Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Обрезков, В. И. Гидроэлектрические станции в электроэнергетических системах

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

22.10.2023

Размер:

14.15 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 334 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

кость для любой другой точки (мощности) интегральной кривой нагрузки.

Если из точки g провести линию параллельно линии средних базовых мощностей, то она позволит, как легко видеть из рисунка, определять средине пиковые мощно сти. Так, для зо.ны gd интегральной кривой нагрузки средняя пиковая мощность будет равна Pd. Указанная линия по аналогии с предыдущей носит название линии средних пиковых мощностей. Имеются и другие возмож ности использования интегральной кривой.

Суточные графики нагрузки, как уже было отмечено, широко используются при проведении различных расче тов, связанных с эксплуатацией и проектированием энер госистем и ее отдельных звеньев. До настоящего времени нет пригодной аналитической формы описания графиков нагрузки; поэтому для сопоставления между собой ре зультатов расчетов, проведенных с помощью суточных графиков нагрузки, применяются наряду с указанными

выше показателями Р м а к с ,	РС ут, Ршш	и другие показате
ли и коэффициенты.
Остановимся на некоторых показателях, имеющих
наибольшее применение.
П р о д о л ж и т е л ь н о с т ь		и с п о л ь з о в а н и я
м а к с и м у м а н а г р у з к и	/ г м а к с . Этот показатель пред

ставляет собой отношение полной потребляемой энергии

системы

за

сутки

к суточному максимуму

нагрузки,

т. е.

Д м а к с — ( 1 _ З

рманс

К о э ф ф и ц и е н т

з а п о л н е н и я

( п о л н о т ы)

г р а ф и к а

н а г р у з к и б. Этот

показатель

представля

ет собой

отношение

среднесуточной нагрузки к

макси

мальной

связан

коэффициентом

/ г м а к с

следующим

образом:

/jMaiic

(1-32)

Коэффициент заполнения б зависит от

состава элек-

тропотребителей

сменности,

удельного

веса

комму

нальной

нагрузки,

совпадения

пиков

провалов

на

грузки потребителей и т. п. Значение б лежит в пределах

ß s s j o ^ l	(см.	формулу	(1-36)]. Обычно коэффициент б
колеблется от		0,5 для	крупных	европейских энергоси
стем с	преобладанием		городских	коммунальных потре-

бителей до 0,95—-0,97 для некоторых			отечественных
энергосистем	с преобладанием энергоемких потребите
лей.
Отметим	попутно,	что коэффициент	заполнения не
является постоянным		в пределах суток,	недель и сезо

нов. В субботние и особенно в воскресные дни ô не сколько больше. Кіроме того, он повышается летом вследствие несовпадения времени наступления промыш

ленного и осветительного максимумов нагрузки.
Для режимов	электрических	станций также	вводят
показатели, аналогичные только что рассмотренным.
П р о д о л ж и т е л ь н о с т ь и с п о л ь з о в а н и я ус
т а н о в л е н н о й	м о щ н о с т и	с т а н ц и и 1 Я у с т	пред

ставляет собой отношение выработанной за сутки элек

троэнергии	данной	станцией к ее установленной мощно
сти, т. е.
			/ г у с т = - д ^ —				(1-33)
				і ѵ уст
К о э ф ф и ц и е н т ' и с п о л ь з о в а н и я							у с т а н о в
л е н н о й	м о щ н о с т и Куст есть					отношение	среднесу
точной мощности		станции		при	выработке,		равной Э,
к установленной мощности ее, т. е.
	^ у с т = - д 7		—	M ".94	=	Л / " '	(1-34)
К о э ф ф и ц и е н т			р е з е р в а		представляет собой от

ношение установленной мощности к максимальной на грузке (за данные сутки) :

* =	(1-35)
Он показывает, как сильно отличается максимум на
грузки от установленной мощности.
К о э ф ф и ц и е н т м и н и м у м а ,	определяемый отно
шением минимальной нагрузки к максимальной:
рміш
Р = ]*шіг-	(1-36)

Значение этого коэффициента теоретически может ко лебаться от нуля до единицы, однако практически в со-

1 Установленной мощностью станции Мусг будем называть сум

марную номинальную активную мощность генераторов (при "задан ном cos <р),

временных системах Ртш никогда не равняется нулю. Очевидно, что чем производство более энергоемко, тем ß ближе к единице.

Суточный график на-грузки системы не остается по стоянным в течение года. Если 365 суточных графиков разместить в один ряд последовательно друг за другом,

то

получится годовой график нагрузки. Однако практи

чески

удобно пользовать

, Р, МВт

ся

несколько

иным

гра

фиком,

на

котором

нане

сены

среднесуточные

на

рмакс

грузки,

суточные

макси

мумы

минимумы

на

грузки.

На рис. 1-6 изображе

^s^^

рмин

ны

такого рода

кривые

при

непрерывном

измене

нии

времени.

Они

отра

жают

свойственную

си

л ms

y w|wMK|x|sr|szr

стемам

динамику

нагру

зок

течение

года,

т. е.

Месяцы

с учетом

прироста

нагру

Рис. 1-6. Годовой график измене

зок.

Площадь

годового

ния максимальной, средней и ми

графика

средних

нагру

нимальной

нагрузки

энергоси

зок

РсутО)

определяет,

стемы.

очевидно,

годовую

выра

ботку

энергии.

Рассмотренные

выше показатели

суточного

графика

нагрузки могут быть применены и для характеристики годовых графиков нагрузки. Однако имеются некоторые

показатели, 'которые присущи только годовым				графикам,
а именно:
К о э ф ф и ц и е н т		г о д о в о г о	п р и р о с т а		на
г р у з к и
		рмакс
		К = ——,		(1-37)
где индексами	1 и 2	обозначены	максимумы	нагрузок
системы в конце и начале года соответственно.					К=
Для энергосистем		Советского Союза показатель			К=
= 1,08ч-1,Ю. В	капиталистических		странах	он	равен

1,03—1,05 [Л. 49].

1-5. Водохранилища, нижний б ь е ф и их характеристики

Основным назначением водохранилищ гидростанций является регулирование неравномерного речного стока 4 . Забегая несколько вперед, заметим, что при ѳтом само регулирование в зависимости от водности рассматривае мого периода имеет различное назначение.

Возьмем, к примеру, водохранилище годового (сезон ного) регулирования, ß маловодные годы, обеспечен ность которых близка к расчетной, водохранилище обес печивает определенный гарантированный минимум вы работки энергии и мощности ГЭС. В годы средней или повышенной водности с помощью водохранилища обес печивается наиболееэффективное использование избы точной (по отношению к расчетной) приточности. Это очень важная и ответственная функция водохранилища, так как при этом повышается эффективность использо вания зарегулированного стока, улучшаются все эконо мические показатели данной гидроустановки.

Кроме того, во время половодья водохранилища за счет аккумуляции воды позволяют, как правило, избе жать затопления в нижнем бьефе.

Таким образом, в соответствии с выполняемыми функциями водохранилище обеспечивает различное уча стие ГЭС в производстве электроэнергии для потреби телей энергосистемы и удовлетворении требований участ ников ЭВХК.

Водохранилища создаются путем устройства на ре ках, или других водотоках плотин, повышающих уровни воды и образующих необходимой емкости водоемы.

На рис. 1-7 приведена общая схема водохранилища (план и продольный профиль).

Верхний предел уровня воды, при котором ГЭС и сооружения гидроузла работают длительное время с со блюдением нормальных запасов надежности, предусмат риваемых техническими условиями, носит название нор мального подпорного уровня (НПУ). Объем водохрани

лища при этом уровне	носит название	полного	объема
и обозначается ѴПОлн-			(УМО)
Нижний предел или уровень мертвого объема			(УМО)
определяется условиями	получения на	ГЭС расчетных
1 Типы и особенности водохранилищ в настоящей книге не рас
сматриваются.
3—91			33

параметров.	Соответствующий		объем	носит 'Название
мертвого VM.Q.
Разность	между полным	и	мертвым	объемами со
ставляет полезный объем водохранилища:
	Ѵполсэп= Ѵполп		Ѵм.о-	(1-38)
Этот объем используется		и для регулирования стока.

Рис. 1-7. Схема водохранилища.

При пропуске катастрофических паводков обычно до пускается кратковременное повышение уровня воды •в водохранилище до отметки, называемой форсирован ным подпорным уровнем (ФПУ).

Объем водохранилища между отметками ЫПУ и ФПУ является резервным и, как будет показано далее, используется для трансформации (срезки) половодий и паводков.

До сих пор принималось, что поверхность воды в во дохранилище по всей его длине устанавливается гори зонтально, образуя так называемый его статический объем. Однако это, очевидно, может быть лишь в том случае, когда приточность в водохранилище отсутствует. Так как в действительности в водохранилище всегда имеется приток воды, то, строго говоря, поверхность -во ды в нем никогда не будет горизонтальной. Это особенно относится к его «хвостовой части», или зоне выклинива ния, где кривая свободной поверхности воды представ ляет собой кривую подпора, что дает некоторое повыше-

ние уровней. Образовавшийся объем называется дина мическим объемом водохранилища (ірнс. 1-8). Величина его определяется в основном значением расхода приточности и во 'время паводков может значительно отличать ся от статического объема.

Если подпор в створах плотин невелик, а расстояния между створами достаточно велики, тогда плотина верх ней ГЭС располагается в зоне кривой подпора или даже выше ее по реке. В этих случаях уже нельзя пренебре-

Кривая подпора

Рис. 1-8. Динамическая емкость водохранилища.

гать значениями динамических емкостей водохранилищ. Примером могут служить многие 'водохранилища Волж- ско-Камского каскада. При этом используемый ГЭС на пор всегда меньше полного падения уровней на исполь зуемом участке реки. Например, для участка реки L (рис. 1-8) при заданных отметках верхнего гв .б и ниж него 2и.б бьефов напор на ГЭС определится по формуле

		Я г — ZB.5	2ц.б	(1-39)
и	'будет всегда меньше полного падения			уровней на
участке между		створами ГЭС на величину		АНподп.
	Для деривационных ГЭС такого рода потери напора
практически отсутствуют.
	В водноэнергетических расчетах широко используют
ся	различные	графические	зависимости,	отражающие

функциональные связи между различными параметрами водохранилищ (так называемые характеристики водо хранилищ). К их числу относится прежде всего топогра фическая характеристика, которая .может быть двух ви дов— статической и динамической.


Статическая	характеристика включает					в себя две
кривые. Первая	отражает	зависимость			отметок уровня
от объема водохранилища		2в .б=2в .б( V)			и	обычно		назы
вается объемной. Вторая отражает				связь между отмет
			ками	уровня и площадью
ж			зеркала		водохранилища
			2 в . б = 2 в . б \| ( - Р в ) .				Эту	харак
			теристику нередко					назы
			вают	площадной. Обе ха
			рактеристики				(рис. 1-9)
			получаются			в	результате
			обработки				топографи
			ческих планов				местности.
			При		учете		динамиче
	км3. кмг		ской	емкости,			как	было
			показано		выше, объем во
Рис. 1-9. Кривые	статических		дохранилища				при	задан
			ной	отметке			уровня в
объемов и площадей зеркала во
дохранилища.			створе		плотины			будет
			определяться				приточио-

стью. Вследствие этого зависимость между значениями

уровня и	объемом водохранилища						будет иметь			другой
характер, так как будет функцией двух								переменных гп .б =
= 2 в . б ( У ,	Qnpira). Эти			кривые	(рис.			1-10)	называются
кривыми	динамических			объемов		в	отличие		от	кривой
статического		объема,	изображенной				на рис. 1-9, или кри
вой, соответствующей			Qn pnT = 0		на	рис. 1-10.
Принимая		во внимание, что любой объем может быть
представлен		при заданном интервале						времени Т в виде
					> ZS.6,		M	НПУ

НПУ

	y_УМО	т,<тг<т3	\
	Qnpum 3> Qnpumi>		\ \ T 2
	~>9npum i>0
	V
			M3/сек
Рис.	1-10. Кривые динамиче	Рис. 1-11. Расходная характе
ских	объемов водохранилища.	ристика водохранилища.

произведения некоторого постоянного в этом интервале расхода Q на время Т, т. е.

		V=QT,		(1 - 40)
можно из объемной характеристики			водохранилища по
лучить так называемую		расходную	(рис. 1-11) [Л. 29].
Эта характеристика также является			функцией двух пе
ременных	(без учета	динамического		объема) 2в.б =
= Z D . 6 ( Q B ,	Т). Она определяет изменение уровня водохра
нилища при различных		периодах его сработки в зависи
мости ;от величины QB. Каждая кривая				этой характери

стики обычно называется 'кривой сработки при дискрет но заданном постоянном времени.

Очевидно, чем меньше период сработки, тем большим


должен		быть расход				для опорожнения			водохранилища
на ту же заданную					глубину.
Если каждый кубический
метр воды, полученной в ре
зультате		сработки			водохра
нилища,		перевести			в	энер
гию,	которую			при	соответ
ствующем			уровне			может
выработать			ГЭС, то			можно
получить			энергетическую
характеристику				водохрани
лища		2 в . б = £ в . б ( З в				) .	На
рис.	1-12 изображена					такая			к8тп • ч
кривая, построенная					без уче

та динамической					емкости			Рис. 1-12.	Энергетическая ха
при	заданном			значении			Т	рактеристика водохранилища.
и	условии			равномерной
сработки.
Энергетическая					характеристика позволяет опреде

лить количество вырабатываемой ГЭС энергии.при дан ной глубине сработки водохранилища и принятых допу щениях.

Все рассмотренные здесь характеристики являются основным исходным материалом для проведения водноэнергетических расчетов. В такого рода расчетах одним из решающих условий правильности выполнения их яв

ляется соблюдение водного баланса		водохранилища.
В общем виде уравнение водного		баланса	водохра
нилища за некоторое время Т может		быть представлено
следующим равенством:
^рег='^прпт ±№—Wn6+	Wn03BP-WU0T,		(1 - 41)

где WpE r — зарегулированный объем стока, т. е. тот объ ем воды, который прошел за время Т через створ гид роузла (так называемая . отдача) ; Wnvi„ — приток воды в водохранилище за время 7" (для одиночной ГЭС это


бытовой приток, для			каскада — приток от вышележащей
ГЭС		с учетом боковой		лриточности	между		створами);
ДѴ — использованный			объем водохранилища				за	период
Т	(в	формуле знак плюс относится к			периоду сработкн,
знак		минус — к периоду		наполнения		водохранилища);
№заб		и U/возвр—величины забираемого				из 'водохранили
ща	и	возвращаемого	участниками		водохозяйственного
комплекса (кроме ГЭС)				за время	Т	объема		стока;
№пот— потери воды из водохранилища						за время		Т; они

обычно включают потери на фильтрацию, испарение, льдообразование и шлюзование.

Если каждый член этого уравнения разделить на вре мя Т, то условие баланса стока может быть выражено через соответствующие расходы.

Рассмотрим состав потерь воды из водохранилища и способы их определения.

Фильтрация из водохранилища. Количество воды, те

ряемой из водохранилища	вследствие фильтрации,	опре
деляется главным образом свойствами грунта (или		гор
ных пород), образующего	ложе водохранилища (а	иног

да и тело плотины), и формой их залегания, напором, создаваемым плотиной и размером водохранилища в плане.

Основной закон фильтрации воды через мелкозерни стые грунты (закон Дарси) выражается формулой

Qç =	kbFl=kbF-^-,	(1-42)
где Аф — коэффициент	фильтрации,	численно равный

расходу воды, просачивающийся через 1 м3 грунта при


/=1,0, м31сутки;			F— площадь поперечного сечения филь
трационного		потока,		ж2 ;	/ — пьезометрический					уклон
фильтрационного потока;					Сф—расход			фильтрационного
потока,	м3/сек;		h — разность			пьезометрического				напора
в двух	точках,		м; L — длина			фильтрационного				потока
между этими точками, м.
Определение			фильтрационных				потерь,		несмотря на
простоту формулы (1-42),					из-за трудности				определения
ее составляющих достаточно						сложно		и в	большинстве
случаев	оно	может		быть	сделано		лишь		приближенно.

Поэтому для предварительных подсчетов величина

фильтрационных потерь через грунты ложа водохрани лища и тело плотины, а также под основанием и в об

ход гидротехнических сооружений 'Принимается в виде слоя воды за год обычно в пределах 0,35 — 0,75 м і(в за

висимости от состава грунта) при среднем уровне на поли ен ия водохр а и ил и щ а.

Имеются некоторые потери воды через неплотности

затворов водосбросных отверстий, а также через закры тый направляющий аппарат турбин. Величина этих до

полнительных потерь определяется другими способами. Однако при нормальной эксплуатации сооружений и

оборудования она обычно несравненно меньше, чем ос новные потери.

Испарение с поверхности водохранилища. Испарение

происходит в течение всего года, д а ж е если водохрани лище покрыто льдом и снегом. Однако в последнем слу

чае оно ничтожно мало, и им пренебрегают.

Потери на испарение Wmu, выраженные в объеме во ды за некоторый промежуток времени, определяются как

разность между	испарением	с	воды и	'испарением
с суши:
Wi.cn= ( Л в — = / w F B ,				(1 - 43)
где Лпот — высота	слоя потерь;	hc	•— высота	слоя испа

рения с суши; ha — высота слоя испарения с зеркала во дохранилища; FB— площадь водохранилища.

Потери на льдообразование. Потери этого рода могут

встречаться в двух видах: возвратные	(т. е. временные)
и безвозвратные.
•Первый вид потерь будет иметь место при сработке
водохранилища в зимнее время, когда	площадь зерка

ла водохранилища уменьшается и часть ледяного покро ва оседает на берегах и до весны не может быть ис пользована.

Теряемый объем воды на льдообразование в этом

случае определяется по формуле


		Wa=-httya(Fi—Fz),			(1 - 44)
где	hR — толщина	льда, средняя		за расчетный период;
Fi,	iF2 — площадь	зеркала водохранилища в			начале и
в конце расчетного			периода; ул	— удельный	вес льда,
обычно принимаемый			равным 0,9,

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 334 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ