о ca

P is-

j2 ra щ

iiii

S h я 3

о к a

1- >o Й я

с,

I

5 slj

о .. * oj

многостержневых анкеров длиной до 28 м. Кроме того, было установлено около 4000 простых анкеров длиной от 4 до 6 м [37, 72, 80].

При высоком техническом уровне строительной части проекта гидроэнергетическое оборудование ГАЭС Вальдек И не может в настоящее время считаться прогрессивным. Этот вывод вытекает из сравнения удельных показателей выломки на I кВт установленной мощности ГАЭС Вальдек П с анало-га.мн примерно такого же напора (ГАЭС Круахан, Маркерсбах, Внлларино, Вианден I, см. рис. 7-2), где установлены обратимые гцдромашины.

Вертикальное расположение четырех гидроагрегатов с радиалыю-осевой турбиной и центробежным насосом предусмотрено также в машинном зале проектируемой в Чехословакии ГАЭС Длоуге Стране мощностью 600 МВт (напор 540 м). Размеры выработки машинного зала: пролет 24,5, максимальная высота 52, длина П4 м. Главные трансформаторы предполагается установить вдоль одной из стен выработки, а затворы на подводящих и отводящих водоводах - в глубоких колодцах, расположенных по оси машинного зала (см. рис. 4-20).

К недостаткам ко.мпоновкн машинного зала этой ГАЭС нужно отнести значительный дополнительный объем подземной выработки, в которой размещаются подводящие, отводящие водоводы и их развилки. К тому же этот объем после монтажа водоводов заполняется бетоном, что является дополнительной причиной ухудшения удельных показателей подземного машинного зала ГАЭС Длоуге Стране по сравнению с аналогами (см. рнс. 7-2).

Горизонтальное расположение агрегатов по трехмашинной схеме с радиально-осевыми турбинами осуществляется в машинном зале ГАЭС Гримзель И (Швейцария). Напор ГАЭС 435 м, мощность одного агрегата 150 мВт. Кроме четырех агрегатов в общей выработке располагаются повыснтельные трансформаторы, ЗРУ и другое вспомогательное обор-дование.

Характерной особенностью компоновки является расположение подводящего и отводящего водоводов в общей выработке по одну сторону от машинного зала. Это позволяет вдоль одной продольной стены машинного зала сгруппировать затворы на подводящих водоводах, а вдоль другой - установить все электрическое оборудование. Выработка машинного зала имеет простое очертание, близкое к полуокружности с диаметром 29 м при высоте 19 м (рис. 4-40). Монтажная площадка расположена в торце машинного зала длиной 140 м [46].

Таким образом, длина машинного зала ГАЭС Гримзель II лишь незначительно превышает длину зала ГАЭС Вальдек II (106 м), несмотря на большую мощность н горизонтальное расположение агрегатов.

Сопоставление удельных объемов скальной выломки на I кВт установленной мощности (0,24 мЗ/кВт на ГАЭС Вальдек II и 0,11 мкВт иа ГАЭС Гримзель II) показывает преимущества компоновочного решения, принятого для ГАЭС Гримзель П. Кроме того, прн компоновке этой ГАЭС достигнуто лучшее расположение оборудования и меньшие размеры поперечного сечения выработки.

Подземные машинные залы, в которых устанавливаются мощные обратимые гидромашины, получили широкое распространение в Японии и США. В последние годы эта тенденция начинает проявляться на высоконапорных ГАЭС Западной Европы.

На ГЭС - ГАЭС Синтойоне мощностью 1125 МВт (напор 244 м) установлено пять гидроагрегатов (рис. 4-41). В общей выработке машинного зала размерами 22,5 (пролет), 46,5 (максимальная высота), 140,5 м (длина) размещены также шаровые затворы подводящих водоводов. Повыснтельные трансформаторы вынесены в отдельную выработку такой же длины с поперечными размерами 13,2 (пролет) Х14,1 м (высота), которая сообщается с машинным залом шнннымн галереями. Из этой же выработки пройдено пять колодцев, в которых установлены плоские затворы с гидроподъемниками на отводящих водоводах. Своды машинного зала и трансформаторного помещения поддерживаются бетонными аркамп, что характерно для подземных выработок в Японии, находящихся в зоне высокой сейсмичности. Монтажная

площадка ГАЭС находится в средней части зала. На продольном разрезе ма-щинного зала обращает на себя внимание экономичный профиль подошвы выработки следующей за контуром технологических помещений [75].

На 1АЭС Ьэр Свэмп (США) мощностью 640 МВт (напор 235 м) установлены два гидроагрегата. Первоначально предполагалось соорудить здание I АЭС наземного типа, однако детальное сопоставление выявило, что вари<1нт

<229,0

Рис. 4-41. Машинный зал ГЭС - ГАЭС Синтойоне (Япония).

а - поперечный разрез: б - продольный разрез; / - обратимая гидромашнна; 2 - двигатель-генератор; 3-помещение трансформаторов и затворов на отводящем водоводе; - шаровой затвор: л - монтажная площадка.

С подземным машинным залом обеспечивает экономию в 2,5 млн. долл. Компоновка подземного зала в поперечном разрезе аналогична принятой на ГАЭС Синтойоне. Отдельное помещение со стороны нижнего бьефа в данном случае отсутствует, поскольку трансформаторы вынесены на поверхность, а на коротких отводящих водоводах предусмотрены лишь затворы на выходе. Выработка машинного зала размерами 24,5 (пролет) Х55 (максимальная высота) Х70 м (длина) осуществлена без бетонной обделки п несущего свода. В машинном зале предусмотрена открытая установка главных выключателей [58].

Рекопдной по напору установкой с двухмашинной схемой основного оборудовании является ГЭС-ГАЭС Ла Кош (Сент-Элен) во Франции мощностью 320 МВт (максимальный напор 933 м). В машинном зале установлены четыре агрегата по 80 МВт. При выборе оборудования для этой ГАЭС решающее значение сыграло сопоставление двух-и трехмашинной схем которое показало экономию свыше 50% в пользу первой из них (см. рис. 2-9). Нрк

Рис. 4-42. Машинный зал ГЭС-ГАЭС Л а Кош (Франция).

/ - пятиступенчатая обратимая гидромашина; 2 - двигатель-генератор; 3 - шаровые затворы; 4 - подводящий водовод; 5 - отводящий водовод; 5 -плоский затвор; 7 - кабельная и вентиляинонная галерея; S- герметическая дверь.

окончательной разработке проекта максимальный пролет машинного зала составил всего 11,7 (на уровне электрических машин) и 8 м (на уровне гидро-машпн). Максимальная высота выработки 31 м, длина 61 м (рис. 4-42).

Характерной особенностью многоступенчатых обратимых гидромашин впервые установленных на этой станции, нвляется нх подвеска на железобетонных рамах. В целях безопасности эксплуатации шаровые затворы перед агрегатами вынесены в подземное помещение размерами 7,1 (пролет) Х1 2 (высота) Х36 .м (длина), которое отделено от машинного зала герметической дверью. Повысительные трансформаторы расположены на поверхности [47].

Удельные показатели различных ГАЭС с подземными машинными залами по объемам выломки на 1 кВт установленной мощности приведены в табл. 4-5.

Сопоставление этих удельных показателей позволяет сделать вывод о значительном влиянии на них типов гидросилового оборудования и используемых напоров. Заметные преимущества дают при трехмашинных схемах радиально-осевые турбины, особенно при их горизонтальной установке (ГАЭС Грим-зель II). Для сверхвысоких напоров целесообразно внедрение многоступенчатых обратимых гидромашнн (ГАЭС Ла Кош).

Влияние единичной мощности гидроагрегатов сказывается не так резко, как это утверждается в 26]. В значительно большей степени на удельные показатели влияют количество агрегатов (поскольку при небольшом их числе возрастает удельный вес выломки под монтажную площадку, вспомогательные помещения II др.), а также особенности компоновки.

Таблица 4-5

Объемы скальной выломки под машинный зал некоторых ГАЭС на 1 кВт установленной мощности

Трехмашинные схемы

* Трансформаторы установлены на поверхиостн; в скобках приведены показатели для машинных залов без учета вспомогательных помещений для трансформаторов, затворов и друтого оборудования.

В 1974 г. было предложено так называемое кустовое размещение гидроагрегатов в круглом машинном зале [43]. При этом горная выработка представляет собой цилиндр с купольным сводом. Расчеты, выполненные методом конечных элементов [67], показали, что максимальные сжимающие напряжения на контуре выработки подземного машинного зала ГАЭС при кустовом расположении агрегатов снижаются по сравнению с линейным их расположением в 1,4- 1,7 раза. Можно ожидать, что кустовая компоновка не вызовет каких-либо осложнений в эксплуатации.

При расположении машинных залов ГАЭС на глубинах, превышающих 800-1000 м (ГАЭС с подземными бассейнами), возникнут некоторые специфические условия, свойственные ГАЭС только этого типа. Они будут заключаться в высоких ПО

значениях напряжений в горной породе, окружающей машинный зал. Поэтому проектирование машинных залов на большой глубине потребует особо тш,ательных исследований естественного напряженного состояния горного массива, а также прочности и сохранности пород. Большое значение будет иметь выбор рационального очертания выработки машинного зала и прилегающих к нему помещений. Поскольку трехмашинная схема основного оборудования приводит к неблагоприятной в статическом отношении форме выработки, на напорах до

Рис. 4-43. Машинный зал ГАЭС с подземным бассейном (вариант с многоступенчатой обратимой гидромашиной).

я-попеоечный разрез; б - план; /-напорная шахта; 2 - шаровой затвор; f - of Р-?имаягидРомаЩин1;%-двнгатель-генератор; 5 - отводящие водоводы; 5-подземнь,й бассейн; 7-помещение трансформаторов и затворов; -шинная шахта; 9-транспортная шахта; 10- мостовой кран.

1200 м наиболее целесообразна установка обратимых гидроагрегатов, изготовление которых в настоящее время технически возможно. Такие агрегаты мощностью 200 МВт могут быть сконструированы в виде многоступенчатой вертикальной обратимой гндромашины, расположенной на одном валу с двигателем-генератором (рис. 4-43).

Другое возможное решение разработано в дипломном проекте на кафедре использования водной энергии МИСИ имени