- •Лекция 2. Теоретические основы ивэ. Аддитивная модель процесса получения, преобразования, распределения и использования гидроэнергии. Основные схемы использования гидроэнергии.
- •А. Плотинная схема
- •Б. Деривационная схема
- •В. Плотинно-деривационная схема
- •Г. Каскады гидроэлектростанций и водохранилищ
- •Гидравлическое аккумулирование энергии
- •Энергетические и экономическое значение применения гидроаккумулирования на примере Загорской гаэс.
- •Крупные насосные станции-потребители-регуляторы электроэнергии
- •Приливные электростанции
Лекция 2. Теоретические основы ивэ. Аддитивная модель процесса получения, преобразования, распределения и использования гидроэнергии. Основные схемы использования гидроэнергии.
Имеются три основные схемы создания сосредоточенного напора ГЭС:
-
плотинная схема, когда напор создается плотиной;
-
деривационная схема, когда напор создается преимущественно посредством деривации, осуществляемой в виде канала, туннеля или трубопровода;
-
плотинно-деривационная схема, когда напор создается и плотиной, и деривацией.
Плотины имеются во всех трех схемах. Плотины могут быть земляные (рис. 1, а), каменно-набросные (рис. 1, б), бетонные и железобетонные (рис. 1, в).
Рис. 1. Поперечные профили плотин: а — земляных; б — каменно-набросных; в — бетонных
/ — плотина с ядром; // — плотина с экраном; /// — плотина с диафрагмой; IV — гравитационная глухая; V — гравитационная водосливная; VI — контрфорсная; VII — арочная; VIII — многоарочная 1 — ядро из местных материалов (глина, суглинок, лёсс); 2— зуб; 3— крепление верхового откоса; 4 — экран; 5 — экран с понуром; 6 — диафрагма; 7 — цементационная завеса; 8 — каменная наброска; 9 — обратный фильтр; 10 — берма; 11 — железобетонный экран; 12 — подэкрановая каменная кладка; 13 — затвор; 14 — козловый экран; 15 — водослив; 16 — плита; 17 — контрфорсы; 18 — распорные балки; 19 — арка
Земляные плотины строятся высотой до 200 м, а каменно-набросные до 300 м. Каменно-набросные и земляные плотины имеют ширину по основанию больше высоты. Крутизну откосов обычно обозначают 1:3, 1 : 2,5 и т. д. Это значит, что горизонтальная проекция откоса соответственно в 3 или 2,5 раза больше его высоты. Бетонные гравитационные плотины, устойчивость которых обеспечивается их массой, строятся на слабом основании (глина, песок) высотой до 40 м, а на прочном скальном основании — до 300 м.
Железобетонная контрофорсная плотина может быть построена высотой до 100 м. Одноарочные плотины строятся только в узких глубоких каньонах с прочными скальными берегами, на которые передается нагрузка от плотины. Такие плотины обычно делаются железобетонными и могут достигать высоты 300м.
В многоарочных железобетонных плотинах нагрузка через арки передается на контрфорсы, и через них на основание. Такие плотины строятся высотой до 100—150 м.
Рис. 1. Поперечные профили плотин: а — земляных; б — каменно-набросных; в — бетонных
А. Плотинная схема
Плотинная схема (см. рис. 2) осуществляется преимущественно при больших расходах воды и малых уклонах ее свободной поверхности. Посредством плотины, построенной в пункте В, создается перепад Но, а подпор воды распространяется вверх по реке до пункта А. Разность уровней воды в пунктах A и В равна Но + h. Часть общего падения реки h будет потеряна при движении воды в верхнем бьефе. В плотинной схеме в зависимости от величины напора гидроэлектростанция может быть русловой или приплотинной.
Русловой называется такая гидростанция, у которой здание ГЭС наряду с плотиной входит в состав сооружений, создающих напор (см. рис. 3). Здание ГЭС в этом случае воспринимает давление воды со стороны верхнего бьефа и должно удовлетворять условию устойчивости, как и плотина. Русловая ГЭС может быть построена при сравнительно небольшом напоре.
При средних и больших напорах строят приплотинную ГЭС, здание которой располагается за плотиной и не воспринимает полного давления воды (см. рис. 4). Подвод воды к турбинам такой ГЭС осуществляется трубопроводами, размещаемыми в теле или поверх бетонной плотины, под земляной плотиной или туннелями, прокладываемыми в обход плотины.