя-занных с .природными условиями, но оказывающих влияние на выбор типа здания ГЭС, в первую очередь относятся тип и размеры устанавливаемых турбин.

При низких напорах на русловых зданиях ГЭС можно применять как вертикальные поворотно-лопастные (ПЛ) тур-бины, устанавливаемые в бетонных спиральных камерах с отводом воды изогнутыми отсасывающими трубами с коленом, так и горизонтальные капсульные агрегаты (ГКА) с конической турбинной камерой и прямоосной отсасывающей трубой (рис. 4). Эти агрегаты обладают на 20—30% большей пропускной способностью и более высоким уровнем средне- эксплуатационнош КПД, но отличаются и большей удельной стоимостью вследствие их сложности, поэтому выбирают аг-регаты и тип здания ГЭС путем технико-экономического со-поставления вариантов.

Однако установка в последние десятилетия на ниэкона- порных ГЭС ГКА вместо вертикальных агрегатов явно имеет место, что наглядно видно на примерах освоения каскадов ГЭС на таких реках Европы, ,каік Рейн, Рона и Дунай*.

При этом нужно учитывать, что ГКА освоены при диаметре рабочего колеса /)і = 7,5—8,5 м, в перспективе же намечается его увеличение до 9—10 м. Поэтому при сопо-

* Васильев Ю. С., Претро Г. А. // Энергохозяйство за рубежом: Каскад на р. Рейне. 1987. № 2; Каскад на р. Роне. 1987. № 5; Каскад на р. Дунае. 1987. № 4.

11

ставлении с вертикальными агрегатами, имеющими большийдиаметр турбин (дао 10,5—11,2 м), число ГКА придется уве-личивать, что приводит к относительному удорожанию гидро-электросилового оборудования.

В зданиях пршілотивных ГЭС в подавляющем числе слу-чаев устанавливают радиально-осевые (РО) турбины, диа-метр которых на ряде установок достиг почти 10 м. В связи

Рис. 4. Русловое полуоткрытое здание ГЭС Иффецхейм в ФРГ ( И = 12 м;<2Т = 275 м3/с; В \ = 5,6 м; п = 100 об/мин; УѴу = 4 X 25 МВт)

/ — горизонтальный капсульный агрегат; 2 — паз турбинного затвора; 3 —сороудерживающая решетка; 4 — съемная крышка над люком; 5 —мон-

тажный козловый кран; 6 — мост транзитной автодороги

с продвижением ПЛ турбин в сторону, больших напоров их стали применять и на приплотшгных ГЭС. Характерно, что на Днепрогэс-І установлены РО турбины, а на Днепрогэс-11 — ПЛ турбины. Более широко стали применять и диагональные турбины (ПЛД). Крупнейшие в мире турбины этого типа установлены на піриплотинной Зейской ГЭС {2; 3, т. 2].

Что касается зданий деривационных ГЭС, то в них могут быть установлены турбины любых типов, в частности ковшо-вые вертикального или горизонтального исполнения, для ко-торых' характерно отсутствие спиральной камеры и отсасы-вающей трубы, что предопределяет более простую, чем при реактивных турбинах, но специфическую конструкцию и ком-поновку здания станции (см. рис. 3).

Таким образом, выбор типа'здания ГЭС оказывается тесно связанным с видом устанавливаемых турбин, расположением их оси и размерами, которые на малых ГЭС могут даже предопределить тип здания станции.

•12ЗаѵеЗІс

1.3. Русловой тип зданий станций

Конструкция и компановка зданий русловых ГЭС, вос-принимающих напор, в большой .степени зависят от геологи-ческих условий и отличаются тем, что водоприемные устрой-ства являются единым целым со зданием станции. В результате этого под всем зданием предусматривается устройство общей фундаментной плиты, имеющей при скальном основании минимальную толщину (1—2 м) и, как правило, разные отметки подошвы, т. е. ломаное очертание (рис. 5).

Рис. 5. Русловое здание ГЭС Ферлах Мария в Австрии на скальном осно-вании (Я = 20,8 м; <2Т = 210 мус; = 5,1 м; п = 125 об/мин; Яу =

= 2 X 37,5 МВт)1 — паз турбинного затвора; 2 — сороудерживающая решетка; 3 — козло-вый кран; 4 — служебно-производственные помещения; 5 — ремонтное за-

граждение отсасывающей трубы

Напротив, при слабых грунтах подошву фундаментной плиты стремятся делать на одной отметке (см. рис. 1). Таким образом с верховой стороны под водоприемной частью здания плита получается максимальной толщины, достигающей 10—12 м (при прочных мягких и полу скальных грунтах—4—6 м). ,

Русловые ГЭС оборудуются почти исключительно верти-кальными ПЛ турбинами в бетонных спиральных камерах таврового сечения и обычно зонтичными гидрогенераторами с опарой на . крышке турбины (РО турбины установлены на Волховской ГЭС)... На нескольких русловых и водосливных

13:

. 8и

ГЭС, оборудованных ГіКА с ПЛ турбинами, сделаны конические турбинные камеры (см. рис. 4 и 20).

• При установке вертикальных ПЛ турбин или ГКА применяют соответственно изогнутые с коленом или прямоосные го-ризонтальные отсасывающие трубы, что весьма существенно влияет на .конструкцию и компоновку нижней массивной части и габариты агрегатного блока (юм. 3.5).

Рис. 6. Русловое здание ГЭС на полускальном основании Промиссау вБразилии (Я = 28 м; <2Т = 450 м3/с; й \ = 7,4 м; Яу = 3 X 90 МВт)

/ — поворотно-лопастная турбина; 2 — сороудерживающая решетка; 3 — козловый кран; 4 — лоток для сора; 5 — автодорожный мост; 6 — мостовой монтажный кран; 7 —зонтичный «утопленный» гидрогенератор; 8 — повышающий трансформатор; 9 — гидроподъемник аварийного затвора в

отсасывающих трубах

В бычках водоприемной части делают два или три верти- у кальных паза для аварийно-ремонтных затворов и очищаемых сороудерживающих решеток, скорость на которых следует всемерно ограничивать, чтобы она не превышала 1,5 м/с в особо трудных условиях (см. 3.3).

Для увеличения площади решетки за рубежам ее часто делают наклонной и устанавливают перед затворами у лицевой грани водоприемника (см. рис. 5) либо внутри его (рис. 6).

На засоренных реках первым по течению делают паз для решетки, а затем—для ремонтного и ооновного рабочего затворов. В обычных же случаях первым делают паз для ремонтного затвора или шандорного заграждения.

14

8аѵе8Ъ

В целях сокращения ширины здания ГЭС, особенно при скальном, а иногда и .при полуопальном основании, устраивают один совмещенный паз для ремонтного затвора и ре- , щетки (рис. 6). При мягких грунтах, когда для устойчивости здания ГЭС и выравнивания напряжений в основании экономить на ширине .здания нет смысла, исходя из удобств эксплуатации целесообразно делать три паза (ом. рис. 1).

Над водоприемной частью устраивают щитовое отделение, оборудованное козловым (изредка полукозловым) краном, а в суровых климатических условиях делают закрытое щитовое помещение, обслуживаемое мостовым краном (см.рис. 29).

С низовой стороны над отсасывающими трубами преду-сматривают помещения, используемые, в частности, для элек-трической части, так как на перекрытии у низовои стены машинного зала находится наиболее целесообразное место для установки главных повышающих трансформаторов^. Рядом производят их прокатку, а в случае недостаточной ширины используют площадку, по которой перемещается козловый кран, обслуживающий ремонтные заграждения отсасывающих труб (ом. рис. 1). В определенных случаях предпочитают установку мостовых кранов вместо козловых или полукозловых (см. рис. 5 и 6).

Установка с низовой стороны быстродействующих затворов, пазы которых прорезают выходные диффузоры отсасывающих труб, как это было осуществлено, например, на Горьковской и Павловской ГЭС водосливного типа, себя не оправдала и больше не применяется. Пример такого решения за рубежом показан на рис. 6.

На рис. 6 видно, что с низовой стороны в пристройке к машинному залу размещаются многочисленные служебно- производственные помещения, в частности для электрических устройств, над которыми на верхнем перекрытии установлены главные повышающие трансформаторы. Очевидно, что при такой компоновке доставить их на монтажную площадку для ремонта очень трудно вследствие большой разницы вотметках.

Наиболее целесообразна установка трансформаторов на одной отметке с полом машинного зала, как это сделано на ГЭС, показанной на рис. 5. На этой ГЭС, в отличие от предыдущего примера, помещения с низовой стороны сделаны в минимально необходимых размерах только под местом уста- вовки трансформаторов.

Крупнейшими в мире ГЭС руслового типа являются: Джердап-Железные ворота на р. Дунае (Югославия — Ру-

15

мыния) — 12X175 МВт*; Ясирета на р. Паране (Бразилия — Парагвай)—'20Х 135 МВт**; Джон Дэй на р. Колумбии (США) — 20 X 155 МВт***.

При наличии преимуществ вместо обычных русловых зда-ний ГЭС может быть выбран бычковый, совмещенный или низконапорный водосливной вариант здания станции (см. 2.2 и 2.3).

В СССР к числу крупнейших русловых ГЭС, одновременно являющихся совмещенными, относятся Волжская имени XXII съезда КПСС — 22x115 МВт и Волжская имени В. И. Ленина — 20 X 115 МВт.

1.4. Приплотинный тип зданий станций:; . 1 { « у» . ;^Ь;• ' • .

Основной отличительной особенностью этого тина является то, что здание ГЭС находится за станционной частью бетонной плотины, построенной на скале, и напор почти не вос-принимает, а вода к турбинам подводится водоводами, про-ложенными в теле плотины или по низовой ее грани (напор воспринимается только по сечению этих водоводов), у лицевой грани станционной части плотины, иначе называемой плотинным водоприемником, обычно круглые водоводы рас-ширяются и имеют прямоугольное сечение.

Сначала устанавливают очищаемую с помощью соответ-ствующих механизмов сор ©удерживающую решетку, скорость воды на которой следует ограничивать 1,0—1,2 м/с. Очистку производят грейфером или граблями с помощью козлового крана, а в необходимых случаях применяют специальную сороочистительную машину (рис. 7).

В данном случае на крупнейшей в мире ГЭС Итайпу на р. Паране мощностью 12,6 ГВт станционная часть плотины выполнена в виде контрфорсной конструкции, как и на Зейской ГЭС.

*

На крупнейшей в СССР Саяно-Шушенской ГЭС мощностью 10X640 МВт****, осуществлен другой облегченный арочно-

гравитационный тип, а на Чиркейской ГЭС — арочный [2]. На всех этих и на Красноярской ГЭС применена выносная,

усиленная сталежелезобетонной оболочкой, конструкция

* Васильев Ю. С., Претро Г. А. Каскад ГЭС на р. Дунае // Энер-гохозяйство за рубежом. 1987. № 4.

** Васильев Ю. С., Претро Г. А. Крупнейшие ГЭС каскадов на р. Паране // Энергохозяйство за рубежом. 1988. № 2.

*** Васильев Ю. С., Претро Г. А. Каскад ГЭС на р. Колумбии в США // Энергохозяйство за рубежом. 1987. № 3.

**** Намечается перемаркировка агрегатов с увеличением их мощности до 720 МВт.16

турбинных трубопроводов, проложенных по низовой грани плотины.

На большинстве остальных приплотинных ГЭС нашей страны станционные части плотин сделаны массивными гра-витационного типа. Примерами такого решения служат и еще две крупнейшие зарубежные лриплотинные ГЭС, а именно Гури и Грзнд Кули.

п = 92,3 об/мин; = 18 X 700 МВт)1 — температурно-деформационные швы контрфорсной станционной части плотины; 2 — сороудерживающая решетка; 3 — паз ремонтного затвора; 4 — сороочистительная машина; 5 —козловый кран с консолью; б —паз турбинного затвора; 7 — выносной трубопровод 0 10,5 м; 8 — машинный зал с основным и вспомогательным мостовыми кранами

ГЭС Гури строилась на р. Карони в две очереди так, что сначала была возведена нижняя, наиболее широкая и массивная часть профиля станционной плотины с заделанными в нее турбинными трубопроводами (рис. 8). Мощность первой очереди составляла 3 ГВт в 10 агрегатах*. Затем соот-ветствующую верхнюю часть профиля плотины нарастили на высоту 52 м и установили еще 10 агрегатов с уникальными, пока крупнейшими в мире агрегатами мощностью по 730 МВт,

* Претро Г. А. ГЭС Гури (Венесуэла) // Энергохозяйство за рубежом. 1988. № 6.

2 17

I

что (Позволило довести установленную мощность до 10,3 ГВт,, уступающую только общей мощности ГЭС Итайпу.

Иной принцип поэтапного строительства с вводом агрегатов различной мощности в несколько очередей реализован на ГЭС Грэнд Кули. Сначала на полную высоту была возведена плотина с двумя зданиями станций, в каждом из которых установлено по 9 агрегатов (рис. 9). Спустя 30 35 лет

Рис. 8. Приплотинная ГЭС Гури-ІІ в Венесуэле (Я = 146 м; Г>і = 7,2 м; п = 112,5 об/мин;

Яу = 10 X 730 МВт)/— дренажные скважины; 2 — цементационная завеса; 3 — водоприемные устройства;4 — паз плоского затвора; 5 — контур пер-вичного профиля станционной части плотины; б —здание станции; 7 —мостовые краны

2X750 т

была разобрана часть глухой плотины в правобережном при-мыкании и под острым углам к потоку построено навое здание, где установлено пока 6 сверхмощных агрегатов 3X600 МВт и 3X700 МВт. Таким путем установленная мощность достигла 6,2 ГВт, которую намечается в перспективе увеличить до 10 ГВт*.

На ГЭС Грэнд Кули, как и на многих других пришютин- ных зарубежных установках, в отличие от предыдущих примеров применена стационарная неочищаемая сороудержи- вающая решетка так называемого корзиночного типа, которая выносится за лицевую грань плотины и представляет собой железобетонную конструкцию. Во избежание засорения скорость движения воды на ней не должна превышать 0,4—0,5 м/с (см. рис. 9 и 10).

* Васильев Ю. С., Претро Г. А. Каскад ГЭС на р. Колумбии в. США II Энергохозяйство за рубежом. 1987. № 3.

18іЗаѵеЗі:

Варианты числа турбинных водоводов, а также сопряжения их с водозаборными отверстиями и спиральными камерами рассмотрены ниже, в 3.3, и показаны на рис. 30.

Быстродействующие, почти всегда плоские, затворы (теперь, как правило, с гидроподъемниками, а раньше применялись лебедки) размещают с верховой стороны водоводов обычно в пределах оголовка станционной части плотины.

Рис. 9. Приплотинная ГЭС Грэнд Кули-І в США с заделанными турбин-ными водоводами (Я = 108 м; С?т р= 160 м3/с; Я, = 5,1 м; п = 150. об/мин;

Яу = 18 X 125 МВт)1 — выносная неочищаемая сороудерживающая решетка; 2 — аэрационная

труба 0 80 см; 3 — машинный зал с эркером; 4 —дисковый затвор

На приплотинных ГЭС устанавливают почти исключительно вертикальные агрегаты с РО турбинами, изредка с другими их типами в металлических спиральных камерах круглого сечения и подвесные гидрогенераторы, а при большой их мощности—зонтичные (Красноярская, Саяно-Шушенская ГЭС и др.). Установка вертикальных агрегатов требует применения изогнутых отсасывающих труб с коленом, над которыми обычно размещаются производственные помещения.

Главные повышающие трансформаторы большей частью устанавливают на площадке между низовой гранью плотины и верхней стенкой машинного зала (см. рис. 9). Под перекрытием, образующим эту площадку, размещают один-два, 2* 19

а на мощных ГЭС несколько этажей для устройств электри-ческой части и другого назначения.

Иногда предпочитают компоновку, аналогичную русловым зданиям ГЭС, с установкой трансформаторов у низовой стены машинного зала, как на Шульбинокой ГЭС [3, т. 2], а также на ГЭС Гури, где предусмотрено большое количество помещений е низовой стороны (см. рис. 8).

Сравнительно .небольшие напоры предопределяют целе-сообразность установки ПЛ турбин и на лриилотинных ГЭС, особенно при больших колебаниях напоров, вызванных глубокой сработкой водохранилища, или значительными изме-

±1И,25 ' >

.3

Рис. ІО. Низконапорная приплотинная ГЭС Укай в Индии с ПЛ турби-нами (Я = 57 м; Яу = 4 X 75 МВт)

1 — ПЛ турбина; 2 — выносная сороудерживающая неочищаемая решетка;3 --паз затвора; 4 — ЛЭП; 5-повышающий трансформатор

нениши уровней воды в нижнем бьефе в узких долинах (либо совокупностью этих обстоятельств). В связи с подоб-ными .причинами на Зейской ГЭС установлены диагональныетурбины ПЛД.

В определенных топографических условиях и при больших заглублениях рабочих колес турбин этих типов размещение здания станции непосредственно у низовой грани плотины может оказаться затруднительным или нецелесообразным (рис. 10).

В таких случаях плотинный водоприемник оказывается самостоятельным сооружением, удаленным от здания станции, и весь .комплекс сооружений внешне становится похожим на низко напорные деривационные установки с отдельно размещенным напорным бассейном и короткими наземными водоводами (ом. рис. И). Общим признаком является то, что

20 XЗаѵеЗЬ

здания станции в обоих случаях напор воспринимают только по сечению трубопроводов, подводящих воду к турбинам.

При наличии соответствующих преимуществ вместо обыч-ного приллотинного здания ГЭС может быть принят водо-сливной, встроенный или вотроенно^водосливной вариант конструкции здания (ом. 2.3).

1.5. Деривационный тип зданий станцийШирокий диапазон напоров, создаваемый деривациями

(почти до 1800 м), предопределяет то, что здания ГЭС обо-рудуются турбинами практически любого типа. Но наиболь-

Рис. 11. Низконапорная деривационная ГЭС Сонг.Лонлоу в Камеруне( Н = 46 м; = 4 X 48 МВт)

1 — сороудерживающая решетка; 2 — паз ремонтного заграждения; 3 — гидроподъемник турбинного затвора; 4 —г наземный стальной трубопровод

шее распространение имеют все же РО турбины, установленные в спиральных турбинных камерах, с отводом воды изогнутыми отсасывающими трубами. Такое низіконапорное здание станции с короткими наземными водоводами показано на рис. 11.

Водоприемные устройства деривационных ГЭС находятся сравнительно вдалеке от здания станции, поскольку их роль при довольно небольших напорах возлагается на напорные бассейны, находящиеся в конце безнапорной деривации, или на глубинные водоприемники в начале напорной деривации.

Водоводы могут быть подземными и наземными, а здания ГЭС наземными, подземными или полуподзѳмными (<см. 2.4). Это предопределяет возможность осуществления различных ' вариантов в зависимости от местных природных условий, в первую очередь топографических и геологических, поскольку подземные сооружения требуют наличия достаточно прочных скальных пород.

21

Наземные стальные трубопроводы, диаметром до 8 м, в необходимых случаях усиливают железобетонной оболочной (см. рис. 86) или на концевых участках у здания станции применяют засыпку (рис. 12). В целях экономии следует всемерно применять железобетонные водоводы, как это сделано на ГЭС Солиньяк, на которой они засыпаны на всем протяжении (см. ,рис. 27).

Рис. 12. Средненапорная Зеленчукская ГЭСс РО турбинами (Я = 241 м; (2Т = 38 м3/с;

Я, = 2,24 м; п = 428 об/мин; Яу = 4 XX 80 МВт)

/ — шаровой затвор; 2 — производственно-служебные помещения; 3 — турбинный этаж;4 — козловый кран ремонтного заграждения

отсасывающих труб

При устзновіке реактивных турбин в зависимости от напора применяют бетонные спиральные камеры таврового сечения (ПЛ турбины, изредка РО) или металлические круглого сечения (РО турбины, изредка ПЛ). Отсасывающие трубы, обычно изогнутые с коленом, при больших напорах и 6і< < 2,5 м целесообразно заменять на прямые конические, что упрощает конструкцию нижней массивной части здания ГЭС.

При сравнительно небольших напорах, когда установлены ПЛ турбины, с ними на общем валу устанавливают зонтичные гидрогенераторы, «утопленные» под полом машинного зала, над которым находятся только возбудители, иногща частично верхняя крестовина (см. рис. 11 и 12). Если > > 4,5—5,0 м, то следует применить опору на крышке турбины, как более рациональную конструкцию.

22

8аѵе8Ъ

Однако для деривационных ГЭС характерной является установка подвесных гидрогенераторов с тем большим отно-шением высоты к диаметру, чем больше частота вращения агрегатов. При большой частоте вращения эти величины ста-новятся соизмеримыми, в связи с чем оказывается рацио- нальной островная (рис. 13) или полуостровная (см. рис. 3, а) компоновка гидрогенераторов.

Рис 13. Высоконапорная ГЭС Чивор в Колумбии с ковшовыми турбинами ( Н = 741 м; <ЭТ == 19,1 м3/с; Ді = 2,36 м; п =

= 450 об/мин; Му = 8 X 125 МВт)I — ковшовая турбина; 2 — шаровой затвор; 3 — распредели-тельный коллектор; 4 — щиты управления; 5 — гидрогенератор подвесного типа; 6 — шинопроводы генераторного напряжения;

7 — повышающий трансформатор; 8 — ремонтный затвор

Что касается конструкции и компоновки здаіний дерива-ционных станций, то при скальных основаниях они практически не отличаются от эдакий приплотинных ГЭС (это наглядно видно из сопоставления рис. 11 и 10).

При полускальных и мягких грунтах несколько увеличи-вается толщина фундаментной плиты, но, конечно, не в такой

степени, -как на русловых, воспринимающих напор ГЭС, по-скольку в данном случае здание станции воспринимает напор только по сечению турбинных трубопроводов.

Удешевление здания деривационных ГЭС достигается благодаря тому, что они напора почти не воспринимают, а поэтому почти при любых геологических условиях здание может выполняться с минимально необходимым объемам бетона, т. е. из возможно более тонких немассивных элементов.

Исключение составляют здания низконапорных (до 35— 40 м) деривационных ГЭС, размещенных на мягких грунтах непосредственно в канале, т. е. воспринимающих напор. В таких случаях, главным образом за счет нижней массивной части, необходимо создать конструкцию, устойчивую против сдвига по основанию. При скальных прунтах в аналогичных условиях устойчивость здания обеспечивается без затруднений, в частности, за счет упора в основание приподнятых диффузоров отсасывающих труб на угол до 12°.

В благоприятных климатических условиях в целях экономии целесообразен отказ от строительства полногабаритного шатра машинного зала и переход к облегченным конструкциям (ом. 2.5 и 4.1).

Специфическими особенностяіми конструкции и компоновки отличаются здания высоконапорных ГЭС, оборудованные вертикальными или горизонтальными ковшовыми турбинами (см. рис. 3 и 13). В целом конструкция таких зданий станций упрощается, поскольку проточный тракт у турбин отсутствует, а отвод воды, сходящий с рабочих колес, осуществляется в условиях ее безнапорного движения с помощью канала или при малых расходах латка.

Агрегаты с горизонтальными турбинами устанавливают поперек машинного зала, если они не слишком длинные, либо вдоль зала, что особенно характерно для подземных ГЭС, так как это позволяет существенно уменьшить пролет скальной выломки для машинного зала. На многоагрегатных обычных ГЭС с крупными агрегатами также следует устанавливать агрегаты вдоль машинного зала.

Места установки повышающих трансформаторов на дери-вационных ГЭС весьма разнообразны. При сравнительно длинных отсасывающих трубах их размещение целесообразно осуществлять аналогично русловым зданиям ГЭС, т. е. с низовой стороны (см. рис. 11 и 25). При устройстве мощных анкерных опор непосредственно у здания ГЭС трансформаторы могут быть установлены на перекрытиях, устроенных между анкерными опорами, т. е. с верховой стороны (с учетом путей прокатки, как показано на рис. 27 и 36).

2* .

На ГЭС сравнительно небольшой мощности и особенно тогда, когда предусмотрена схема электрических соединений «укрупненный блок», т. е. работа 2 — 3 агрегатов на один трансформатор, их .можно устанавливать вне здания станции, что упрощает конструкцию и компоновку и уменьшает затраты на его сооружение (см. рис. 13).

Увеличение пролетов машинных залов, а значит и монтажных кранов, т. е. в целом удорожание здания ГЭС, проявляется в тех случаях, когда при напорах более 200—250 м принимают решение установить предтурбинные затворы шарового или дискового типа непосредственно в пределах здания станции. Эти затворы устанавливают и ремонтируют с помощью основных монтажных кранов через люки, предусмотренные в полу машинного зала и турбинного этажа (см. рис. 12 и 13).

Об особенностях компоновки и конструкции деривационных ГЭС говорится в 3.3.

Глава 2

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТИПЫ ЗДАНИЙ ГЭС

2.1. Области примененияСпециальные типы зданий ГЭС отличаются от рассмот-

ренных выше обычных установок какими-либо специфиче-скими особенностями конструкции и компоновки; благодаряустройству поверхностных или заглубленных отверстий дляпропуска паводковых расходов воды используются в качествеводосборных сооружений; имеют особую конструкцию ма-шинного зала, размещенного в теле бетонной плотины илив массиве скальных пород; строятся с машинным залом об-легченной конструкции вплоть до открытой установки агре-гатов, защищенных от атмосферных воздействий колпаками,и т. п.

Подробно эти типы рассмотрены в [8], а примеры из оте-чественной и зарубежной практики гидроэнергостроительстваданы в [9]. В настоящем пособии имеется возможность при-вести лишь краткие сведения о них с характерными приме-рами.

Некоторые специальные типы зданий могут быть построе-ны практически во всем диапазоне используемых на ГЭСнапорах вплоть до 1800 м (подземные и полуподземные,открытые и полуоткрытые), другие типы свойственны лишьопределенным, сравнительно узким интервалам напоров, прикоторых строятся русловые и приплотинные установки.

. Зи 25

В составе гидроузлов на равнинных реках вместо русловых зданий, т. е. при напорах до 35—40 м, в определенных условиях целесообразно строить совмещенные или водосливные ГЭС, для которых характерна установка ПЛ турбин. Применение этих типов позволяет в значительной мере сократить длину водосливной плотины, а иногда и полностью отказаться от ее сооружения, поскольку для пропуска паводковых расходов воды используется само здание (Иркутская, Киевская, Каневская и ряд других ГЭС). Альтернативными вариантами могут служить бычковые ГЭС (рис. 14), которые не получили пока распространения в СССР.

Рис. 14. Бычковая ГЭС полуоткрытого типа: а —поперечный разрез; б — план

/—расширенный бычок — агрегатный блок; 2 —пролеты водосливной плотины; 3 — монтажная

площадка

На приплотинных гидроузлах, строящихся в узких кань-онообразных долинах при напорах до 250 м, затруднения с размещением в створе сооружений здания станции и водосливной плотины могут быть успешно преодолены путем строительства водосливных и встроенно-водосливных установок, резко сокращающих фронт бетонных сооружений благодаря отказу от сооружения отдельного водосброса.

При строительстве деривационных ГЭС и наличии доста-точно прочных скальных пород часто оказывается целесооб-разным сооружение подземного машинного зала, особенно' в суровых климатических условиях. Иногда этот тип сочетается со строительством каменно-земляных плотин, поскольку водощриводящий тракт размещается на берегах (Рогунокая и Колымская ГЭС).26 ЗаѵебС,

В соответствующих случаях подземные ГЭС сочетаютсяс высокими бетонными плотинами, в частности арочными(Ингурская ГЭС). Такие .компоновки гидроузлов применяют-ся за рубежом и при сравнительно небольшой высоте плотин.

Переходными от обычных деривационных ГЭС к подзем-ным являются полуподземные установки, получившие болееширокие распространения при строительстве ГАЭС*, агрега-ты которых требуют больших заглублений под уровни ниж-него бьефа (ом. 2.4).

Как указывалось, строительство подземных и л олупод зем-ных установок может осуществляться при любых напорах.

В достаточно благоприятных климатических условиях су-щественную экономию дает отказ от строительства полнога-баритного закрытого шатра машинного зала путем примене-ния открытого или полуоткрытого, типов зданий станцийнезависимо от величины напора.

В определенных природных условиях целесообразнымоказывается строительство комбинированных установок спе-циальных типов, обладающих двумя или несколькими специ-фическими особенностями: бычково-совмещенных, совмещен-ных-пол у открытых, встроенно'водосливных, полуподземных-полуоткрытых и других смешанных типов [8].

2.2. Бычковый и совмещенный типыБычковые ГЭС. Агрегаты размещаются в расширенных

бычках — агрегатных блоках, между которыми находятся во-досливные пролеты (см. рис. 14). Размеры этих бычковопределяются необходимыми габаритами проточной частитурбин, обычно ПЛ типа в вертикальном или горизонталь-ном исполнении. В современных условиях наиболее рацио-нальной является установка ГКА, поскольку напоры набычковых ГЭС пока не превышали 20—25 м.

Вследствие чередования водосливных пролетов плотины содно агрегатным и блоками достигаются хорошие условия рас-текания и гашения энергии в нижнем бьефе, а также можетиметь место боковой эффект эжекции. Наличие водосливныхпролетов позволяет в случае необходимости осуществлятьпропуск льда и плавающего мусора. Основным недостаткомявляется сложность эксплуатации разобщенных между собойагрегатных блоков и удлинение всех коммуникаций, которыеприходится делать и в пределах водосливных пролетов.

Как правило, агрегатные блоки бычковых ГЭС имеютлюки со съемными крышками в верхнем перекрытии, через

* Претро Г. А. ГАЭС полуподземного типа // Энергохозяйство за ру-бежом. 1986. № 1.

. 2и 27

которые производится монтаж и ремонт агрегатов. Такое .ре-шение позволяет использовать козловые краны и для обслу-живания водосливных пролетов.

Экономия от применения комплекса сооружений бычковых ГЭС по сравнению с обычными русловыми гидроузлами . составляет 15—20%.

Наиболее крупной в мире является ГЭС Уэлс мощностью 10X85 МВт, через створ которой может быть пропущен расход воды до 33400 ім3/с [2, 8].

В СССР на р. Куре в г. Тбилиси построена небольшая Ортачальская ГЭС, на которой сначала были установлены горизонтальные полу прямоточные агрегаты [1], замененные затем на вертикальные с ПЛ турбинами. Причиной замены явилась недооценка трудностей работы апрѳгатов в воде с большим количеством наносов.

Совмещенные ГЭС. Водосборные напорные или безна-порные галереи размещают в нижней массивной части здания станции между спиральной камерой и отсасывающей трубой вертикальных агрегатов либо между турбиной и генератором.

Более совершенным, имеющим ряд преимуществ, в частности за счет пропуска расходов в строительный период, является вариант с донными напорными галереями (рис. 15).

При устройстве донных напорных водосбросов в пределах нижней массивной части здания ГЭС различают три варианта:

с одной галереей на Чебоксарской [3, т. 2] и Нижне-Камской ГЭС (рис. 16);

с двумя галереями на -Волжских ГЭС имени Ленина и XXII съезда КПСС [4], а также на Саратовской ГЭС [2]

(рис. 17);с тремя галереями на Новосибирской [8] и Каховской ГЭС [4]

(рис. .18).Основным недостатком варианта с двумя галереями при угле

охвата спиральной камеры 135° является уменьшение КПД турбин на 0,5—1%- В то же время благодаря симметричным галереям заметно упрощается изготовление одинаковых армокаркаеов и опалубки. Поэтому выбору оптималь-. ного варианта числа водосбросных галерей и, конечно, их пропускной способности необходимо уделять серьезное внимание.

Практика проектирования и строительства совмещенных ГЭС показывает, что отношение расходов воды водосбросов и турбин не следует назначать слишком большим, чтобы не ухудшать режима потока в нижнем бьефе. Обычно это отно-

28 8аѵе6Ь

Рис. 15. Вилюйская ГЭС-III совмещенного типа 1 — ремонтный затвор донного водосброса; 2 — сороудерживающая решетка; 3 — паз турбинного затвора; 4 — гидроподъемник; 5 — основной затвор водосброса; 6 — ремонтный затвор отсасывающей

трубы

Рис. 16. План агрегатного блока совмещенной ГЭСс одной водосбросной галереей и углом охвата спи-

рали а0 = 210°1 — паз ремонтного затвора водосброса; 2 — очертание нижнего конуса отсасывающей трубы, уменьшающего площадь галереи; 3 — паз основного затвора водосброса; 4 — пазы ремонтных затворов отсасывающих труб

. Зи

-30

Рис. 17. План агрегатного блока совмещенной ГЭС с двумя симметричными галереями и углом охвата спирали а 0 = 135°

1 — пазы ремонтных затворов водосброса; 2 — пазы турбин-ных затворов; 3—пазы основных затворов водосбросов;

4 — пазы ремонтных затворов отсасывающих труб

Рис. 18. Разрез по оси агрегатногоблока совмещенной ГЭС с тремя водо-сбросными галереями и углом охвата

спирали а 0 =± 180°1 — бычки отсасывающей трубы; 2 —контур выходного сечения отсасываю-

щей трубы; 3 — водосбросные галереи;4 — ПЛ турбина

8аѵе31і 1<І.

шение составляет 1—2 и как исключение при соответствующем обосновании — до 2,5—3.

На Дубоссарской ГЭС, где так же, как и на Иркутской ГЭС, сделаны две безнапорные водосбросные галереи при угле охвата спиральной камеры «192°, указанное отношение составило 6,3 [8]. Это привело к весьма неблагоприятному режиму сопряжения потоков и исключило возможность получения эффекта эжекции.

Обычно при соответствующим образом подобранном вы-сотном положении выходных отверстий водосбросов эффект эжекции может восстановить напор на 10—15%.

Основные затворы, как правило, плоского типа, устанав-ливаются при напорных водосбросах с низовой стороны, а при безнапорных —с верховой стороны галерей.

Крупнейшими в мире совмещенными зданиями станций являются Волжские ГЭС в составе Куйбышевского и -Волго-градского гидроузлов, мощностью соответственно 2,3 и 2,5 ГВт.

Основное преимущество совмещенных ГЭС — сокращение фронта бетонных сооружений, которое позволяет:

отказаться от перемычек второй очереди;упростить условия обеспечения временного судоходства в

строительный период;разместить иногда вое или большинство бетонных соору-

жений на более -прочных скальных породах, если кровля их погружается к противоположному берегу.

Все это позволяет уменьшить общий объем бетона по гидроузлу и получить существенную экономию затрат. Кроме того, определенные выгоды дает использование эффекта эжекции.

Вместе с тем, совмещенное здание станции вследствие большей сложности конструкции, дополнительных затворов и грузоподъемных механизмов, устройства водосбросных галерей требует больших затрат по сравнению с несовмещенным вариантом (примерно на 20% ).

Условия эксплуатации рационально спроектированных совмещенных зданий ГЭС усложняются сравнительно не-значительно по сравнению с обычными русловыми зданиями станции. Экономия от применения совмещенных зданий ГЭС, например, на крупнейших Волжских установках, составляет 10—12%, -а при полном отказе от строительства водосливной плотины, как на Иркутской ГЭС,—15—20% стоимости гидроузла.

Особое место занимают высоконапорные совмещенные здания ГЭС в составе гидроузлов, построенных с каменно- земляными плотинами. Они отличаются тем, что вода к

31

турбинам подводится через ответвление от общего напорного туннеля, служащего водосбросом. Примерами являются построенная в Египте Асуанская ГЭС [8] и проектируемая ГЭС Котинго (рис. 19).

Рис. 19. .Высоконапорная совмещенная ГЭС Котинго в Брази-лии (Я = 125 м; Яу = 4 X 32 МВт)

1 — плоский затвор с гидроподъемником; 2 — донная водо-сбросная галерея; 3 — турбинный водовод — ответвление от подходного туннеля к спиральной камере; 4 — сегментный

затвор водосброса

2.3. Водосливный и встроенно-водосливный типыВодосливные ГЭС. Отличаются тем, что водосливная пло-

тина как отдельное сооружение в составе гидроузла отсутствует, а поверхностные водосливные пролеты, обычно с плоскими затворами, устраивают над горизонтальными: ('Киевская, Шекснинская, Каневская ГЭС) или вертикальными агрегатами .(Камская, Кайраккумская, Плявиньская,. Павловская и другие ГЭС).

На первых пяти и им подобных ГЭС в верхнем перекрытии малогабаритных машинных залов устроены люки со съемными крышками, через которые козловыми кранами производятся операции с агрегатами (рис. 20). Поскольку в паводок над крышами пропускается поток воды, это может привести к протечкам и является наиболее слабым местом данного варианта.

При относительно больших напорах (порядка 30—40 м), как на Ллявиньской и Павловской ГЭС [4], машинные залы обслуживаются внутренними мостовыми кранами и необхо-димость в люках отпадает, что существенно улучшает условия эксплуатации.

32

ЗаѵебЬ

тах ЮЬ, О

Наиболее крупной установкой водосливного типа в СССР является Днестровская ГЭС мощностью 6Х115 МВт с напором до '54,5 м [3, т. 2]. В Сирии с помощью СССР построена подобная ГЭС мощностью 8Х 100 МВт при напоре 52 м в составе Евфратского гидроузла. Водосливы на этой ГЭС оборудованы сегментными затворами размерами 15Х І5 м.

Кран і^/9.0- - -ьъЬ

нпу+из.оо

Рис. 20. Низконапорная Шекснинская ГЭС водосливного типа с капсульными агрегатами (#=11 м; <3Т = 220—229 м3/с; О, = 5,5 м; п =

= 93,7 об/мин; #у = 4 X 21 МВт)/ —паз турбинного затвора; 2 —паз решетки; 3 — паз затвора водосброса; 4 — люки со съемными крышками; 5, — автодорожный мост; б —паз

ремонтного заграждения; 7 — ГКА

Экономия в стоимости гидроузла при строительстве низ-конапорных водосливных станций с капсульными агрегатами на Киевской [4] и Каневской ГЭС (3, т. 2] по 'Сравнению с обычным русловым вариантом составила 15—20%.

Альтернативным вариантом для обычных зданий при- плотинных ГЭС могут служить высоконапорные водосливные установки, у которых перелив воды при пропуске паводковых расходов производится по усиленному верхнему перекрытию машинного зала или по отдельным лоткам-трамплинам, устроенным на крыше здания станции. Ряд интересных установок такого типа построен во Франции [8].

В мире наиболее крупной является ГЭС Каракайя мощностью 6X300 МВт, по усиленному верхнему перекрытию здания станции которой пропускаются в паводок расходы воды до 22 000 м3/с (рис. 21).

3. 8и

Встроенные ГЭС. При сооружении массивной гравита-ционной плотины высотой более 50—60 м машинный зал может быть 'размещен в ее теле в виде полости, внутри которой устанавливаются вертикальные агрегаты и обслуживающие их мостовые краны. Вода к агрегатам подводится шахтными (водоводами, размещенными параллельно лицевой грани плотины, и отводится изогнутыми удлиненными отсасывающими трубами [8].

1 — турбинный трубопровод; 2 — выносная сороудерживаю-щая решетка корзиночного типа; 3 — сегментный затвор водо-

сброса; 4 — мостовой монтажный кран; 5 — производственныепомещения; 6 — шаровой затвор

Полость для машинного зала и проточный тракт РО турбин вызывают сложное напряженное состояние тела плотины и усложняют укладку бетона, различного по своему составу. Эти два основных недостатка неоднократно служили причиной отказа от 'встроенного варианта (Бухтарминская, Красноярская, Братская ГЭС), который на крупных установках до сих пор не осуществлен.

Более рациональным является вариант с полостью для машинного зала в теле не глухой, а водосливной плотины, т. е. при сооружении комбинированного встроенно-водослив- ного типа здания ГЭС (рис. 22). Он особенно эффективен для применения в условиях узких каньонообраэных ущелий, 34

Заѵе

когда места для размещения водосливной плотины и отдельно от нее станционной части плотины не хватает.

Стесненные условия делают целесообразным также строительство приплотинных зданий ГЭС с двухрядным размещением агрегатов, что осуществлено на Чирке некой и

Рис. 22. Проект встроенно-водосливной ГЭС Фэн-тань в Китае с двухъярусным водосбросом

( И = 100 м; N у = 4 X ЮО МВт)1 — турбинный водовод; 2 — водозаборное отвер-стие водоприемника с решеткой; 3 — носки водо- ООЛАЛ3’ Р^итанного на пропуск расхода 32000 м3/с; 4 — паз ремонтного затвора отсасывающих труб

Токтогульской ГЭС [4, 8]. На последней под начальными участками турбинных трубопроводов сделано два -напорных водосброса, переходящих на крыше здания станции в лотки, т. е. эта установка одновременно относится к водосливному типу.

2.4. Подземный и полуподземный типы

Подземные ГЭС. Машинный зал выполняется в виде под-земной скальной выломки соответствующих габаритов, доста-точных для установки агрегатов, обслуживающих их мостовых кранов, а иногда и повышающих трансформаторов.

ісі. би

Трансформаторы можно размещать также в отдельной Скальной выломке, параллельной машинному залу, в нишах его продольных стен, в расширенной части транспортного тун- ( неля у монтажной площадки и т. д. [8]. Если машинный зал находится не на большой глубине по отношению к поверхности земли, то трансформаторы устанавливаются снаружи, как это сделано на большинстве отечественных подземных установок, в частности, на пока крупнейшей Ингурской ГЭС мощностью 5 X 260 МВт [Г; 3, т. 2].

Подвод воды к агрегатам производится напорными тунне-лями, разветвляющимися на подходе к зданию по числу аг-регатов, а отвод воды от них — сначала отсасывающими трубами, желательно суженными в плане [3, т. 1], а затем напорными или безнапорными туннелями.

Подземное размещение машинного зала в горных условиях обеспечивает защиту от таких неблагоприятных природных явлений, как ливневые и селевые потоки, оползни и камнепады, снежные лавины и т. п. Благодаря этому и другим факторам подземный вариант иногда может обеспечить не только .наиболее экономичное, но и единственно приемлемое решение, в частности по условиям гражданской обороны.

При современной высокой технике горнопроходческих работ ограничений для строительства мощных подземных ГЭС с очень крупными агрегатами не возникает. Например, на строящейся Рогунокой ГЭС намечается установка 6 агрегатов мощностью по 600 МВт [1; 3, т. 2].

Что касается диапазона напоров, при которых строятся под-земные установки, он очень обширен; от 20 м на Борисоглебской ГЭС почти до 1500 м на ряде ГЭС в Италии и Швейцарии. Такой широкий диапазон напоров предопределяет возможность установки любых типов турбин, но наиболее распространены РО турбины (рис. 23).

Широкому распространению подземных установок способ-ствуют как современные мощные средства механизации, так и необходимость обеспечения больших заглублений агрегатов на ГАЭС для их бескавитационной работы в насосном режиме (на 150—60 м и более), что трудно осуществить при наземной компоновке*.

Агрегаты с ковшовыми турбинами устанавливают как в горизонтальном, так и в вертикальном исполнении (рис. 24). Но наиболее крупные подземные ГЭС мира, находящиеся в Канаде, оборудованы РО турбинами: Черчилл Фолс ИХ Х475 МВт и Ла Гранд-Н 16X333 МВт, т. е. мощность каж-

* Претро Г. А. Типы агрегатов и компоновка подземных ГАЭС // Энергохозяйство за рубежом. 1986. № 2.

36 4

Заѵебі:

дой превышает 5 ГВт*. Общее число ГЭС и ГАЭС подземного типа превысило в мире 600.

Полуподземные ГЭС. В определенных условиях рельефа наиболее рациональным оказывается строительство полупод- земных зданий станций. К этому типу относятся ГЭС, у ко-

Рис. 23. Подземная ГЭС Эль Кахой в Гондурасе с РО турбинами (Я = 180 м; <ЭТ = 55 м3/с;В \ = 2,5 м; п = 375 об/мин; N у = 8 X 75 МВт)1 — спиральная камера РО турбины; 2 — шаровой затвор; 3 — помещение генераторных выводов и выключателей; 4 — повышающий трансформатор; 5 — высоковольтные выводы 230 кВ; б — вентиляционный тракт; 7 — декоративный метал-лический потолок: 8 — мостовой кран; 9 — слу-жебные помещения и электрические устройства;1 0 — кабельный коридор; 1 1 — тиристорный воз-будитель гидрогенератора • • ' /

торых -агрегаты полностью размещаются под уровнем плани-ровки пристанционной площадки, что достигается путем устройства общего сквозного машинного зала в виде траншеи либо отдельных шахт для установки одного-двух агрегатов.

Верхнее перекрытие машинного зала, в виде свода при скальных грунтах или в виде стропильной фермы при любых грунтах, может находиться на уровне поверхности земли, как на Вилюйской ГЭС в СССР [1,8].

* Васильев Ю. С., Претро Г. А. Гидроэнергетическое строительство в Канаде // Энергохозяйство за рубежом. 1988. № 4.

37

Ѵі 1-

'При относительно небольших заглублениях агрегатов надними строится полногабаритный машинный зал, в той илииной степени возвышающийся над поверхностью грунта(рис. 25). Данный пример показывает, как хорошо можетбыть использована несущая способность скальной породы.

Рис. 24. Высоконапорная подземная ГЭС Венаус вИталии с ковшовыми турбинами ( Н = 1360 м; <?т =

= 10,6 м3/с; п = 428 об/мин; УѴу = 2 X 112 МВт)

/ — ковшовая турбина; 2 —шаровые затворы; 3 — под-весной гидрогенератор с «островной» компоновкой; 4 —

вспомогательный мостовой кран; 5 — основной кран

В благоприятных климатических условиях и в целях эко-номии предпочитают устройство малогабаритного машинногозала полуоткрытого типа (см. 2.5). В таких случаях ГЭСотносится к.смешанному полуподземному-полуоткрытомутипуи обслуживается снаружи установленными козловыми илиполукозловыми кранами через люки в верхнем перекрытиисо съемными крышками (см. рис. 27).

В отличие от подземных полуподземные установки строяткак на скальных, так и на полускальных и даже мягкихгрунтах, что свойственно так называемым шахтным полупод-земным ГЭС, агрегаты которых размещают в цилиндрическихбетонных конструкциях в виде опускного колодца.

38

8аѵе8і ,и<і

)

Такие конструкции последнее время получают все большее распространение при строительстве ГАЭС*, агрегаты которых должны быть значительно заглублены под минимальные уровни нижнего бьефа для бескавитационных условий их работы в насосном режиме. При наземном расположении зданий станций это вызывает большие затраты.

Рис. 25. Полуподземная ГЭС Силеру в Индии (Я = 240 м; Яу == 6X100 МВт)

/ — шаровой затвор; 2 — турбинный этаж; 3 — служебно-производст-венные помещения; 4 — пол монтажной площадки; 5 — повышающий

трансформатор; 6 — паз ремонтного затвора

2.5. Открытый и полуоткрытый типыОткрытые ГЭС. В особо благоприятных климатических ус-

ловиях отказываются от сооружения шатра машинного зала и устанавливают агрегаты под съемными колпаками для защиты их от неблагоприятных атмосферных воздействий.

На таких ГЭС открытого типа монтаж и ремонт агрегатов производится козловыми или полукозловыми кранами при снятых колпаках. Наиболее распространенной при этом является «полуостровная» компоновка гидрогенераторов, как показано на рис. 26.

В данном случае открытая установка применена на типичной русловой ГЭС небольшого напора. Однако ограничения в отношении величины напора не имеют места, и откры-

* Претро Г. А. ГАЭС полуподземного типа // Энергохозяйство за рубежом. 1986. № 1.

. Зи39

тый тип зданий станций в соответствующих климатическихусловиях применяют также на п.риплотинных и деривацион-ных ГЭС независимо от их напора.

Переходными от обычных зданий станций с шатром коткрытым являются полуоткрытые установки и здания с об-легченным машинным залом ангарного типа, который обслу-живается козловыми кранами (см. 4,1).

Рис. 26. Русловая ГЭС Уиллер в США открытого типа ( Н = 16 м;С 2Х = 256 м3/с; й і = 6,7 м; п = 87,5 об/мин; N у = 8 X 32 МВт)

1 — сороудерживающая решетка; 2 — автодорожный мост; 3 — кол-пак, защищающий гидрогенератор; 4 — повышающий трансформатор;

5 — лаз в спиральную камеру; 6 — лаз в отсасывающую трубу

Полуоткрытые ГЭС. В благоприятных климатических ус-ловиях, в местности, где .нет сильных ливней, пыльных бурь и не слишком низкая температура, целесообразен отказ от строительства полногабаритного шатра здания ГЭС и переход к пониженному малогабаритному машинному залу полуоткрытого типа. В верхнем его перекрытии делают люки со съемными крышками, через которые установленными снаружи козловыми (ом. рис. 2) или пол у козл о в Ы'М и (рис. 27) кранами производят монтаж и ремонт агрегатов. При большом числе мощных агрегатов дополнительно устанавливают внутренний, мостовой кран небольшой грузоподъемности (30—50 т).40

8аѵе8Ъис1

Возможность строительствазданий станций полуоткрытого типа определяется только климатическими условиями данной местности и не зависит от напора, схема создания которого- может быть как плотинной, так и деривационной. Кроме этого, в соответствующих условиях пониженный малогабаритный машинный зал почти всегда «применяется на бычковых ГЭС, а иногда и на совмещенных, как, например, на Саратовской ГЭС {2, 8].

Рис. 27. Низконапорная деривационная ГЭС Салиньяк во Франции с по-ниженным машинным залом полуоткрытого типа (Я = 28 м; Яу =

= 2 X 35 МВт)1 — обратные засыпки; 2—автодорожный мост; 3 — гидроподъемник пло-ского затвора 7X7,5 м; 4 — ОРУ; 5 — полукозловый кран; 6 — люки со

съемными крышками

Отказ от устройства полногабаритного «шатра и переходк пониженному машинному залу позволяет получить сущест-венную экономию затрат, поскольку отпадает необходимостьвыполнения трудоемких работ, связанных с архитектурнымоформлением здания станции, а кубатура его резко сокра-щается. Однако основное преимущество такого решения за-ключается в том, что оно позволяет обеспечить на несколько-месяцев досрочный пуск агрегатов и получить дополнитель-ную выработку энергии. •'

Это становится возможным благодаря тому, что монтажкозловых кранов можно производить значительно раньше насравнително низких отметках в отличие от обычных мосто-вых кранов, которые можно использовать только после возве-дения каркаса полногабаритного машинного зала с подкра-новыми балками.

. Зи41,

Наиболее крупными установками полуоткрытого типа яв-ляются: в мире Илья-Солтейра на р. Паране в Бразилии мощностью 20ХТ60 МВт [2], а в СССР — Нурекская ГЭС на р. Вакше мощностью 9 X 300 МВт [3, т. 2].

Глава 3

КОНСТРУКЦИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ЧАСТЕЙ ЗДАНИЙ ГЭС

3.1. Фундаментная плитаНа соответствующим образом подготовленное основание >

укладывается фундаментная плита, в которую заделываются бычки, связанные поперечными бетонными элементами, что в делом создает пространственно жесткую и прочную массивную часть здания станции. ,

На русловых ГЭС, воспринимающих напор, при мягких грунтах устойчивость здания станции на сдвиг по основанию обеспечивается главным образом за счет нижней массивной части, в частности благодаря большой толщине фундаментной плиты. Для выравнивания напряжений в основании плиты с верховой стороны под водоприемной частью делают большей толщины, а с низовой под отсасывающей трубой— тоньше (см. рис. 1). -Подошву фундаментной плиты при этом следует всемерно стремится делать горизонтальной или в крайнем случае с пологими переходами, соответствующими углам внутреннего трения грунтов.

При полуокальных и скальных грунтах в целях экономии на объемах выемок, напротив, плиту делают примерно одинаковой толщины на всем протяжении фундамента, прибегая к резким ее переломам (см. рис. 5). Если же при полускаль- ных грунтах устойчивость здания оказывается недостаточной, то с верховой стороны плиту делают более толстой (см. рис. 6).

Для уменьшения объема выемок при скальных и достаточно прочных полуокальных грунтах, а также в целях увеличе- Ания устойчивости русловых зданий ГЭС на сдвиг по основанию целесообразно приподнимать выходной диффузор отсасывающих труб на угол до 12—13°.

Здания станций приплотинных и деривационных ГЭС, как конструкции, практически не воспринимающие напора, не нуждаются в местных утолщениях фундаментной плиты для обеспечения устойчивости, а поэтому ее можно делать минимально необходимой толщины (см. рис. 2).

В результате при скальных грунтах толщина плиты сос-тавляет 1—2 *м, при полуокальных — 2—3 м, а при мягких —3—5 м с увеличением под водоприемной частью на русловых42 _

Заѵебізисі

зданиях станций до 6—8 и даже 10—12 м, когда основанием служат глины с малыми углами внутреннего трения, как, например, на Свирских ГЭС. В подобных случаях в пределах этих утолщенных участков фундаментной плиты в ней могут быть сделаны 1—3 галереи для дренажа основания и откачки воды из агрегатного блока [1, 2].

3.2. Основные и промежуточные бычки

С верховой стороны бычки водоприемной части русловых зданий ГЭС и плотинных водоприемников приплотинных ГЭС

60-

Рис. 28. Агрегатный блок руслового зданияГЭС

1 — основной неразрезной бычок; 2 — паз 'турбинного затвора; 3 — совмещенный паз

сороудерживающей решетки и ремонтногозатвора; 4 — шов основного разрезного быч-

ка; 5 — паз ремонтного затвора отсасыва-ющей трубы

должны иметь гидравлически наиболее совершенную обтекаемую форму, чтобы уменьшить потери напора. С этой целью их, как правило, делают с острой кромкой или полуциркульного очертания і(ірис. 28).

По назначению различают основные и промежуточные, а также разрезные и неразрезные бычки. Основные бычки делают на стыке агрегатных блоков, которые при скальном ос-

43

. 8и

новании отделяются швами, и тогда бычок становится раз-резным. П'ри мягких грунтах такие швы делают на границе секций, т. е. через два-три агрегатных блока общей длиной 50—60 м, а внутри их основные бычки оказываются неразрезными. (см. рис. 34).

Неразрезные промежуточные бычки устраивают в спи-ральных камерах и отсасывающих трубах на продольной оси агрегатных блоков для уменьшения пролетов перекрытия и фундаментной пліиты примерно тогда, когда й\ > 5—6 м. Эти бычки делают толщиной около 2 м так, чтобы получаемые при этом два отверстия имели равные пролеты в свету кратные 0,5 м согласно нормализованным размерам затворов.

При Г)і > 8—9 м в каждом блоке обычно делают по два промежуточных бычка, что приводит к уменьшению КПД. турбины на 0,15—0^25%. Выбор оптимального «решения опре-деляется технико-экономическим сопоставлением вариантов.

Рекомендуемая минимальная толщина промежуточного бычка #пр«1,8—2,2 м определяется тем, что выполняемые с двух сторон пазы ослабляют бычок и в результате в этом месте его толщина і может оказаться меньше 0,8—Л м, что недопустимо по условиям прочности и технологии укладки бетона (см. рис. 28). Исходя из этого же принципа разрезной основной бычок при скальном основании и неразрезной бычок внутри секции при мягком основании не должны быть тоньше Вон =2/8—3 м.

В условиях полускальных и податливых оснований толщину разрезного бычка на границе блоков или секций следует увеличивать в среднем до В0р =3,5 м, иногда до 4—4,5 м. При слабых грунтах на границе секций толщина разрезных бычков может достигать 5—6 м, что решается в зависимости от конструкции агрегатного блока в данных геологических условиях (см. рис. 34).

Сказанное относится главным образом к зданиям руслового типа, на которых желательно основные сквозные бычки выполнять одинаковой толщины на всем протяжении за счет возможного расширения ширины отсасывающей трубы Вот до ширины спирали ВСПі если она оказалась большей (см., рис. 33).

Для приплотинных и деривационных зданий ГЭС сказан- . ное о бычках справедливо только для низовой стороны, т. е. для отсасывающих труб, так как с верховой стороны вода к турбинам подается водоводами и далее металлическими спиральными камерами круглого сечения.

При этом большей частью Вот значительно меньше В (ПУ что предопределяет возможность устройства, особенно На крупных приплотинных ГЭС, более толстых основных бычков*44 ^ _

ЗаѵеЗ

постепенно сужающихся к концу, в соответствии. с трапе-цеидальной формой отсасывающей трубы в плане.

Независимо от типа здания ГЭС очертания в плане всех «бычков с низовой стороны делают упрощенной Т-образной формы с минимальными радиусами закруглений (см. рис. 28).

3.3. Водоприемные устройства

Русловые ГЭС. Для этого типа зданий станций характер-ным является то, что водоприемная часть имеет общую фун-даментную плиту со всем зда-нием станции, а водоприем-ные (водозаб9рные) отвер-стия непосредственно пере-ходят в спиральную камеру,т. е. вся конструкция являет-ся единым целым и должнабыть устойчива на сдвиг пооснованию, поскольку воспри-нимает напор.

Водоприемная часть чле-нится бычками, заделаннымив фундаментную плиту, надва-три отсека, оборудован-ных решетками и затворами,пазы которых, выполняемыев бычках, размещаются в тойили иной последовательностив зависимости от засоренностиводы в реке (см. 1.3).

Поскольку на русловыхГЭС потери напора имеют от-носительно большее значе-ние, скорость воды на решет-ках желательно ограничивать(1 — 1,2 м/с), на совмещённыхи водосливных ГЭС максимум1,4—1,5 м/с. При проектиро-вании водоприемной частиздания ГЭС на это следуетобратить внимание в первуюочередь, особенно при глубо-ких сработках и наличии тол-стой фундаментной плиты при•слабых грунтах (см. 3.1).

В подобных случаях нет смысла стремиться к уменынению размеров водоприемной части вдоль течения, а следов а-

Рис. 29. Водоприемная часть рус-лового здания ГЭС при скальномосновании с закрытым щитовым

помещением1 —забральная балка; 2 — направ-ляющий паз грейфера (до 30 см); 3 — совмещенный паз сороудержи- вающей решетки и ремонтного за-твора; 4 — турбинный затвор; 5 — напорная стенка

. 8и

і3, м 6,0 9,0 12,0 16,0

сі, м 0,5 0,6 0,7 0,8 1

Свободное же пространство перед решеткой для очистки ее грейфером [1, 2] определяется размером последнего в открытом состоянии, т. е. должно быть не меньше 2,5—3 м вдоль течения. Следовательно, не ближе должна находиться и низовая грань забральной балки, толщину которой принимают не менее 1,0—1,5 м, в зависимости от толщины льда,, от которой зависит и заглубление ее под УМО (не менее 0,5— 1 м).

Расстояние между стержнями решетки, которое следует делать удобообтекаемой формы для уменьшения потерь, ре-комендуется принимать в зависимости от типа турбин: для ПЛ типа 1/20 7), (до 20 см), для РО типа 1/30 7), (до 10см) и для ковшовых турбин — 2—7 см [1].

Высоту секций решетки следует принимать 3,5—4 м, но не более высоты секции затворов. Этой высотой с учетом застроп- ки и выноса крюка определяется высота козлового крана щитового отделения над водоприемной частью (см. рис. 1) или отметка подкранового рельса мостового крана щитового помещения, которое делают в условиях сурового климата (см. рис. 29).

Со стороны машинного зала водоприемная часть ограни-чивается напорной стенкой, к которой обычно примыкает паз рабочего (аварийно-ремонтного) затвора. В напорной стенке предусматривается устройство аэрационных отверстий и байпаса — перепускной трубы, используемой для наполнения водой турбинной камеры после ремонта или первичного пуска турбин в целях выравнивания давления воды перед затвором и за ним.

46

ЗаѵеЗЬисІ

IПлощадь аэрационных отверстий, устраиваемых для подачи

воздуха в водопроводящий тракт при пуске и останове агрегатов, чтобы предупредить возникновение вакуума, назначается исходя из расчетной скорости воздуха в них 40— 50 м/с, площадь определяется по эміппрической зависимости Р ^ (2т/150 м2 (см. рис. 1).

Приплотинные ГЭС. (Водоприемные устройства оказываются удаленными от здания станции, поскольку находятся у лицевой грани станционной части плотины, называемой также плотинным іводоприемником (см. рис. 2).

Так как водозаборные отверстия имеют прямоугольную форму, как и водоприемная камера в местах установки затворов и решеток, а водоводы, как правило, имеют круглую форму, концевая часть камеры выполняется с плавным переходным участком. Число пазов в водоприемной части обычно принимается равным трем, иногда в целях экономии устраивают совмещенный паз для ремонтного затвора и решетки. Скорость воды на сороудерживающих решетках принимают- 1 — 1,2 м/с (см. 1.4).

В остальном требования, предъявляемые к плотинным водоприемникам, аналогичны требованиям, предъявляемым к русловым ГЭС, Принципиальным отличием является обяза-тельная установка индивидуальных лебедок или гидроподъем-ников для маневрирования рабочими аварийно-ремонтными затворами .(один или два на каждый водовод).

До освоения плоских затворов большой площади в пло-тинных водоприемниках предпочитали делать по два водоза-борных отверстия, сопрягающихся с одним водоводом, как показано на рис. 30, а. Такая компоновка осуществлена на Усть-Каменогорской и Бухтарминской ГЭС на р. Иртыше, на Днепрогэс-І и др.

На Красноярской ГЭС с целью уменьшения диаметра во-довода с 10 до 7 м сделано по два водовода на каждую турбину с одноподводной спиральной камерой, на подходе к которой устроен тройник (рис. 30,6). На всех Ангарских ГЭС. тгриплотинного типа и на Саяно-Шушенской ГЭС каждая турбина питается одним водоводом, переходящим в водо-приемную камеру с одним отверстием [3, т. 2; 4].

Если при этом возникает необходимость сделать сквозные прямолинейные швы как в пределах водоприемника, так и здания станции вместо схем с поперечными швами (рис. 30, а и 30,6), то водовод в,предел ах водоприемника соответственно, разворачивается (рис. 30, в). Два отверстия и два водовода необходимо делать при установке очень крупных агрегатов с дву хп од вод ной спиральной камерой (рис. 30, г).

* 47

. 5и

I I

Прокладку заделанных или выносных водоводов осуще-ствляют параллельно или примерно параллельно низовой грани плотины. В частности, на Ангарских и Иртышских ГЭС водоводы заделанные, а на Енисейских ГЭС — омоноличен- ные бетоном выносные, т. е. проложены по низовой грани плотины.

Рис. 30. Варианты сопряжения водоводов приплотинных ГЭС со спиральными камерами: а — раздвоенный при входе водовод и обычная спиральная камера; б — два водовода с тройником и обычная спиральная камера; в — один развернутый водовод со сквозным агрегатным блоком бёз поперечного шва; г —два водовода и двухподводная спиральная камера

Высота заложения отверстий водоприемника по отношению к .телу станционной части плотины может быть различной и в первую очередь зависит от величины сработки водохранилища, т. е. от отметки УМО. Во избежание засасывания воздуха заглубление верхней кромки отверстий под УМО желательно принимать не менее 2—3 м.

На большинстве отечественных приплотинных ГЭС осу-ществлен верховой водозабор (рис. 31, а), т. е. размещение водоприемных отверстий водозабора непосредственно под УМО с указанным запасом. Такой .вариант по сравнению с более низким заложением водозабора позволяет уменьшить массу затворов, а также грузоподъемность козловых .кранов и быстродействующих подъемных механизмов, т. е. получить экономию затрат на этих устройствах. Но относительно большая длина водоводов и повороты их под тупыми углами приводят к увеличению потерь напора. При детальном проектировании выбор решения производится на основании технико-экономического сопоставления вариантов.

За рубежом предпочитают низкий водозабор, когда водоводы прокладываются горизонтально (рис. 31,6) или со сравнительно небольшим наклоном в пределах основания станционной части плотины (ом. рис. 10), что обеспечивает 48

*

і

ЗаѵеЗііисі

их минимальную длину и практическое отсутствие поворотов,, т. е. уменьшает потери напора. При этом давление на затворы увеличивается и требуется переход к оегментным, шаровым или дисковым затворам, имеющим значительно большую» удельную стоимость, чем плоские.

Рис. 31.^ Варианты размещения водоводов в плотинном водоприемнике (щитовой стенке): а — высокий водозабор с очищаемыми решетками; б — низкий водозабор с неочищаемыми выносными решетками «корзиночной»

типа1 — паз сороудерживающей решетки; 2 — паз ремонтного заграждения; 3 — паз турбинного затвора; 4 — выносная решетка «корзиночного» типа;

5 — сквозное помещение; 6 — дисковый затворN

Краме того, не представляется возможности выполнить, решетки очищаемыми, и приходится делать их неочищаемы- ми, таік называемого выносного корзиночного типа (см. рис. 9). Скорость воды на них не должна превышать 0,3— 0,5 м/с, что требует всемерного увеличения их площади. Такая «корзинка» из железобетонных стержней и поперечных обвязок в плане имеет полукруглое или близкое к ней очертание. Иногда предпочитают многогранную форму.

Промежуточный вариант водозабора, характерный для глубоких сработок водохранилищ и случаев, когда необходимо обеспечить досрочный пуск первых агрегатов при пониженном напоре, может оказаться наиболее целесообразным и экономичным решением (см. рис. 9 и 40). Примерами из. отечественной практики строительства служат Бухтарминская ГЭС с очищаемой и Мамаканокая ГЭС с неочищаемой решеткой.

При проектировании приплотинных ГЭС и их водоприем-ников неизбежно возникает вопрос об экономически наивы-

4 49

. Зи

годнейшем диаметре водоводов иди о выборе оптимальной скорости движения воды в них. Следует помнить, что эконо-мически наивыгоднейшая скорость воды в водоводах кэк тем выше, чем относительно они дороже.

Исходя из мощности агрегатов N в кВт и напора Н в м предварительный выбор экономически наивыгоднейшего диа-метра ВОДОВОДОВ Оэк согласно [11] можно выполнить по эмпиричеокой формуле, основанной на практике проектирования: Яэк = 0,709 • ЛГ<мз/яо,б5.

На таких современных крупных ГЭС, как, например, Бо-гучанская и Саяно-Шушенская, экономически наіввыгодней- шая скорость в турбинных трубопроводах ѴЭк = 8,1 8,2 м/с.На ряде ранее построенных ГЭС она составляла обычно 6—8 м/с.

Для определения параметров турбинных выносных стале-железобетонных трубопроводов типа Красноярской и Саяно- Шушенской ГЭС имеется программа для расчета на ЭВМ с определением 09К и толщины оболочки по отдельным участкам.

Деривационные ГЭС. Наземные (см. рис. 11) или подзем-ные (ом. рис. 13) водоводы, подающие воду к агрегатам здания ГЭС при небольших и средних напорах от напорного бассейна (ом. рис. 36), а при высоких —от глубиннаго водоприемника,— могут иметь длину от нескольких десятков или сотен метров до 1 км и более. В самом первом приближении при сравнительно небольшой длине и напорах их Оэк можно определить по приведенной выше формуле для приплотин- ных ГЭС.

Взаимное расположение напорного бассейна и здания ГЭС, т. е. степень их сближения, и оптимальную врежу станции в склон местности выбирают на основании технико-экономических сопоставлений вариантов [11].

При напорах деривационных ГЭС, не превышающих 400— 500 м, и сравнительно недлинных наземных трубопроводах их І)эк в первом приближении можно определить по вышеприведенной формуле для приплотинных ГЭС или задаваясь Ѵ9К. Более полные методы аналитических расчетов приведены в [5]. На основе этих методов составлена программа для определения Ц,к и толщины оболочки на ЭВМ по отдельным участкам сравнительно длинных наземных стальных трубопроводов.

Конструкция их и соответствующие расчеты приведены в специальной литературе*, а в кратком изложении в [1,2,5].

* Фрейшист А. Р., Хохарин А. X., Шор А. М. Стальные трубопровода гидроэлектростанций. М.: Энергоиздат, 1982. 247 с.

50

1

8аѵе81іис1

3.4. Нижняя массивная часть

Турбинная шахта находится между крышкой турбины и нижней крестовиной гидрогенератора, а поэтому ее называют также подгенераторной шахтой. Образуется она благодаря устройству под опорными частями гидрогенератора мощной бетонной конструкции в виде полого цилиндра, который передает нагрузки от его статора и вращающихся частей агрегата на статорные колонки турбины и через нижний опорный конус на фундаментную плиту (см. рис. 1).

Рис. 32. Схема турбинного этажа /-—крышка турбины; 2 — вход на крышку; 3 — подгенераторная опора; 4 — одиночные неразрезные колонны; 5 — сдвоенные разрезные колонны на границе агрегатных блоков

Внутренний диаметр шахты предварительно назначают ранным Дц = (1,3—1,5)/)і, а затем окончательно принимают равным внутреннему диаметру статорных колонок турбины. Внешний диаметр кольцевых гидрогенераторных опор зависит от габаритных размеров гидрогенератора в плане, главным образом от наіружного диаметра статора и его корпуса.

Высота шахты на крупных агрегатах равна, как минимум, 3,5—4 м, так как при меньшей высоте, особенно при спиральных камерах, развитых вверх, трудно устроить достаточно удобный вход из турбинного этажа на крышку турбины. Вход делают в виде проема с одной из сторон кольцевых опор гидрогенератора (рис. 32).

В затруднительных случаях, в частности, при «перевернутой» вверх бетонной спиральной камере или больших диаметрах металлической опирали, вход устраивают вблизи их носка, там, где это относительно легче сделать.

Турбинный этаж желательно делать на одной отметке, в крайнем случае более высокой с верховой стороны, где находятся максимальные сечения турбинных камер зданий русловых ГЭС, а на приплотияных и деривационных зданиях ста.н- 4* 51

. Зи

ций — подходные участки напорных трубопроводов, над кото-рыми устраивают бетонные перекрытия, служащие полом турбинного этажа.

В пределах турбинного этажа прокладывают многочисленные коммуникации, для чего требуется значительное пространство, которое вдоль продольной оси здания ГЭС иногда, стеснено бетонными цилиндрическими опорами гидрогенераторов.

Заведомо ошибочными являются попытки предусмотреть, такую компоновку, при которой ниже пола машинного зала устраивается бетонный массив, внутри которого находится гидрогенератор, а турбинный этаж отсутствует и, следовательно, устройство входа в турбинную шахту обеспечить практически невозможно.

Турбинный этаж, находящийся под полом машинного зала, может иметь различную высоту в зависимости от компоновки гидрогенератора: «утопленной» (ом. рис. 38) или «островной» (см. рис. 24), а также от отметки, на которой может быть, устроен пол этого этажа. Эта отметка в свою очередь зависит от отметки верха максимального сечения спиральной камеры, находящегося на продольной оси здания станции, и от толщины перекрытия над камерой.

Чем больше бетонная спиральная «камера развита вверх или чем больше диаметр входного сечения металлической спиральной камеры, тем относительно меньше получается высота турбинного этажа и тем труднее сделать удобный вход, в турбинную шахту. В результате высота шахты может быть более указанных выше 3,5—4 м.

Наиболее просто этот вопрос решается на русловых ГЭС с бетонными спиральными камерами, развитыми полностью' вниз, так называемого «беопотолочного» типа, поскольку пол турбинного этажа при этом будет находиться относительно ниже, а значит, с небольшим превышением над крышкой турбины, на отметку которой нужно обеспечить вход (ом. рис. 1)..

Осушение проточного тракта гидротурбин предусматрива-ется различными способами в зависимости от типа здания ГЭС, конструкции и компоновки его нижіней массивной части, а также в известной мере от геологических условий. Действительно, при строительстве русловых зданий станций на мягких грунтах и наличии толстой фундаментной плиты в пределах ее целесообразно сделать одну-три галереи (ом. рис. 1).

Одна из галерей при необходимости может быть предназ-начена для отвода дренажных вод, другая — мокрая — для подачи воды к всасывающей трубе насосной станции, обычно размещаемой под монтажной площадкой, и третья — сухая — для размещения задвижек и других устройств, обѳопечиваю- 52

В»в;

I

%

ЗаѵеЗІіисІ

щих откачку .воды из проточного тракта. Для этого в дне от-сасывающей трубы делают приямок, а в самой низкой части .дна спиральной камеры — перепускную трубу для спуска воды в отсасывающую трубу, из которой вода удаляется с •помощью інаоосов в нижний бьеф либо сливается в опециаль- »ную емкость [1, 2].

Когда толстая фундаментная плита отсутствует и здание ГЭС строится на скальных или полускальных грунтах, более •рациональным является вариант установки насосов для от- •ікачки проточного тракта в месте стыка колена отсасывающей трубы с горизонтальным диффузором так, чтобы выоота их всасывания не превышала 7 м, что обусловливает возможность применения простейших насююов.

Здесь же устраивается и лаз в отсасывающую трубу в виде шахты в бычке с выходом через боковую стенку диффузора (іом. рис. 1). При этом изоляция от проникновения воды из нижнего бьефа в рассмотренных «вариантах обеспечивается іпутем установлен ремонтных затворов или шандор, 'перекрывающих выходные отверстия отсасывающих труб.

Иногда лазы затворов располагают за выходными сечениями отсасывающих труб на расстоянии около 1 м, что позволяет образующееся пространство использовать вместо лаза и с внутренней стороны затвора устанавливать переносной насос, но мере понижения которого производится откачиа •воды из проточного тракта (примером служит здание Дне- ггроГЭС-І).

Поскольку затвор при этом непосредственно выходного сечения отсасывающих труб не перекрывает, высота его полу-чается большей, чем в первом варианте, и должна быть выбрана исходя из уровней воды в нижнем бьефе, при котором будет производиться ремонт и осмотр проточного трата, т. е. по крайней мере на уровне, соответствующем примерно полному расходу воды ГЭС, чтобы можно было вывести один из -агрегатов в ремонт.

3.5. Гидроагрегатные блоки и их габаритыПри предварительном выборе как компоновки гидроузла, так

и типа здания ГЭС необходимо знать основные габаритные размеры агрегатного блока и в целом здания станции.

Длина здания ГЭС поперек течения Ьгэс зависит от числа агрегатных блоков п и длины монтажной площадки (см. 4.2), которую предварительно с запасом можно принять равной 1,5 Вбл, тогда:

Вгэс = пВ6л + 1,5Вбл = (п + 1 >5) Вбл.

53

. 8и

Ширина здания ГЭС вдоль течения при установке реак-пивных турбин находится обычно в пределах:

Ягэс = (7,0-8,5) Ог.

-1.

V*»

г

У

Согласно рис. 33 общая ширина Вгэс = ін+7'в. где Ьн—расстояние с низовой стороны от продольной оси здания ГЭСдо конца фундаментной плиты (выходного отверстия отса-сывающей трубы), а Ьъ—размер соответственно с верховойстороны от этой оси до начала фундаментной плиты или дошва со станционной частью плотины на приплотинных ГЭС(ом. рис. 30).

Размер Ін зависит от длины отсасывающей трубы, в свя-зи с чем при ПЛ турбинах Ь„ = (4—4,5) а при РО турби-нах = (4,5—5) й\. Размер обычно меньше (3,5—4)для ПЛ и около 3/), для РО турбин.

Отсюда следует, что при ПЛ турбинах на русловых и де-ривационных ГЭС #гэс^(7,5—8,5) ^і, а при РО турбинахна приплотинных и деривационных ГЭС несколько меньше,,т. е. Вгэс ~ (7—7,5) ОЭтот размер может быть уменьшендо (6—7) Ои если ремонтный затвор находится не в концедиффузора отсасывающей трубы, а устанавливается где-топосередине его, как это предусмотрено на Красноярской, Зей-ской, Богучанской и на ряде других ГЭС [3, т. 2].

При .ковшрвых турбинах 5Гэс~ (8,5—10,5) (см. рис. 13).Установка шаровых или дисковых затворов на подходных участках напорных трубопроводов внутри здания ГЭС может вызвать увеличение размера до Вгэс ~ (10—11) Ьх.

В некоторых случаях, например, для ориентировочной оценки объема бетона и выемки под здание ГЭС, может по-надобиться определение высоты агрегатного блока, т. е. размер от подошвы здания до отметки пола машинного зала Ябл. Выразить его через затруднительно, поскольку кроме высоты отсасывающей трубы в него входит высота турбинной или подгенераторной шахіы, а также частично гидрогенератор.

В качестве весьма ориентировочной оценки, основанной на опыте проектирования без учета толщины фундаментной плиты, зависящей от геологических условий (ем. 3.1), т. е„ считая Нбл от дна отсасывающей трубы до пола машинного зала, можно предложить: для русловых ГЭС Ябл « (3,5—4)'И Для приплотинных Нбл «(4—4,5) соответственно при установке ПЛ и РО турбин.

При установке этих типов турбин на дериваціиоінных ГЭС можно рекомендовать примерно такие же НбЛу за исключением случаев, когда отсасывающая труба принимается увеличенной высоты. Привести соответствующие рекомендации 54

ЗаѵеЗшсІ

Г1

по определению Нбл в зависимости от йх при установке ков-шовых турбин не представляется возможным.

Большая длина зданий ТЭС требует их разрезки темпера- ту рн о -ос а дачными швами на отдельные агрегатные блоки, в пределах которых при скальном основании находится один,, изредка два агрегата, или при мягких грунтах на секции, где размещаются 2 — 3 агрегата (см. рис. 34).

При скальных грунтах и поагрегатной разрезке швами максимальный размер блока в СССР сделан на Красноярской ГЭС вбл =30 м, а наибольшая длина секции из двух агрегатов при мягком основании выполнена на совмещенных Волжских ГЭС вбл =60 м. На Саратовской ГЭС совмещенного типа при мягком .основании принята поагрегатная разрезка* что вызвано резким увеличением Вбл до 45 м в связи с устройством водосбросных галерей большого сечения [3, т. 2; 8].

Определение основного размера агрегатного блока вбл является сложной задачей*. При этом главную роль играют тип и размеры спиральной камеры, а для русловых ГЭС — и геологические условия, поскольку от них зависит толщина бычков (см. 3.2).

Здания русловых ГЭС. Агрегатный блок в плане имеет прямоугольную форму и окаймляется с боков большей частью сквозными бычками так, что ширина отсасывающей трубы и бетонной спиральной камеры равны, т. е.вот = всп. Если при выборе габаритов проточного тракта оказывается, что Вот< всп, то вот следует расширить, что уменьшает потери напора и энергии.

Размер агрегатного блока в .первом приближении опреде-ляют исходя из размера всп и толщины бычка (рис. 33):

вбл = всп + 2-0,5вор = вСП + вор.

Габаритные размеры всп в зависимости от типа устанавливаемых турбин определяют согласно рекомендациям, приведенным в [3, т. 1].

Опыт показывает, что ширину агрегатного блока русловых и низковалориых деривационных зданий ГЭС с ПЛ турбинами, устанавливаемыми в бетонных спиральных камерах, предварительно можно принимать вбл =3ві при мягких грунтах и толстых бычках — несколько больше. На совмещенных ГЭС этот размер обычно увеличивается до в6л = (3,2—3,3) ві, а в отдельных случаях до вбл = (4,0—4,5) вь как, например, на Саратовской ГЭС.

* Обухов Е. В. Зависимость для определения ширины агрегатных блоков ГЭС // Известия вузов. Энергетика. 1982. № 8.

. Зи55.

При скальных грунтах и поагрегатной разрезке швами здания ГЭС расстояние между осями агрегатов Вос = Вбл. При членении іна секции зданий ГЭС, строящихся на мягком основании, В0( Ф 56л, поскольку івнутри секции Вос между -Двумя агрегатами меньше, чем Вос, которое имеет место

Рис. 33. План агрегатного блока руслового здания ГЭС с бетонной спиральной камерой и одним промежуточным бычком

между агрегатами двух соседних секций, отделенных друг отдруга более толстыми разрезными бычками (рис. 34). Такимобразом, получается:

Яос < В6л < Вос и В6л = 0,5 (В0с + Дос) .Л

Рис. 34. Схематический план членения зданиярусловой ГЭС на секции при мягком осно-

вании

н

1

При окончательном выборе размера Вбл необходимо учи-тывать рекомендации о числе и толщине промежуточных быч- •56

ЗаѵеЗЬисІ

ков при больших йі (ом. 3.2) и назначении размеров -пролетов затворю®— ікаік с верховой, так и с низовой стороны кратными 0,5 м. Кромка промежуточного бычка в турбинной камере не должна находиться -вблизи от опорного конуса, поскольку из драного отсека камеры в левый при <р0=180о должно поступать около 1/4 турбинного расхода (см. рис. 33). Эта кромка должна быть удалена от оои рабочего колеса турбины на расстояние не менее 1,35/>і, а в отсасывающей трубе— 1,4/),.

Приведенные рекомендации в полной мере относятся и к низконапорным деривационным ГЭС, здания которых размещены непосредственно в канале и воспринимают напор.

Здания приплотинных ГЭС. Для этих зданий характерно применение металлических спиральных камер с большим углом охвата фо = 345—360°, а также строительство их на скальном основании. При аналогичных условиях изложенные ниже рекомендации относятся и к зданиям деривационных ГЭС.

Большие углы охвата спиральной камеры вызывают и большие расстояния между осью агрегата и осью подводящих: воду трубопроводов, в связи с чем агрегатный блок зданий приплотинных ГЭС в отличие от русловых не удается сделать- прямоугольным без поперечного шва.

На стыке станционной части плотины и здания ГЭС неиз-бежно устраивается шов, а в целом агрегатный блок оказывается состоящим из двух стыкующихся по шву прямоугольников, сдвинутых по отношению друг к другу на отрезок, равный расстоянию между осями трубопровода и агрегата (см. рис. 30).

Р.азмер агрегатного блока определяется наибольшим раз-мером в плане металлической спиральной камеры Всп с до-бавлением толщины защитного слоя бетона до швов по обе стороны опирали Всл. Тогда расстояние между швами, или размер агрегатного блока, ра-вен:

Вел = &сп + 2 Всл.

Минимальный размер Всл =0,8—1 м определяется условиями установки арматуры и проработки бетона вибраторами в пространстве между швом и выступающими частями спирали. На крупных ГЭС Всл увеличивают до 2 м, как это сделано, в частности, на Братской и Красноярской ГЭС, на которых оказывается, что Вбл= 4/),. Это характерно для многих приплотинных установок при напорах до 100—120 м, когда Ясп = (3,65-3,5) /),.

57-

. Зи

I

-При меньших напорах, когда, например, устанавливают турбины ПЛ40 и 50 или Р045, ширина спиральной камеры заметно увеличивается, достигая согласно рекомендациям [3, т. 1] Дп = (4,19—4,07) /Эі, поэтому с учетом Всл приходится увеличивать и размер агрегатного блока до 5бл=4,5І>і или несколько меньше. Напротив, при больших напорах этот размер уменьшается, например, на Саяно-Шушенской ГЭС при Н = 220 м Вбл = 3,53 й\ [3, т. 2].

Здания деривационных ГЭС. Установка реактивных турбин на деривационных ГЭС в диапазоне напоров аналогично приплотинным ГЭС предопределяет возможность использования для определения размера В6л тех же рекомендаций. '-Использование РО турбин при напорах до 400 м приводит к уменьшению размера Всп = (2,64—2,57) й\ и, следовательно,Вбл также соответственно уменьшается примерно до ЗЯі.

На выюоконапорных деривационных ГЭС, оборудованных ■ковшовыми турбинами, приходится применять другие прин-ципы определения В6л. В большинстве случаев определяющим является максимальный размер -в плане -кольцевого рас-пределительного трубопровода, питающего водой сопла ков-шовой турбины Вкг. Между соседними трубопроводами .должны быть достаточные проходы (около 0,75—1 м). Поскольку Вкт> 5СП, что наглядно иллюстрирует рис. 33—3 •в [5], при Н>400—500 м и установке ковшовых турбин размер агрегатного блока неизбежно увеличивается примерно до В6л = (5,5—6)/)ь примером чему могут служить Храм- окая-1 и Татѳвская ГЭС. На Зарамалской ГЭС при Я = 639 ім ®бл = 5,47)і [3, т. 2].

Если подвод воды трубопроводами к зданию деривационной ГЭС осуществляется фронтально, т. е. под прямым углом к верховой грани нижней массивной части, и в пределах ее предусматривается установка шарового или дискового затворов, то размер Вбл несколько увеличивается независимо от типа применяемых турбин. Это происходит обычно потому, что габариты затвора существенно больше, чем диаметр тру-бопровода, и разместить их становится трудно. Піри косом ©воде этого увеличения иногда можно избежать. Однако не-обходимость размещения многочисленного вопомогаггельного оборудования при отсутствии турбинного этажа на высокона- порных ГЭС, особенно тогда, когда устанавливаются горизон-тальные агрегаты (см. рис. 3,6), обычно требует увеличения площади агрегатного блока» а следовательно, и Вбл.-58

ЗаѵебЬисі

.ж-1

Глава 4

ВЕРХНЕЕ СТРОЕНИЕ И ТРАНСПОРТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

4.1. Машинный зал и щитовое помещениеК верхнему строению здания ГЭС относятся машинный зал с

монтажной площадкой, образующие общий «шатер», щитовое помещение русловых зданий ГЭС, строящихся в суровых климатических условиях, а также различные пристройки, примыкающие к машинному залу. Например, на Каховской ГЭС с низовой стороны машинного зала сделана пристройка для закрытого распределительного устройства (ЗРУ).

Машинный зал

Шатер зала и монтажная площадка оборудуются мостовыми (рис. 35, а), изредка полукозловыми кранами, грузоподъемность которых определяется массой самого тяжелого узла,^ как правило, ротора гидрогенератора. Если эта масса больше 500 т, устанавливают два крана и применяют траверсу (рис. 35, б).

Рис. 35. Транспортировка частей агрегатов в машинном зале: а — попереч-ный разрез; б — продольный разрез

1 — рабочее колесо РО турбины; 2 — ротор с валом подвесного гидроге-нератора; 3 — МНУ; 4 — верхняя крестовина гидрогенератора с тиристорным возбудителем; 5 — ротор зонтичного гидрогенератора; 6 — захватное приспособление с креплением; 7 — траверса; 8 — мостовые монтажные

краны

Габариты машинного зала зависят главным образом от числа агрегатов, длины монтажной площадки, ширина которой одинакова с машинным залом, поскольку обслуживается теми же кранами, а также от принятой схемы транопоіртиров-

59

. 8и

ки ротора вдоль зала с учетом размеров захватных (.крепежных) устройств и траверсы, когда она необходима.

Длина зала Ьмз в обычных условиях при числе агрегатов п определяется так: ЬМз = пВбл + Вмп, где іМп обозначает длину монтажной площадки (ш. рис. 36).

В тех случаях, когда три крупных агрегатах приходится для транспортировки ротора использовать два крана и его ширина ВКр > 0,5 Вбл, торцевую стену машинного зала приходится отодвигать, чтобы спаренные краны могли быть установлены над осью последнего агрегата (см. рис. 35,6). Соответственно длина зала при этом должна быть увеличена.

Ширина зала Вмз зависит главным образом от индиви-дуальных особенностей здания ГЭС и габаритов агрегатов (см. рис. 35,а). Предварительно Вмз на уровне пола может быть определена как сумма внешнего наибольшего размера гидрогенератора с учетом ограждения у охладителей Янг с- добавлением двух проходов по 2—3 м, т. е. расстояний до колонн.

В зданиях русловых ГЭС, когда трансформаторы и другие устройства электрической части размещаются с низовой стороны, больший проход следует делать в эту сторону и меньший— с верховой стороны. Напротив, в зданиях приплотин- ных ГЭС электрические устройства- большей частью делают с верховой стороны и больший проход предусматривают здесь, же. Таким образом, в общем виде:

Д.з = Янг+('4 —6) М.

В конечном счете размер увязывается с принятым пролетом крана, который назначается кратным 1 м (на очень крупных ГЭС —0,5 м). Оказанное не относится к таким уникальным зданиям ГЭС, как Красноярская и Саяно-Шушенская, на которых Вмз определялась на основе индивидуального* проектирования.

Высота зала Ямз, зависящая от многих факторов, может быть найдена как сумма частных размеров устанавливаемого в нем оборудования, главным образом частей гидрогенератора, а также кранов, применяемых для их транспортирования при монтаже и ремонте с учетом размеров крепления к крюкам крана.

В более редких случаях определять высоту Ям3 может транспортировка рабочего колеса .крупных турбин с валом, масса которых всегда меньше, чем ротора, а поэтому может производиться одним краном.

Важную роль при этом играет компоновка гидрогенератора. Бели принята «утопленная» компоновка гидрогенератора,, когда над полом машинного зала возвышается только устрой-

60

к:

Заѵеб^исі

•ство тиристорного возбуждения в воде цилиндра или усечен-ного конуса высотой Ят до 1—1,2 м *, то ротор зонтичного гидрогенератора проносят без вала примерно посередине (машинного зала над соседними агрегатами с запасом по высоте Я„ = 0,3—0,5 м (см. рис. 1).

Для определения полной высоты Ямз необходимо учесть также высоту ротора Яр, захватного приспособления Я3, примерно равного Яр, вынос главного крюка крана (по высоте) Яг, высоту моста крана Як, высоту тележкіи крана с лебедкой Ял и запас над ней до потолка машзала Яв = 0,8— 1,0 м. Отсюда следует, что, считая от пола машинного зала,

Ямз = Ят + Я„ + Яр + Я3 + Яр + Як + Ял + Яв.

В редких случаях при необходимости транспортировки рабочего колеса крупных турбин с валом высота Ямз опре-деляется этой операцией. Однако при этом следует ориенти-роваться на возможность транспортировки рабочего колеса не над возбудителем гидрогенератора, а сбоку от него, поскольку рабочее колесо имеет заведомо меньший диаметр, чем ротор гидрогенератора (рис. 35, а).

Если для проноса ротора используется два крана, то не-обходимо учесть еще высоту траверсы Ятр, конструкцию которой и габариты следует принимать по данным аналогов (ом. рис. 35, б), в частности имеющихся в [3, т. 2].

Транспортировка ротора подвесных гидрогенераторов про-изводится с валом, поэтому высотные габариты машинного зала неизбежно увеличиваются. В целях всемерно возможного уменьшения Ямз пронос ротора гидрогенератора производят сбоку от соседних агрегатов, где ширину машинного зала делают большей, чем с другой стороны (ом. рис. 3,а).

При сравнительно тихоходных подвесных гидрогенераторах над .полом возвышается обычно только верхняя крестовина и устройство для их возбуждения (см. рис. 12). При быстроходных машинах применяют островную и полуостровную компоновки, для которых характерно размещение статора над полом машинного зала (юм. рис. 9 и 13). В этих случаях целесообразно машинный зал делать асимметричным, т. е. большей ширины с той стороны, где будет производиться транопортировка ротора. Тогда вал пройдет рядом с кожухами работающих агрегатов, а ротор гидрогенератора— над их верхом.

Если при монтаже и ремонте мощных агрегатов необходимо использовать два крана, то вал подвесных гидрогенераторов

* На Саяно-Шушенской ГЭС при мощности агрегатов по 640 МВт высота 1 м при диаметре цилиндра 2 м.

61

(пропускают частично -между ними, благодаря чему достигается уменьшение #мз.

Рабочее колесо РО турбин обычно транспортируют с налом, при этом поідбирают его длину таким -образом, чтобы эта операция не вызывала увеличения Ямз, определенной по схеме проноса ротора гидрогенератора. Рабочее колесо ПЛ турбин -можно переносить без -вала, т. е. ориентироваться на высоту втулки с обтекателем. К переносу вместе'с крышкой турбины прибегают тогда, когда это не увеличивает #мз, определенную, как указано выше. Для крепления вала турбины или гидрогенератора к крюку крана -используют специальные- приспособления.

Конструкция шатра здания ГЭС аналогична промышленным зданиям и раоочіитыіваеггся на крановую нагрузку. Здание* состоит из колонн, заделанных в бетон нижней массивной части и уложенных на -них сверху железобетонных или металлических стропильных ферм (см. рис. 9). При сравнительно- небольших пролетах вместо ферм применяют балки или рам-ную .конструкцию (см. рис. 3).

В целях экономии дефицитного металла следует всемерно- стремиться к применению железобетона, в частности сборного, изготовляемого в заводских условиях (колонны, фермы, продольные балки-связи и др.). Иногда применяют смешанную конструкцию, когда колонны или фермы выполнены ме-таллическими, а остальные элементы — железобетонными: (см. .рис. 1).

Важной отличительной особенностью шатра здания ГЭС от промышленных зданий является то, что соблюдать ре-комендуемый для них модульный шаг колонн 6, 9, 12 м, если это вызывает сколько-нибудь существенное увеличение Вбчу не обязательно. В противном случае увеличение Вбл привело бы к слишком большим неоправданным затратам, вызванным дополнительным объемом бетона в нижней массивной части здания станции, где сосредоточен основной объем бетона.

В зависимости от размера Вбл, путем деления его, как правило, на две-три части, определяют шаг колонн для всего здания, по ■возможности включая монтажную площадку. Од-нако необходимость устройства на ней больших ворот для подъездной дороги и прокатки трансформатора к месту уста-новки (см. рис. 37 и 39) обусловливают то, что шаг колонн на монтажной площадке приходится обычно принимать другим. В местах разрезки нижней массивной части швами на агрегатные блоки или секции колонны делают также с разрезкой их швами, т. е. сдвоенными, а в остальных местах — одиночными без шва (ом. рис. 32).

62

4

И

8аѵе81;ис1

В соответствии с высотой колонн, их шагом, а также при-меняемым .материалом определяют -их сечение (около 1 X 1,5 м, а при кранах грузоподъемностью >350 т до ІХ2 м). Опираться колонны должны на бычки или другие массивные бетонные части здания ГЭС, а не на перекрытия, если они даже сравнительно мощные.

Подкрановые балки обычно укладываются на уступ либо на консоль сквозных колонн, которые выше этого места делают меньшего сечения, достаточного, однако, для использования их в качестве опор стропильных ферм или балок (см., рис. 1 и 3).

Между колоннами устраивают стены с возможно большими оконными проемами для обеспечения дневного освещения.. В местах установки главных повышающих трансформаторов, оконные проемы, исходя из требовании техники безопасности,, не делают.

Здания мощных ГЭС являются монументальными соору-жениями, архитектурному оформлению которых уделяется большое внимание, в связи с чем их фасады облицовывают естественным камнем или искусственными материалами (ке-рамические плитки, листы алюминия и т. п.). Конструктивные детали шатра машинного зала и его кровли, а также устройство швов приведены в [1, 10].

Соответствующая внутренняя отделка машинного зала (интерьера) достигается за счет применения рифленого железа, керамических плиток и новых синтетических материалов для пола, а также путем цветной окраски стен и оборудования, находящегося в зале.

До сих пор речь шла о полногабаритном шатре, образующем машинный зал здания станции. Однако в практике гид- роэнергостраительства осуществляются и другие решения.

В благоприятных климатических условиях все большее распространение получают полуоткрытые здания ГЭС с пони-женным малогабаритным машинным залом, что дает сущест-венную экономию затрат (см. 2.5).

Другой путь для достижения этой цели заключается в строительстве вместо шатра, несущего нагрузку от мостовых кранов, легкой конструкции ангарного типа, внутри которой устанавливается козловый кран (рис. 36). Несколько иное оригинальное решение .применили на ГЭС Либби (ом. рис. 40).

Переходным 'вариантом от обычного шатра к облегченной конструкции является установка внутри его козловых либо полукозловых кранов вместо мостовых, что уменьшает крановую нагрузку или полностью избавляет от нее. Такое решение осуществлено на Рижской, Саяно-Шушенской и Днепровской ГЭС-11 [3, т. 2]. Экономия на шатре при этом оценивается в 30—35%.

63.

травило, кранами машинного зала и 'поэтому имеет ту же ширину, т. е. Вип = Виз («рис. 37).

Длина монтажной площадки Ьмп зависит от многих факторов, в частности, от числа одновіременно монтируемых на «ней агрегатов, общей ее компоновки (один или два этажа) и отметок подъездного пути. В блатоприятных условиях, .когда отметки пола машинного зала и монтажной площадки, а также въезда на нее одинаковы, общее число агрегатов ГЭС не превышает 4—6 и в первую очередь монтируется один агрегат, рекомендуется принимать: Імп = О — 1»3) #бл-

Рис. 37. Схема монтажной площадки, размещенной на одном уровне с машинным залом и подъездным путем

/ — гидрогенератор; 2 — ротор и верхняя крестовина;3 _ крышка турбины или подпятник; 4 — рабочее колесо турбины; Ь — ж. д. грузовая платформа; б —ось ж. д. подъезда; 7 — место для сборки трансформатора;

8 — трансформатор

При одновременном монтаже двух агрегатов и при общем их числе более десяти імп следует увеличивать до 1,5 Вбл и более. Нагиример, на Волжской ГЭС им. В. И. Ленина при 20 агрегатах предусмотрена монтажная площадка с імп = = 2 Вбл, а вне здания станции использовали еще временную монтажную площадку длиной более 100 м, на которой производилась предварительная сборка укрупненных узлов агрегатов. На Братской ГЭС при 18 агрегатах сделано две монтажные площадки длиной іМп = 2 ВбЛ и Ь"мп = 1,3 ВбЛ.

В определенных случаях імп уточняется с учетом характера и отметок подъездного пути, габаритов выбранных кранов, перечня технологических операций, которые будут выполняться одновременно, а также габаритов оборудования и его «раскладки» на монтажной площадке.

66

ГО

8аѵе8ш<і

После 'гою как выбрана соответствующая данным уело- виям ширина въезда железной или автомобильной дороги (ом. 4.3) и расстояние его оси до горца, размер в длину остающейся части монтажной площадки определяется раскладкой частей агрегата. Каік минимум необходимо предусмотреть место для ротора гидрогенератора, подпятника и рабочего колеса турбины, а также для трансформатора без его разборки, с проходами не менее 1,5 м. Схемы раскладки при фронтальном и торцевом подъезде приводятся в [1 2; 3, т. 2].

Когда отметки машинною зала, монтажной площадки и въезда на нее одинаковы, длина Імп может быть существенно сокращена за счет использования свободных площадей зала у ближнего агрегата, поэтому при возможности следует ориентироваться на этот вариант (гам. рис. 38).

Однако довольно часто, исходя из условий рельефа мест-ности, более экономичной оказывается трассировка подъезда к монтажной площадке на более низких отметках, чем пол м-ашинного зала. Рассмотрим возможные .варианты их взаимного размещения, обозначив разницу в отметках подъезда и пола машинною зала АН.

1. Бели АЖ 6 м, монтажную площадку и въезд на нее размещают на отметке, приемлемой по условиям прокладки подъезда, а пол м а шинного зала делают на более высокой, наиболее целесообразной для нею отметке. При этом /,мп приходится на 15—20% увеличивать, поскольку свободную площадь ближайшего агрегатного блока вследствие разности в отметках использовать невозможно. Данный вариант можно осуществить и при А#>6 м, если он окажется более приемлемым, чем вариант 3 .

2. На более низких отметках независимо от размера АН делают только въезд, что, однако, не избавляет от недостатков предыдущею варианта, т. е. вызывает увеличение ГмП-

3. При АН >6 м и железнодорожном транспорте, .когда габаірит по .высоте достигает 5,55 м [3, т. 2], иногда оказывается целесообразным въезд сделать на низких отметках первою этажа. На отметках же поля машинного зала устроить мощное перекрытие, которое и будет служить монтажной площадкой, за исключением места, где над въездом, т. е. на втором этаже, необходимо предусмотреть съемные перекрытия.

При этом образующиеся под перекрытием помещения могут быть использованы для размещения трансформаторной мастерской, масляного хозяйства, компрессорной, аккумуля-торной и других служебно-производственных помещений, обеспечивающих нормальные условия эксплуатации ГЭС (рис. 38). Временное размещение трансформаторов на нижнем этаже для обслуживания его краном требует устройства

5* 67

над мим люка со съемной ікрышкой, либо должна быть обе-спечена прокатка его на часть площади, где находится въезд. 'Выоота трансформатора «или его бака, при снятых изоляторах должна быть меньше АН.

Транспортировка трансформаторов после их сборки или ремонта на монтажной площадке -к месту установки теперь, как правило, производится на собственном ходу с помощью ікарежи (тележюи), которая отсоединяется от бака и может разворачиваться на 90е для изменения направления движе-ния. .Перед разворотом бак трансформатора приподнимается домкратами. •

Рис. 39. Схема транспортировки трансфор-матора на собственном ходу с монтажной

площадки к месту установки1 — первичное положение перед выкаткой;2 — промежуточное положение на рельсовых путях при развороте каретки на 90°; 3 — то же после прокатки по рельсовым путям; 4 — место установки; 5 — ось подъездного пути;

6 — ворота монтажной площадки

• При этом отметки монтажной площадки путей прокатки и места установки должны быть одинаковыми. Порядок операций при такам способе ясен из рассмотрения рис. 39. При транспортировке трансформатора с места установки на мон-тажную площадку операции проводятся в обратном порядке.

4.3. Подъездные пути к ГЭСВ качестве подъездных путей на крупных ГЭС используются

железные дороги, если длина их до примыкания к го-сударственной сети не очень велика, а рельеф местности поз-воляет проложить их без слишком больших затрат.

На участке примыкания к зданию станции подъезд должен быть прямолинейным, желательно горизонтальным или с

V ѵ‘ С9

!І

минимальным уклоном. В подавляющем числе случаев въезд на монтажную площадку русловых и приплотииных ГЭС делают фронт ал ын ым и лишь в редких случаях торцевым. На* деривационных ГЭС вопрос этот решается проще, поскольку не в такой большой степени связан с почти неизбежной прокладкой пути вдоль русла реки, каік на русловых и лрипло- тинных гидроузлах.

Внутри монтажной площадки путь следует прокладывать параллельно торцевой стене, так, чтобы ось пути находилась от стены на расстоянии не . ближе половины ширины крана 0,5 Вкр поскольку здесь неизбежно образуется мертвая зона, недоступная для обслуживания краном (см. рис. 37). Не следует прибегать к «осой прокладке пути на монтажной площадке во избежание увеличения ее площади и исходя из удобств работы крана.

При сравнительно спокойном рельефе местности, когда от-крытое распределительное устройство (ОРУ) можно размес-тить .вблизи от здания ГЭС, целесообразно подъездной путь к нему трассировать рядом с ОРУ, чтобы без дополнительных затрат решить вопрос о доставке на него тяжелых конструкций и Оборудования. Ширина земляного полотна для железной дороги составляет до 5—5,5 м.

В связи с тем, что крупногабаритное и большегрузное обо-рудование доставляется по железной дороге специальными транспортерами, а по аівтомобильной — трейлерами на 6—8—12 тележках длиной 20—30 м и более [3, т. 2], должен быть решен вопрос о допустимых радиусах закруглений подъезда и его уклоне.

Исходя из существующих нормативные указаний можно рекомендовать для железнодорожных подъездных путей мак-симальный уклон до 0,03 и радиус закруглений 300 м, в трудных условиях—150 ІМ (в особо .сложных условиях с двумя контррельсами не менее 80 м), а для автодорог (соответственно уклон до 0,06—0,09 и радиус не менее 30—40 м) желательно до 125 м. В сложных условиях на подземных установках уклон автотранспортного туннеля может быть ■принят равным 0,10—0,14.

Поскольку большая часть пути до места размещения ГЭС преодолевается, как правило, по железной дороге, ее габариты и определяют необходимую ширину для въезда на монтажную площадку транспортных средств. Эту часть монтажной площадки, предназначенную для въезда, занимать при раскладке -частей агрегатов не следует.

Предварительно поперечный размер для въезда принимают по габариту для железной дороги, т. е. около 5 м (как минимум 4,4 м), а высоту ворот для въезда на монтажную 70 '

8аѵе81іисі

•-

ъ

площадку окаю 6 м, если ее не требуется увеличить по другим причинам, например, в соответствии с высотой трансформатора. При большой общей высоте трансформаторов следует над воротами предусмотреть установку кр ан а-укосины, с помощью которого можно снять изоляторы, что резне уменьшит необходимую высоту ворот.

Длина пути внутри монтажной площадки должна быть согласована с размерами применяемых транспортных средств — ж. д. платформ или транспортеров н автотрейлеров, а ширина ворот для въезда определяется длиной трансформаторов, так как необходимо принимать Вв>Ьт (ом. рис. 37).

В редких случаях, обусловленных специфическими осо-бенностями рельефа местности, оказывается необходимым осуществлять .въезд на отметках, .превышающих пол машинного зала, для чего устраивают эстакаду и перегрузочное помещение, как на Нарвісікой ГЭС.

При очень больших подъемах уровней нижнего бьефа в паводок ,и трудности устройства подъездного пути «а более высоких отметках для въезда на монтажную площадку делают герметические ворота, — таким примером служит Мама- канская ГЭС. Другим решением является устройство въезда на крышу здания и устройство в ней люков со съемными крышками, как на зданиях полуоткрытого типа (см. 2.5).

На русловых ГЭС, строящихся на' мягком основании,. блок монтажной площадки обыічно отрезается осадочным швом ,и размещается на глубине, несколько меньшей, чем подошва здания ГЭС, либо на примерно одинаковых отмет- іках без отделения швам, что предопределяет возможность устройства под монтажной площадкой нескольких этажей, помещения которых используются для служебно-производственных целей.

При скальном основании блок монтажной площадки, как правило, отрезается швом и размещается обычно у берега, т. е. на значительно более высоких отметках, чем подошва здания станции, однако с таким расчетом, чтобы под полом можно было сделать 1—2 этажа производственных помещений необходимой площади.

При детальном проектировании выбор оптимального варианта размещения монтажной площадки производится на основании технико-экономических сопоставлений с учетом специфики всех местных условий рельефа, компановки и конструкции здания ГЭС, а также монтажной площадки и подъездов к ней.

Поскольку на монтажной площадке размещается тяжело-весное оборудование, ее перекрытия рассчитываются на по-

вышенные нагрузки, зависящие от диаметра турбин [1]. Так, например, для перекрытия монтажной площадки при == 5—9 ім приніиміают нагрузку 100—200 кН/м2, а для машин-ного зала вюего 20—40 кН/м2 (для слабонагружаемых меж-дуэтажных перекрытий — .вдвое меньше).

4.4. Мостовые переходы через здания ГЭССооружение зданий станций -в составе гидроузлов, особенно

на крупных равнинных реках, создает предпосылки для строительства железнодорожных и автодорожных мостовых переходов с существенно меньшими затратами, чем при воз-ведении их независимо от гидроузла.

На приплотинных гидроузлах в связи с обычно крутыми ‘берегами в створе сооружений осуществить подходы железной дороги, как правило, затруднительно, что .касается автодорог, то мосты для них большей частью предусматривают.

Наиболее простым решением на русловых ГЭС является устройство железнодорожных и автодорожных мостов на кой- оолях бычков, .выдвинутых в сторону верхнего бьефа, так же, как и на водосливной плотине, располагаемой в русле реки. Далее .в сторону обоих берегов полотно дорог прокладывается по гребню каменно-земляных плотин, которые обычно образуют остальную часть подпорного фронта. Примерами могут служить Каховская, Чебоксарская, Верхне-Свирская и ряд других ГЭС.

‘При. необходимости автодорожный мост может быть сделан на

консолях бычков, выдвинутых в сторону нижнего бьефа, с дальнейшей прокладкой полотна дороги по берме глухой плотины (Рижская ГЭС). Однако при большой разнице в отметках гребня плотины и такого моста могут возникнуть затруднения с устройством перехода на водосливной \ плотине.

Выходом из положения служит устройства мостов на эста-кадах, построенных с низовой стороны здания станции, как это предусмотрено на Нижне-Камской ГЭС.

В ряде случаев целесообразным становится размещение дорог в два яруса: на эстакаде укладываются железнодорожные пути, а под ней —полотно автодороги. Примером такого решения служит Саратовская ГЭС [3, т. 2].

Оригинальным вариантом является устройство эстакады между напорной стенкой іи верховой стеной машинного зала (см. рис. 6).

На приплотинных установках полотно автодороги без труда размещается с низовой стороны пребня станционной части плотины, что сделано на Саяно-Шушенской [2], Чиркейской [4] и ряде других ГЭС. Если гребень имеет небольшую шири- 72

Заѵе2

ну, рядом с ним у низовой грани плотины делают контрфорсы, на которых размещается мостовой переход (см. рис. 2).

В случаях, когда івыход дороги на берега по условиям рельефа желательно сделать на более высоких (ірис. 40) или на более низких отметках, как на Днепровской ГЭС-ІІ, контрфорсы делают более высокими или низкими.

Рис. 40. Приплотинная ГЭС Либби в США с облегченной конструкциеймашинного зала ( И = 80 м; Му = 8 X Ю5 МВт)

1 заделанный турбинный трубопровод; 2 — сороудерживающая решетка; 3 — паз турбинного затвора; 4 — контрфорсы для устройства автодороги; 5 — облегченная конструкция машинного зала; 6 — внутренний монтажный

кран козлового типа

Наличие .мостовых переходов на ГЭС может весьма суще-ственно повлиять как на -компоновку и конструкцию здания станции, так и на общую компоновку гидроузла в целом.

. 8и

ТипзданияГЭС1»

Тумаке»

м

Агрегаты2!Наименование ГЭС Река Год

пускаЛГу,мВт Тип

турбинЧисло и ЛГа, мВт

От.м3/с Р» М л,

об/минВое,

м

14,7 1350 плГКА

21X602X45

744520

10,37.5

5075

4522

15 444 ГКА 24x18,5 284 6 85,7 13,8

18 384 ПЛ 6X64 608 9,3 55,6 2618,5 1248 ПЛ 16x78 728 10 57,7 29

18,6 1404 ПЛ 18X78 728 10 57,7 2919,6 321 ПЛ 3X107 714 10 62.5 30

20 250 ПЛ 6X25 180 5,5 88,2 17,5

27 • 2530 ПЛ 22ХП5 695 9.3 68,2 28; 3228,3 702 ПЛ 6X117 585 8.5 75 29

30 180 ПЛ 4X45 200 5 136 16,537,5 165 ПЛ 3X55 183 5 150 • 20

Днепр 1974 ПР 38,3 888 ПЛПР

2ХЮ52X113

336360 6,8 107,1

Днестр 1981 ВС 55 702 ПЛ 6X117 350 6,0 125

Наименование ГЭС

Река Годпуска

ТипзданияГЭС1’

ТЛіакс»

м

*у.мВт

Агрегаты2^

Типтурбин

Число и Nй, мВт

От,мЗ/с 0„м гг,

об/минВое.

м

Ташкумырская Нарын 1985 ПР 58.5 450 РО 3x150 318 6,2 100 24Богучанская Енисей строится То же 69,3 4000 РО 12 x333

-565 7,5 90,9 30

Усть-Илимская Енисей 1974 » 90 4320 РО 18X240 315 5.5 125 22Зейская Зея 1975 9 97,3 1290 плд 6X215 302 6,0 136,4 24Курпсайская Нарын 1985 9 101 800 РО 4x200 243 5.2 136,4 19,5Бурейская Бурея строится ш 128 2000 РО 6X333 350 6,0 136,4 24Токтогульская4! Нарын 1975 ВС 183 1200 РО 4X300 243 5,35 166,7 19Чиркейская4) Сулак 1974 ПР 207 1000 РО 4X250 165 4,5 200 24Саяно-Шушенская Енисей 1978 ПР 220 6400 РО 10Х6405) 560 6.77 142,8 23,8

III. Приплотинно-деривационные гидроузлы с каменно-земляными иарочными плотинами6)

Капчагайская Или 1977 ДР 46 434 пл 4x108,5 350 6.5 107 25,5Хантайская Хантайка 1970 пз 54 441 То же 7X63 146 4.1 187 17

Шамхорская Кура 1982 ДР 58 380 • 2x190 222 7,35 107 25

Миатлинская7) Сулак 1986 ДР 60 220 ч 2хИ0 265 6 150 22Перепадная-І Ингури 1970 ДР 64 220 » 3X73,3 142 4.1 187 17Худонская Ингури строится пз 174 705 РО 3x235 4,25 214Ирганайская Авар. Кой-

су 9 ДР 202 800 То же 4x200 131 4,25214 18

Камбаратинская-І Нарын пз 234 1600 » 4X400 5.9 1

Саратовская

Каневская Рижская Нижнекамская Чебоксарская Майнская Тюямуюнская Волжская имени XXII съезда КПСС3' Шульбинская-І Кривопорожская Ходжикентская

Днепровская-И

Днестровская

Волга

ДнепрДаугаваКамаВолгаЕнисейАмударья

ВолгаИртышКемьЧирчик

I. Русловые гидроузлы

1970 СМ, ПО

1972 ВС1974 РУ1980 СМ1982 СМ1985 РУ1981 РУ

1961 СМ1988 СМ

строится РУ1976 СМ

II. Приплотинные гидроузлы с бетонными плотинами

18,5

26

Продолжение таблицы

"А

(5ооехб

(5ооехб

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение . . ............................................................................Глава 1. Основные типы зданий ГЭС и их компоновка .