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

Принимается, что в каждом расчетном интервале ве­ личина бытового расхода является постоянной, равной своему среднеинтервалы-юму значению.

Расчет осуществляется на основе использования уравнения водного баланса водохранилища. С этой целью уравнение (1-41), отражающее указанный баланс,

из водохранилища QnoT, подсчитывают изменение объема водохранилища за рассматриваемый интервал времени. Зная начальный объем водохранилища Va, сложивший­

мый полезный объем водохранилища определится как сумма значений Д V,- за период сработкн.

Табличный расчет позволяет легко выявить изменение энергетических параметров ГЭС, происходящее в про­ цессе регулирования. Для этого, используя объемную характеристику водохранилища, по известным значе­ ниям ѴІО и ѴІК, определяют соответствующие отметки уровня, т. е. гв.б,-о и zB.c,-K.

Зная отметки уровня на начало рассматриваемого интервала и на его конец, определяем среднюю отметку водохранилища

который может быть получен, если использовать урав­ нение

сов будет, очевидно, неизменной.

70

чения Весь расчет проводится аналогично описан­ ному.

Расчет регулирования на заданную отдачу по мощ­ ности (энергии) ГЭС в принципе также возможен, но он, естественно, будет сложнее, поскольку переход от Мѵ к Qr при неизвестном напоре может быть осуществлен лишь на основе итерационного процесса (подробнее об этом см. далее).

Само собой разумеется, что как число граф, так и содержание их в зависимости от постановки задачи и степени ее детализации (учет водозабора на хозяйствен­ ные нужды из верхнего бьефа, возврата воды в нижний бьеф, потерь напора и т. д.) может измениться. Однако балансовый принцип расчета останется прежним.

Табличный способ расчета может обеспечить вполне приемлемую точность расчета, однако при этом затра­ чивается большое количество времени. Это особенно от­ носится к тем случаям, когда решение ищется на основе вариантного сопоставления при использовании итера­ ционного процесса. В этом один из его существенных недостатков, который в значительной мере устраняется при использовании графических методов расчета.

б) Графический расчет регулирования на постоян­

ную отдачу по расходу. Наиболее распространенным графическим способом является способ, основанный на использовании интегральной кривой стока. Он хотя и требует предварительного построения'указанной кривой, но сами расчеты по ней осуществляются быстро, что и определило его довольно широкое распространение. Кроме того, этот способ благодаря своей наглядности позволяет легко осуществлять анализ полученных ре­ зультатов.

' Так же как и в предыдущем случае, графический расчет основан на использовании тех же балансовых 'СО- отношений, но осуществляется путем наложения на ин­ тегральную кривую бытового стока второй кривой, от­ ражающей потребление, т. е. зарегулированный сток.

Рассмотрим сначала решение задачи в первой по­ становке, т. е. определение полезного объема водохра­ нилища (§ 2-1). При тех же, что и в табличном способе, исходных предпосылках оно осуществляется следующим образом. Строится интегральная кривая (рис. 2-2). По лучевому масштабу определяется наклон луча, соответ­ ствующий величине требуемого зарегулированного рас-

7?

хода Qper (при необходимости учитываются потери). Параллельно этому лучу проводится касательная к ин­ тегральной кривой бытового стока. Полученная точка касания а определяет, что влево от нее бытовой расход превышает зарегулированный, а вправо, наоборот, за­ регулированный расход превышает бытовой. Таким об­ разом, начиная с момента времени tlt для обеспечения заданного Q p e r необходима некоторая сработка водохра­ нилища. Объем этой сра-

ботки в любой момент >fW времени будет, очевидно, определяться разностью ординат линии зарегули­ рованного расхода и ин­ тегральной кривой стока.

тельно, должны появиться соответствующие сбросы

равным зарегулированному. Полный объем сбрасывае­

73

уровень воды в водохранилище будет, очевидно, макси­

лельно интегральной кривой бытового стока на расстоя­

расход Qpcr определится, если провести общую касатель­ ную к обеим 'интегральным кривым так, чтобы ее на­ клон (в случае, если рассматривается период в несколь­ ко лет) был максимальным (давал максимально воз­ можный зарегулированный расход). Величина расхода (отдачи) определяется с помощью лучевого масштаба.

Решение задачи рассматривалось до сих пор без учета потерь из водохранилища QnoT. Эти потери учи­ тываются путем введения некоторой произвольно назна­ чаемой добавки QnoT к полученной в расчете величине Qper- При этом может нарушиться исходный баланс водохранилища. Для проверки производится дополни­ тельный расчет по определению полезного объема водо­ хранилища и по нему расчет потерь согласно § 1-5. Если эти потери будут отличаться от принятых, расчет повто­ ряется при новом их значении, назначаемом с учетом полученного решения.

При регулировании на постоянную отдачу по воде мощность ГЭС будет изменяться следующим образом: в период сработки будет уменьшаться, так как умень­ шается напор, а в период наполнения по мере повыше­ ния напора будет увеличиваться. В свою очередь при регулировании на постоянную отдачу по мощности будет переменным расходом, что повлечет за собой искривле­

ние ПРЯМОЙ Qper.

Такого рода расчет по интегральной кривой провести достаточно сложно, так как он связан с необходимостью пересчета мощности в расходы. Вместе с тем, если рас­ ходы заданы, то расчет по 'интегральной кривой на пе­ ременную отдачу по воде затруднений не вызовет и мо­ жет быть осуществлен описанным выше способом.

Расчет на переменную отдачу по мощности с по­ мощью интегральной кривой по указанной выше причи­ не будет практически невозможен. В этом случае может быть использован табличный способ, который мы и рас­ смотрим.

74

в) Табличный способ расчета на переменную отдачу по мощности. Рассмотрим для простоты случай, когда водохранилище имеет только одноцелевое назначение: регулирование стока для энергетики. Комплексный ха­ рактер использования стока при известном (заданном) спросе на воду со стороны неэнергетических компонентов при расчете регулирования может быть учтен путем на­ ложения на режим работы водохранилища соответст­ вующих ограничений. Примем также допущение об от­ сутствии потерь воды из водохранилища, что также не

Расчет регулирования стока на переменную отдачу по мощности проводится обычно в том случае, когда полезный объем водохранилища уже установлен и тре­ буется, определить его текущее состояние, т. е. режим, обусловленный забором из него необходимых для обес­ печения заданного мощностного режима ГЭС соответст­ вующих расходов. В этом случае задача будет сводиться к решению ее во второй постановке, т. е. к определению зарегулированных расходов при известном полезном объеме водохранилища. Решение ее при прежних ис­ ходных предпосылках и при допущении одноцелевого характера водохранилища и отсутствии в нем потерь осуществляется в табличной форме (табл. 2-2).

Расчет начинается с интервала времени і, когда бытовой расход воды в реке после паводка становится меньше необходимого для обеспечения заданной мощ-

75

ности ГЭС и среднего бытового расхода воды, соответ­ ствующие рассматриваемому промежутку времени Ati. В графу 4 вписывается величина расхода воды, которую нужно пропустить через турбины ГЭС для того, .чтобы при данном состоянии бьефов ГЭС получить заданное значение ее мощности. Эта величина расхода неизвестна, поэтому сначала ею приходится задаваться и вести дальнейший расчет на основе обычного итерационного процесса, суть которого будет рассмотрена ниже. Далее по известным значениям Qn и Сб определяется и вписы­ вается в графу 5 расход воды, забираемой в рассматри­

Результат вычислений записывается в графу 6. Далее определяется объем воды, оставшийся в водо­

Полученное значение записывается в графу 7.

Для определения действующего на ГЭС напора не­ обходимо определить соответствующие отметки уровней верхнего и нижнего бьефов. Отметка верхнего бьефа легко определяется по объемной характеристике водо­ хранилища 2 п . б = ' 2 и . б ( Ѵ ) . Для этого из начального объе­ ма водохранилища (для первой строки это НПУ) вычи­ тается сработанный за рассматриваемый расчетный ин­

После этого, предполагая, что в рассматриваемом интервале времени характеристика водохранилища имеет

76

линейный характер (см. § 2-1 и п. «г»), по формуле

определяют среднюю величину уровня воды в водохра­

занным в любом справочнике и курсе по гидротехниче­

Если полученное значение мощности ГЭС не будет совпадать с заданным, то весь расчет необходимо по­ вторить сначала, задавшись с учетом полученных ре­ зультатов новым значением расхода ГЭС. Расчет по­ вторяется до тех пор, пока расхождение не станет рав­ ным или меньшим наперед заданной погрешности е.

Расчет для следующего промежутка времени произ­ водится аналогично. При этом конечный уровень водо­ хранилища, полученный для предыдущего интервала времени, будет служить начальным для последующего.

После того, как будут выполнены расчеты для всего периода сработки водохранилища, начинается расчет1 Периода наполнения, характеризуемого превышением бытового расхода воды над тем, который нужен для обеспечения заданного в этом интервале значения мощ­ ности ГЭС.

7,7

Расчет регулировании для периода наполнения во­ дохранилища ведется в том же порядке. Различие за­ ключается в том, что вместо формулы (2-27) средний расход будет определяться по формуле

Кроме того, при расчете периода наполнения необ­ ходимо учитывать ограниченную пропускную способ­ ность турбин, которая в той или другой форме должна быть задана. Это, в частности, будет иметь значение при определении отметки 2„.бг.

Описанный способ табличного расчета не является единственно возможным. Так, расчет можно осущест­ вить, если вместо кривой 2п .б(Ѵ) использовать кривую

времени на осуществление хотя и простых, но чрезвы­ чайно многочисленных вычислительных операций. При подсчете годичного регулирования это будет особенно резко проявляться в тех случаях, когда с целью повы­ шения точности получаемых результатов рассматривает­ ся большое количество расчетных интервалов, как это иногда делается в проектной практике. В силу этого подобные расчеты в настоящее время стремятся пере­ вести на язык электронно-вычислительных машин.

г) Графический расчет энергетического регулирова­

ния по способу Н. В. Мастицкого. Этот способ, как бу­ дет показано далее, позволяет решать широкий круг за­ дач водноэнергетического регулирования. Рассмотрим его применительно к задаче, когда по заданной вели­ чине мощности и времени сработки водохранилища тре­ буется определить необходимый для этого объем водо­ хранилища.

Прежде чем приступить к описанию способа, рас­ смотрим сначала возможность более строгого пути реше­ ния указанной задачи, чем тот, который был описан в § 2-1. Это поможет обосновать правомерность ее гра­ фического решения й, в частности, по рассматриваемому

способу.

78

Уравнение (2-9) при условии постоянства в течение рассматриваемого периода значений /еЛг и Qc и при усло­ вии, что действительный напор Г Э С выразится как

Задача, как было сказано выше, сводится к опреде­ лению конечного значения Ксраб.к- Из уравнения (2-35) следует:

риваемой задачи, необходимо, как это видно из (2-39),

79