Работа ГЭС в зимнее время и пропуск паводка

Зимний период в работе ГЭС наиболее ответственный, т.к. с понижением температуры на реках появляется ледяной покров, а при переохлаждении пото-ков и водоемов образуется донный лед и шуга.

Донный лед - внутриводный лед, образуется на дне реки и остается там до тех пор, пока слой его не достигнет толщины, при которой сила плавучести превысит силу сцепления с дном. Чаще всего донный лед образуется на под-водных камнях, металлических частях сооружений.

Шуга-это плывущая в воде губчатая непрозрачная масса льда,образо-вавшаяся из всплывшего донного льда или кристаллов, образовавшихся во взвешенном состоянии на поверхности воды.

Донный лед, всплывая, поднимает на поверхность вмерзшие в него кам-ни, песок, ил. Особенно много шуги бывает на горных незамерзающих реках.

Для борьбы с образованием шуги в период ледостава необходимо обеспе-чить быстрое образование ледяного покрова в верхнем бьефе. Для этого следу-ет переходить на работу ГЭС с равномерным режимом нагрузки и поддержи-вать уровень верхнего бьефа на высоких и постоянных отметках. Чтобы не раз-рушать ледяного покрова водохранилища, надо избегать резких колебаний го-ризонтов водохранилища.

Чтобы избежать давления льда на затворы плотины, перед ними выдер-живают свободное ото льда пространство до 1,5 метров.

Наиболее эффективными мероприятиями для предупреждения обмерза-ния (мусоросборных) решеток является их электрообогрев.

Главная задача эксплуатации в весеннее время - пропустить лед и паводок через сооружения гидростанции, наполнить водохранилище до наивысшей отметки и выработать электроэнергию согласно графику.

Все эксплуатационные работы можно разбить на 4 этапа:

1. Подготовительные меры:

а) уточнение величины и времени ожидаемого половодья;

б) подготовка сооружений к пропуску паводковых расходов и льда.

2. Пропуск льда–лед пропускают через водосбросы или задерживают его

в водохранилище. При большом объеме водохранилища лед размалывается, дробится взрывами и ледорезами.

3. Пропуск паводковых вод–производят по заранее разработанной схеме.Условия сброса воды через водосливные отверстия (в обычное время пере-

крытые затворами) должны быть такими, чтобы работа гидротурбин была наивыгоднейшей. Во время обильных паводков излишняя вода сбрасывается в нижний бьеф только после (полного) заполнения водохранилища.

4. Послепаводковый период:

а) выявляют неисправности и повреждения;

б) определяют объем ремонтно-восстановительных работ.

Сброс воды в нижний бьеф – весьма ответственная задача эксплуатации.

В большинстве случаев неправильная эксплуатация сооружений при сбросе воды ведет к авариям и разрушениям в нижних бъефах приплотинных установок. Аварии могут произойти при полном открытии части отверстий плотины и низких горизонтах воды в нижнем бьефе или же при неудачном рас-пределении по фронту плотины работающих отверстий. Неправильная эксплуа-тация чрезвычайно опасна, т.к. приводит к возникновению сбойных течений. А при возникновении сбойности поток движется с громадными скоростями, раз-рушая крепление и размывая дно русла.

Чтобы не вызвать размыва берегов, для эксплуатирующих служб разрабо-таны комплексы мероприятий для грамотного манипулирования затворами во-досливных плотин.

Каскад ГЭС

На одной ГЭС удается использовать энергию сравнительно небольшого участка реки. Увеличение длины используемого участка реки на приплотинной ГЭС требует создания высоких плотин. Это приводит к затоплению и подтоп-лению значительных площадей полезных земель и населенных пунктов. Срав-нительные экономические подсчеты показали, что наиболее выгодным вариан-том использования энергии водотока является устройство каскада ГЭС (ряда ступеней).

На рисунке 12.1 показана схема использования участка равнинной реки в одной ступени с напором Н и в трех ступенях с напорами Н₁,Н₂и Н₃. Обычно

Н_i Н₁ Н₂ Н₃ Н .

Число ступеней в каждом конкретном примере определяется на основе энергоэкономических расчетов.

Примером каскадных ГЭС могут служить каскад Братской, Усть-Илимской, Богучанской ГЭС на Ангаре; Красноянской и Саяно-Шушенской на Енисее.

На Волге: сооружен мощный каскад из следующих ГЭС: Рыбинская; Горьковская; Чебоксарская; Куйбышевская; Саратовская; Волжская; Воткин-ская (на Каме).

Рисунок 12.1. Каскад гидростанций на равнинной реке

Режим работы водохранилищ

При наличии в энергосистеме нескольких ГЭС с регулирующими водо-хранилищами необходимо решить вопрос о наиболее целесообразном участии каждой из них в графике нагрузки энергосистемы. Если ГЭС-1 находится в верховье реки и располагает незначительным объемом водохранилища, то (рисунок 12.2) водохранилище используют только для суточного регулирования мощности. После постройки на реке новых ГЭС (2,3,4) энергетическая ценность верхового водохранилища повышается в связи с возможностью пропусков воды из него в нижерасположенные ГЭС (2,3,4),что обеспечит дополнительную выработку энергии на этих ГЭС.

В данном случае может оказаться более целесообразной полная сработка верхового водохранилища даже с остановкой на некоторое время ГЭС-1.Таким образом, при наличии на реке каскада ГЭС, срабатывая водохранилища в маловодное время года, можно увеличить используемый расход воды. При совместном использовании каскадных водохранилищ целесообразно сезонное регулирование стока.

В процессе освоения энергии реки изменяются условия эксплуатации ГЭС. Поэтому задача эксплуатации состоит в разработке каждый раз такого режима работы ГЭС и водохранилища, который даст наибольший энергетиче-ский эффект.

Рисунок 12.2. План расположения каскада ГЭС на реке