Головна> Гідроаккумулірованіе енергетичних систем
ного типу. Так, до складу споруд ГЕС-ГАЕС Кастейк (США) входить низьконапірний тунель довжиною близько 16 км і шість назе.мних високонапірних турбінних водоводів довжиною 730 м кожен (рис. 4-17). Діаметр тунелю 9,14 м, максимальний статичний напір 120 м. Поблизу вихідного порталу тунелю є зрівняльний резервуар діаметром 36,6 м. Однак таку велику довжину підводить тракту для ГАЕС можна розглядати як виняток. На ГЕС-ГАЕС Кастейк вона пов'язана з тим, що водовід входить в Каліфорнійську гідротехнічну систему, призначену для водо-
Мал. 4-17. Розріз по напірному тракту ГЕС-ГАЕС Кастейк (США).
i - водосховище Пайрамід; 2-іізконапорний ділянку водоводу; 3 - високонапор-іий ділянку водоводу; 4 - зрівняльний резервуар; 5 -Будинок ГАЕС; S - водосховище Кастейк; 7 - нижній басейн ГАЕС.
постачання р Лос-Анджелеса і прилеглих районів. Завдяки комплексному призначенням цієї системи частина вартості споруд ГАЕС віднесена до витрат на водопостачання, що відповідно знизило витрати на енергетичну частину вузла і підвищило його економічну ефективність [48].
Діаметри відвідав і обумовлені ними швидкості течії води встановлюються в проектах на підставі техніко-економічних розрахунків по мінімуму розрахункових витрат порівнюваних варіантів. Для ГАЕС характерні більш високі швидкості в низьконапірних водоводах, ніж в дериваційних водоводах звичайних гідроелектростанцій. Це пов'язано з відносною короткочасністю роботи ГАЕС в добовому графіку навантаження і низькою собівартістю нічної енергії, використовуваної для закачування води в верхній акумулює басейн (табл. 4-1).
З метою зниження гідравлічного удару в водоводах вибирають оптимальний режим регулювання агрегатів, під-
Зіставлення параметрів низьконапірних підвідних відвідав ГАЕС і дериваційних водоводів ГЕС
* Показники по другій Інтко водоводу.
шают тимчасову нерівномірність їх ходу або при економічній доцільності споруджують платформи резервуари.
Необхідність установки зрівняльних резервуарів на водоводах ГАЕС визначається умовами перехідних режимів роботи станції.
Виходячи з умов регулювання агрегатів, як орієнтовного критерію необхідності спорудження зрівняльних резервуарів можна приймати залежність
де Ту, - постійна інерції напірного водоводу; qmakc - найбільша витрата при розрахунковому напорі; Яо - натиск турбін; Li і Fi - довжина і перетин ділянок водоводу; п - кількість ділянок.
Оскільки довжина високонапірних турбінних ділянок водогонів відносно невелика в порівнянні з довжиною низьконапірних, то формула (4-2) може бути спрощена наступним образо.м:
де L - довжина ділянки водоводу, м; Імакс - максі.мальная швидкість течії води на цій ділянці, м / с; Н - статичний напір ГАЕС, м.
Ще більш спрощена залежність [18]:
Складність гідравлічної системи ГАЕС вимагає на стадії техніко-економічного обґрунтування будівництва проведення ретельних розрахунків перехідних гідравлічних режимів з урахуванням уточнених турбінних характеристик та інших параметрів, а в технічному проекті також і модельних досліджень.
Є можливість знизити діючий напір на водоводах ГАЕС, розташувавши їх на поверхні землі і частково на естакаді. Якщо напір ГАЕС НЕ превищает 100 м, водовід може закінчуватися вертикальною шахтою, що поєднує функції зрівняльного резервуара і підведення до спіральним камерам агрегатів. Таку конструкцію доцільно розташувати в центрі круглого в плані будівлі ГАЕС.
Висока щодо агрегатів розташування підвідних відвідав має також негативні сторони. Виникає небезпека утворення вакууму в разі миттєвої втрати приводу в насосному режимі. Останнє обмеження вимагає наближення будівлі ГАЕС до верхнього басейну, що призводить до значної глибині врізки підошви будівлі ГАЕС в берегової схил, або розміщення водоприймальних споруд на брівці схилу. Це тягне за собою збільшення висоти огороджувальної дамби і знижує надійність споруди.
Розташування напірного залізобетонного водоводу частково на насипному ґрунті, частково на високій естакаді може привести до нерівномірних осідань і порушення водонепроникності конструкції.
Високонапірні ділянки підвідних відвідав примикають з одного боку до агрегатів ГАЕС, а з іншого-небудь до низьконапірним ділянкам, або до водоприймальних споруд у верхньому басейні.
На конструктивному рещеніі відвідав позначається їх розташування: підземне або наземне.
Вертикальна трасування підземних водоводів, т. Е. Визначення ухилів різних ділянок, залежить в основному від генерального ухилу траси (відносини перепаду висот до довжини), умов виробництва підземних робіт, геологічної будови.
За кордоном в останні роки набули поширення тунелепрохідницькі комбайни, що дозволяють проходити похилі виробки в породах середньої і високої міцності. При цьому оптимальний ухил виробок, що забезпечує скидання породи під дією сили тяжіння, становить приблизно 38-45 °.
В даний час розвиток технічних рішень ГАЕС йде в напрямку підвищення одиничних потужностей агрегатів і приєднання декількох агрегатів до одного водоводу. Це може бути пов'язано з деякими незручностями при експлуатації, оскільки при необхідності ремонту магістрального або одного з підвідних відвідав потрібно одновре-
Саме зупиняти кілька агрегатів. Однак прийняті конструктивні рішення підземного водопроводящего тракту виконуються зазвичай з високим ступенем надійності. Періодичний огляд відвідав може виконуватися протягом добових зупинок ГАЕС або в суботні та недільні дні.
Укрупнення відвідав призводить до зростання основного параметра, що характеризує зусилля на облицювання водоводу pD (р-максимальне тиск води в водогоні, p = pgH; D - діаметр водоводу, м). Цей параметр для деяких підземних водоводів ГАЕС має наступні значення:
Люнерзее (Австрія, 1958 г.). 2300
Хорнберге (ФРН, 1975 г.). 4900
Белмекен (Болгарія, 1975 г.). 2900
На будівництві ГЕС в СРСР (Нурекська і Інгурська ГЕС) параметр тунельних водоводів досягав 2400-2800.
Найбільш раціональні конструктивні рішення обделок підземних високонапірних водоводів досягаються за рахунок максимального використання міцнісних властивостей скельного масиву і передачі на нього значної частини внутрішнього тиску води.
Для максимального збереження пружних і міцнісних властивостей породи велике значення має метод виробництва прохідницьких робіт. Так, за дослідженнями відділу підземних споруд НІС Гідропроекту коефіцієнт пружного відсічі при механізованої проходки зростає в середньому на 30% в порівнянні з буро-вибуховий.
Для підвищення геомеханічних показників породи раціонально застосування глибокої укріплювальної цементації.
Техніко-економічні показники оброблення з глибокої укріплювальної цементацией більш сприятливі, ніж показники обробок традиційних типів. Така оброблення дериваційного тунелю Інгурської ГЕС виявилася на 26 млн. Руб. дешевше оброблення з металевою оболонкою і на 31 млн. руб. дешевше залізобетонної оброблення [10].
На підставі вітчизняних і зарубіжних досліджень благається навести такі орієнтовні значення коефіцієнта збільшення пружного відсічі в залежності від стану породи і глибини цементації при тиску 2 МПа [10]:
Стан породи Глибина цементації
Слаботрещіноватая. 1,5 2,0
Тріщинувата. 1,8 2,5
Сільнотрещіноватих. 2,0 3,0
Крім економічної ефективності глибока цементація значно знижує фільтраційні втрати води, забезпечує збереження оброблення та неразмиваємость породи. У дослідному
штреку ГАЕС Фестіньог (Великобританія), пройдений в щільних алевролітах, цементація під тиском 3,5 МПа зменшила витрати фільтрації більш ніж в 10 разів.
Обмежене поширення мають напружено-армовані оброблення, що відрізняються високою трудомісткістю і складністю виготовлення, проте їх застосування забезпечує значну економію металу.
Представляють інтерес монолітні залізобетонні оброблення високонапірних тунелів із застосуванням низькомодульної бетонів (латексбетон і пемзобетону). При однакових марках низькомодульної і звичайного бетону товщина оброблення з низькомодульної бетону може бути зменшена на 30-50%. Широкому впровадженню латексбетона поки перешкоджає його висока вартість (в 1,5-2 рази перевищує номінальну вартість звичайного бетону).
Пристрій залізобетонних обробок напірних тунелів пов'язане з деякими технологічними труднощами і не виключає можливості фільтраційних втрат з тунелів. Тому значна частина високонапірних водоводів зарубіжних ГАЕС має ділянки більшою чи меншою протяжності, облицьовані металом. Товщина сталевої облицювання встановлюється з умови спільної статичної роботи всієї конструкції (сталь - бетон - скеля) на внутрішній тиск і ізольованою роботи самого облицювання з урахуванням ребер і анкерів на можливе зовнішнє тиск.
На ГАЕС Реккун Маунтін (США) високонапірний підземний водовід виконаний однонитковим з розгалуженням на чотири нитки (див. Рис. 3-7). Скельні породи, в яких розташовані підземні споруди, представлені вапняками різної міцності. Діаметр шахтного і горизонтального ділянок магістрального водоводу 10,6 м, діаметр підвідних ділянок водогонів 5,3 м (швидкість потоку 6,9 м / с). На примиканні до машинного залу діаметри підвідних відвідав знижуються до 3 м. При цьому швидкість потоку (в турбінному режимі) зростає до 21,5 м / с. Тільки останні ділянки иа довжині 36 м облицьовані металом.
Траса водоводу ГАЕС Родунд 11 (Австрія) проходить майже паралельно схилу в вапняках і мергелях [50]. Відвід діаметром 4,15 м облицьований металом товщиною від 10 до 20 мм по всій довжині. На ділянках водоводу, на яких зовнішнє гідростатичний тиск перевищує 70 м, сталеві облицювання заанкерена в бетон (рис. 4-18).
На ГАЕС Окутатарагі (Японія) дві нитки похилих високонапірних підвідних відвідав протрассировать в міцних ліпарити з модулем деформації від 4000 до 10 000 МПа. Внутрішній діаметр відвідав 4,9 м, довжина 645 м, максимальний розрахунковий натиск 630 м (статичний напір 465 м). Максимальна товщина сталевої облицювання, розрахованої з урахуванням відсічі скельної породи, 50 мм. В межах похилої частини водоводів затрубний простір навколо облицювання заповнене бетоном на цементі.
Дані контрольно-вимірювальної апаратури підтвердили наявність попереднього обтиску облицювання водоводу і передачі від 0,57 до 0,88 efivr-реіпего тиску на породу [83].
Важливе значення при проектуванні підземних водоводів зі сталевою облицюванням має мінімально допустимий зазор між контуром вироблення і облицюванням. У вітчизняній
практиці це відстань приймається в залежності від умов виконання зварювальних робіт при монтажі облицювання: при зварюванні зсередини 0,4 м (Нурекська ГЕС), при двосторонньої зварювання 0,8 м (Інгурська ГЕС). На проектованої в Угорщині ГАЕС Предікалосек зазор між облицюванням і породою прийнятий 0,35-0,5 м. У ФРН рекомендується зазор приймати не більше 0,3 м. При цьому простір між облицюванням і породою заповнюється спеціально підібраним високопластичний бетоном, що володіє мінімальною усадкою [ 39]. В СРСР на Ну-
Мал. 4-18. Розріз по напірному тракту ГАЕС Родунд II (Австрія).
/ - нарулсное гідростатичний тиск; 2-ділянку водоводу з попереднім напруженням оброблення; 3 - алювій; 4 - тріщини бортового відсічі.
рекской ГЕС і інших об'єктах для заповнення затрубного простору застосовують литий бетон з присадкою бентоніту [16].
Відвід ГАЕС Вальдек II (ФРН), ча початковій ділянці довжиною 100 м (див. Рис. 3-6) побудований відкритим способом у вигляді залізобетонної труби діаметром в світлі 5,75 м зі сталевою облицюванням товщиною 18 мм. Нижче цієї ділянки товщина облицювання збільшується до 44 мм. Облицювання розрахована на внутрішній тиск води при спільній статичної роботі з масивом породи, представленої пісковиками і сланцями. При розрахунку враховувалися можливі зазори між облицюванням і бетоном до 2 мм U осредпеііий модуль пружності скелі 4500 МПа. Було виконано також перевірочний розрахунок за межею текучості з допущенням k = \, \ в припущенні ізольованою роботи облицювання без урахування навколишнього масиву. Коліна облицювання закріплені в скелі прсднапряжеіпимі анкерами з глибиною закладення 20 м.
При проектуванні водоводу ГАЕС Вальдек II не враховувалося зовнішній тиск води, оскільки проведені дослідження показали, що порода прак-