ВЫСШАЯ ШКОЛА ТЕХНОЛОГИИ И ЭНЕРГЕТИКИ

ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ДИЗАЙНА»

Санкт-Петербург

Введение:

Целями и задачами производственной практики является изучение технологического процесса производства электроэнергии на ГЭС, назначения и устройства основного и вспомогательного оборудования, устройств РЗА и противоаварийной автоматики, режимов работы ГЭС, генераторов, трансформаторов. А также приобретение навыков безопасной, надёжной и экономичной эксплуатации гидроэнергетического оборудования, осуществляемой оперативным персоналом; изучение порядка ведения эксплуатационной документации; ознакомление с рабочим местом начальника смены ГЭС.

Содержание:

1.Общие сведения и принцип работы ГЭС

2.Общие сведения о Саяно-Шушенской ГЭС

3.Преимущества и Недостатки ГЭС

Принцип работы ГЭС

Гидроэлектростанции давно стали одним из символов промышленного прогресса. Их изображают на банкнотах и марках, посвящают им поэмы, а страны соревнуются в сооружении все более и более мощных «гидрогигантов». Однако несмотря на монументальность этих сооружений, принцип работ любой ГЭС довольно прост.

Вода под напором поступает на лопасти турбины гидроэлектростанции, которая в свою очередь приводит в действие генераторы, вырабатывающие электричество. Мощность ГЭС зависит от напора и количества воды, проходящей через гидроагрегаты.

Собственно, главной задачей в строительстве гидроэлектростанции является создание напора воды. По принципу решения этой проблемы ГЭС делятся на плотинные и деривационные. Иногда также встречаются ГЭС смешанного (плотинно-деривационного) типа.

При наиболее распространенном варианте строительства реку перегораживают плотиной, которая поднимает уровень воды, создавая необходимый напор. Причем его величина напрямую зависит от высоты сооружения.

Помимо плотины (или нескольких) такая ГЭС состоит из здания гидроэлектростанции и распределительного устройства. В здании ГЭС располагается все основное оборудование станции – турбины и генераторы. Также ГЭС могут включать в себя дополнительные сооружения, например, водосбросные устройства, шлюзы, судоподъемники или рыбоходы.

Деривационные ГЭС обычно строят в тех местах, где река имеет довольно большой уклон. Таким образом, отпадает необходимость в сооружении водохранилища, а вода через специальные водоводы (тоннели или каналы) попадает прямиком к зданию ГЭС. Впрочем, даже на деривационных ГЭС нередко стараются возводить небольшие водохранилища (бассейны суточного регулирования), чтобы иметь определенные возможности по регулированию стока и соответственно изменять выработку электроэнергии в зависимости от потребностей энергосистемы.

Деривация – отвод воды от русла реки по каналу или тоннелю.

Отдельно можно выделить гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). Их используют для сглаживания суточных перепадов нагрузки энергосистемы, чтобы обеспечить надежность ее работы. В отличие от обычной гидроэлектростанции ГАЭС работают не только в турбинном, но и в насосном режиме, закачивая воду из нижнего бьефа в верхний.

Бьеф – часть водохранилища, реки, канала или другого водного объекта, примыкающая к гидротехническому сооружению. Различают верхний бьеф, располагаемый выше по течению, и нижний, располагаемый по другую сторону гидротехнического сооружения. Верхним бьефом часто является водохранилище.

Одним из главных отличий гидроэлектростанций от других энергетических сооружений является их индивидуальность. Если тепловые или атомные станции строят по давно отлаженным схемам из одинаковых типовых блоков, то каждая ГЭС является уникальной в своем роде.

Общие сведения о Саяно-Шушенской ГЭС

Принципиальная схема Саяно-Шушенской ГЭС

Саяно-Шушенский гидроэнергетический комплекс расположен на реке Енисей на юго-востоке Республики Хакасия в Саянском каньоне у выхода реки в Минусинскую котловину. Комплекс включает в себя Саяно-Шушенскую ГЭС, расположенный ниже по течению контррегулирующий Майнский гидроузел и береговой водосброс.

Саяно-Шушенская ГЭС использует падение верхнего Енисея в так называемом Саянском коридоре — участке течения, на котором река прорезает хребты Западных Саян. Саянский коридор имеет длину около 280 км, начинаясь у впадения в Енисей реки Хемчик и заканчиваясь в районе Саяногорска.

Основные сооружения Саяно-Шушенской ГЭС расположены в Карловом створе, расположенном на расстоянии 455,6 километра от истока реки

Саяно-Шушенская ГЭС расположена в посёлке Черемушки (возле города Саяногорск) в Республике Хакасия и является самой мощной гидростанцией в России и одной из самых мощных в мире. Установленная мощность Саяно-Шушенской ГЭС — 6400 МВт, среднегодовая выработка 24 млрд кВт·ч. В здании ГЭС размещено 10 радиально-осевых гидроагрегатов мощностью 640 МВт каждый.

Саяно-Шушенская ГЭС является самым мощным источником покрытия пиковых нагрузок в Единой энергосистеме России и Сибири. Основными потребителями электроэнергии СШ ГЭС были Саяногорский алюминиевый завод, Хакасский алюминиевый завод, Красноярский алюминиевый завод, Новокузнецкий алюминиевый завод, Кузнецкий ферросплавный завод. В полноводные годы в связи с ограниченной пропускной способностью ЛЭП ГЭС вынуждена была сбрасывать часть воды вхолостую, что приводило к недовыработке 1,6 — 2 млрд кВт·ч.

здании ГЭС размещено 10 гидроагрегатов, мощностью 640 МВт каждый, с радиально-осевыми турбинамиРО-230/833-0-677, работающими при расчётном напоре 194 м (рабочий диапазон напоров — от 175 до 220 м). Номинальная частота вращения гидротурбины — 142,8 об/мин, максимальный расход воды через турбину — 358 м³/с, КПД турбины в оптимальной зоне — около 96 %, общая масса оборудования гидротурбины — 1440 т. Рабочее колесо гидротурбины — неразъёмной цельносварной конструкции из нержавеющей стали, имеет диаметр 6,77 м. Первые два гидроагрегата снабжались сменными рабочими колёсами РО-140/820а-605, работающими при напоре от 60 до 120 м; впоследствии сменные рабочие колёса были заменены на штатные. Отличительной особенностью гидротурбин станции — использовалось индивидуальными приводами лопаток направляющего аппарата, но в ходе реконструкции 2011—2014 годов от этого варианта отказались, и на новых турбинах используется традиционная схема общего привода лопаток направляющего аппарата через регулирующее кольцо.

Турбины приводят в действие синхронные гидрогенераторы зонтичного типа СВФ1-1285/275-42 УХЛ4 с диаметром ротора 10,3 м, выдающие ток напряжением 15,75 кВ. Гидрогенераторы имеют водяное охлаждение. По результатам испытаний гидроагрегата номер 5, мощность была зафиксирована (722,8 МВт) 16/11/2013 2:09 +8 по местному времени, по московскому времени 15/11/2013 22:09, являясь таким образом, наиболее мощным из гидроагрегатов ГЭС России. Производитель турбин — Ленинградский металлический завод, генераторов — завод «Электросила» (в настоящее время оба предприятия входят в концерн «Силовые машины»). При создании гидроагрегатов Саяно-Шушенской ГЭС широко использовался опыт изготовления мощных (500 МВт) гидроагрегатов Красноярской ГЭС^[]. Электрической схемой предусмотрено объединение в один энергоблок двух соседних агрегатов, работающих на одну группу из трёх однофазных трансформаторов типа ОРЦ-533000/500 мощностью 533 МВА и напряжением 15,75/500 кВ каждый (всего на ГЭС установлено 15 основных трансформаторов). Трансформаторы расположены на специальной площадке в пазухе, образованной низовой гранью плотины и верховой стеной машинного зала. Первоначально генераторы подключались к трансформаторам посредством коммутационных аппаратных генераторных комплексов — КАГ-15,75, каждый из которых включал в себя выключатель нагрузки, разъединитель, трансформаторы тока и напряжения; к настоящему времени КАГ-15,75 заменены на современные элегазовые

выключатели HEC-8^.

Здание ГЭС имеет криволинейную форму в плане, радиус по оси агрегатов — 452 м. Подводная часть здания разделена на 10 блоков (по числу гидроагрегатов), 9 из которых имеют ширину по оси агрегатов 23,82 м, а торцевой 10-й блок, примыкающий к раздельному устою, — 34,6 м. Ширина машинного зала с полом на отметке 327,0 м составляет 35 м, а его общая длина с монтажной площадкой — 289 м. Расстояние между осями агрегатов — 23,7 м. В здание ГЭС уложено 480 000 м³ бетона. Стены и крыша машинного зала станции созданы на базе пространственной перекрёстно-стержневой конструкции, состоящей из унифицированных металлических элементов системы Московского Архитектурного института (МАРХИ). К зданию ГЭС и к низовой грани левобережной части плотины примыкают глубоко врезанные в откос здания монтажной площадки и трансформаторной мастерской^].

Станционная площадка левого берега размещается на отметке 333,0 м. Площадка ограждена со стороны реки подпорной стенкой, ниже которой берег реки укреплён армированной бетонной облицовкой.

На станционной площадке размещены два здания служебно-технологических корпусов: четырёхэтажный корпус «А», в котором размещаются центральный пульт управления (ЦПУ), помещения автоматизированной системы управления (АСУ), узел связи и административные службы, и прискальный корпус «Б» с цокольным и двумя надземными этажами, где расположены мастерские, лаборатории, службы цехов, столовая, бытовые помещения и прочие вспомогательные службы. От станционной площадки до посёлка Черёмушки, расположенного в 4 км от ГЭС, организовано трамвайное сообщение.

Открытое распределительное устройство (ОРУ) напряжением 500 кВ размещено в 1,2 км ниже ГЭС по течению Енисея, в долине небольшой реки Карловой, русло которой было переведено в подземный коллектор под ОРУ. Площадка ОРУ размерами 128×340 м выполнена в полувыемке-полунасыпи. Схема ОРУ 500 кВ построена по принципу подключения трёх присоединений через четыре выключателя (так называемая схема «4/3»). На ОРУ были установлены воздушные выключатели ВВБК-500А, трансформаторы тока ТФРМ-500, ограничители перенапряжения ОПНИ-500, разъединители РГ3-500/3200. С 2013 года выдача мощности производится с современного комплектного распределительного устройства элегазового (КРУЭ 500 кВ), возведённого на площадке ОРУ; оборудование ОРУ демонтировано. Выдача мощности от ГЭС до ОРУ 500 кВ осуществляется по трём ЛЭП вдоль левого берега и двумя ЛЭП — через переходную опору, установленную на скальной выемке правого берега. Начальное крепление пролётов пяти ЛЭП 500 кВ выполнено к специальным металлическим конструкциям, закреплённым анкерами в железобетонную облицовку турбинных водоводов. В энергосистему электроэнергия выдаётся с ОРУ по четырём ЛЭП 500 кВ. По причине ограниченной пропускной способности ЛЭП и недостаточного развития промышленных потребителей вблизи ГЭС максимальная выдаваемая в энергосистему мощность станции ограничена 4850 МВт.