CZ26267U1

CZ26267U1 - Underground pumped-storage power plant

Info

Publication number: CZ26267U1
Application number: CZ2012-26980U
Authority: CZ
Inventors: imĹŻnek Pavel Ĺ; Pavel Halada
Original assignee: MORAVSKĂť VĂťZKUM, s.r.o.
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2013-12-19

Description

Podzemní přečerpávací elektrárnaUnderground pumped storage power plant

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká technologie využití vodní energie k její akumulaci a následně k jejímu získání s možností doplnění jako náhrady deficitu ve veřejné distribuční elektrické síti za přispění využití technologie soustrojí přečerpávací Francisovy turbíny v oboustranném režimu turbína čerpadlo.The technical solution relates to the technology of utilization of hydropower for its accumulation and subsequently to its obtaining with the possibility of supplementing it as a substitute for the deficit in the public electricity distribution network with the help of the technology of pumping Francis turbine set in bilateral pump turbine mode.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současné době existuje řada různých typů přečerpávacích elektráren, využívajících vhodné lokality a různá vodní díla, tvořící přirozenou zásobu potencionální energie ve formě vody v nádrži nad elektrárnou a naopak možnost uskladnění energie do vody v nádrži na úrovni elektrárny, kterou je nutno vyčerpat do homí nádrže.Currently, there are a number of different types of pumped-storage power stations, using suitable locations and various waterworks, creating a natural supply of potential energy in the form of water in the reservoir above the power plant and vice versa. .

Žádná z těchto alternativ systémů přečerpávacích elektráren neřeší jejich instalaci do hlubinného podzemního díla, které je vybudováno speciálně za tímto účelem, kdy je v podzemních prostorách, s velkým výškovým potenciálem zabudováno soustrojí přečerpávací elektrárny s příslušenstvím, a vybudována speciální spodní retenční nádrž, s tím, že vrchní retenční nádrž tvoří uměle vytvořené vodní dílo nebo přírodní zásobník vody.None of these alternatives to the pumped storage system addresses their installation in a deep underground construction, which is built specifically for this purpose, with a pumping station power plant with accessories built in a high altitude potential and a special lower retention tank, that the upper retention tank is an artificial water reservoir or a natural reservoir of water.

Předmětem technického řešení je podzemní přečerpávací elektrárna, kterou tvoří uměle vybudované hlubinné podzemní dílo, na jehož dně je vybudována velkokapacitní retenční nádrž, a podzemní prostory pro zabudování soustrojí přečerpávací elektrárny s příslušenstvím.The subject of the technical solution is an underground pumped-storage power plant, which consists of an artificially built underground underground work, on the bottom of which is built a high-capacity retention tank, and underground spaces for the installation of pumped-storage power plant sets with accessories.

Podstata řešeníThe essence of the solution

Uvedené nevýhody řeší systém podzemní hlubinné přečerpávací elektrárny, vybudované v blízkosti vodního díla nebo přírodního zásobníku vody, který je využíván jako retenční nádrž, tento systém je tvořen hlubinným podzemním dílem, ve které jev podzemních prostorách, v místě s velkým výškovým potenciálem, zabudováno soustrojí přečerpávací elektrárny s příslušenstvím, a vybudována speciální hlubinná spodní retenční nádrž, například v systému souběžných vzájemně propojených tunelů, jehož podstata je vtom, že přívodní systém pracovního vodního média obsahuje vstupní přívodní a zabezpečovací prvky tvořené česlemi, zabezpečovací zábranou, tabulovým uzávěrem a přívodním potrubím, s tím, že přívodní potrubí vedoucí z homí vodní nádrže ústí do strojovny umístěné v hale, přičemž na tuto halu strojovny, kde je umístěno soustrojí přečerpávací Francisovy turbíny, navazuje odpadní potrubí ústící do propojovacího tunelu, který ústí do jednotlivých polí podzemní nádrže, kde tento tunel je propojen s povrchovou atmosférou větracími šachtami, přičemž hala strojovny je dále propojena chodbou s halou trafostanice, ve které jsou umístěny transformátory, kde na halu trafostanice je napojen přístupový tunel, propojující strojovnu a trafostanici, z který je vyveden dále směrem na povrch do prostoru šachetní věže, přičemž chodba je přístupovou chodbou protažena až k propojovacímu tunelu, takže hala strojovny je propojena touto přístupovou chodbou a na ni navazující stoupající větrací šachtou s větracím objektem.The above-mentioned disadvantages are solved by a system of underground deep pumped-storage power plant, built near a waterworks or a natural water reservoir, which is used as a retention reservoir. This system consists of a deep underground pumping station. a special deep underground retention tank, for example, in a system of parallel interconnected tunnels, the principle of which is that the working water medium supply system comprises inlet and security elements consisting of screens, a safety barrier, a sheet closure and a supply line, in that the inlet pipe leading from the upper water tank leads to the engine room located in the hall, where it is connected to this hall of the engine room, where the Francis turbine pumping set is located waste pipeline leading to the interconnecting tunnel, which leads to the individual fields of the underground tank, where this tunnel is connected to the surface atmosphere by ventilation shafts, while the hall of the engine room is further connected by a corridor with the transformer station hall. a tunnel connecting the engine room and the transformer station from which it is led further towards the surface into the shaft tower space, the corridor extending through the access corridor to the connecting tunnel, so that the engine room is interconnected by this access corridor and the rising ventilation shaft connected to it.

Výhodné je, když hala strojovny obsahuje obslužné, přístupové, větrací a zabezpečovací technologické prvky.It is advantageous if the machine room contains operating, access, ventilation and security technology elements.

Dále je výhodné, když je soustrojí přečerpávací Francisovy turbíny podzemní přečerpávací elektrárny tvořeno kulovým ventilem, přečerpávací Francisovou turbínovou a motorgenerátorem, které jsou uloženy v rámu, přičemž kulový ventil je osazen rotačním pohonem, přičemž na přečerpávací Francisovu turbínu, která je propojena s kulovým ventilem, dále navazuje rozváděči prstenec, vjehož vnitřní části jsou uloženy naváděcí lopatky, jejichž ramena jsou propojena táhly, přičemž přečerpávací Francisova turbína dále obsahuje oběžné kolo pevně propojené s vertikálním hřídelem těsněným ucpávkou, přičemž je osazena dvojicí lineárních rotačníchFurthermore, it is advantageous if the Francis Pumping Unit turbine of an underground pumped storage plant consists of a ball valve, a Francis pumping turbine and a motor generator, which are mounted in a frame, the ball valve being fitted with a rotary drive. and a guide ring, in which the guide blades are arranged, the arms of which are interconnected by rods, the pumping Francis turbine further comprising an impeller fixedly connected to a vertical shaft sealed by a gland, fitted with a pair of linear rotary

- 1 CZ 26267 Ul pohonů, z nichž každý zahrnuje globoidní šnek, zabírající do utahovací matice s ozubením, přičemž vertikální hřídel přečerpávací Francisovy turbíny je rotačně uložen v rámu v ložiskách a prostřednictvím rozběhové spojky je propojen s elektrickým motorgenerátorem, přičemž ve spodní části přečerpávací Francisovy turbíny osově navazuje koleno odpadního potrubí.The drives, each comprising a globoid worm engaging a tightening nut with a gear, the vertical shaft of the Francis turbine pumped shaft rotatably mounted in the frame in the bearings and connected to an electric motor generator via a start coupling, at the bottom of the Francis pumped In the turbine, the drain pipe elbow is connected axially.

Dále je výhodné, když je součástí ramen, rameno pohonu, jež je prodlouženo a kyvně propojeno s lineárním hydropohonem, na opačné straně uchyceným na rozváděcím prstenci.Furthermore, it is advantageous if the arms comprise a drive arm which is elongated and pivotally connected to a linear hydraulic drive, on the opposite side, mounted on the guide ring.

Dále je výhodné, když je dno podzemní nádrže umístěno nad homí úrovní oběžného kola přečerpávací Francisovy turbíny pro stálé zahlcení pracovní turbíny.Furthermore, it is advantageous if the bottom of the underground tank is located above the upper level of the impeller of the transfer Francis turbine for constant flooding of the working turbine.

Dále je výhodné, když větrací šachty ústí do větracího objektu.Furthermore, it is advantageous if the ventilation shafts open into the ventilation object.

Výhodné je, když u podzemní přečerpávací elektrárny přívodní potrubí, soustrojí přečerpávací Francisovy turbíny a odpadní potrubí tvoří výkonovou větev, kde za účelem zvýšení výkonu počet těchto výkonových větví může být více než jedna.Advantageously, in an underground pumped-storage power plant, the inlet pipe, the Francis turbine pumping set and the waste pipe form a power branch, where the number of such power branches may be more than one to increase power.

Koncepce a zásady řešení vodního díla je dána hlavním účelem stavby, tj. využitím vodní energie v přečerpávací elektrárně. Strojovna přečerpávací elektrárny, umístěná mezi homí a spodní nádrží zahrnuje hlavní technologické celky.The concept and principles of the solution of the waterworks are given by the main purpose of the construction, ie the use of hydropower in the pumped storage power plant. The engine room of the pumped-storage power plant, located between the upper and lower reservoirs, comprises the main technological units.

V homí a spodní nádrži jsou umístěny vtokové a výtokové objekty s technologickým zařízením nezbytným pro provoz přečerpávací vodní elektrárny, jako jsou česle, tabulové uzávěry a ostatní zařízení ovládané automatikou turbín a zajišťujícím bezpečný, bezporuchový a spolehlivý provoz.In the upper and lower tanks are located inlet and outlet objects with the technological equipment necessary for the operation of the pumped storage power plant, such as racks, plate closures and other devices controlled by automatic turbines and ensuring safe, trouble-free and reliable operation.

Přívod vody z homí nádrže je uvažován jedním samostatným ocelovým přivaděčem, rozděleným ve spodní části před turbínami na dva samostatné přivaděče. Jako ochrana turbín jsou na konci potrubních přivaděčů a před turbínami umístěny kulové ventily. Ve strojovně jsou dvě soustrojí s reverzními Francisovými turbínami, z nichž každá je propojena se synchronním generátorem. Soustrojí mohou pracovat společně nebo samostatně a zajišťují turbínový nebo čerpadlový provoz. Vedle haly strojovny je umístěna hala transformace a rozvodu elektrické energie. Je zde rovněž instalována kompletní elektrická část včetně vyvedení výkonu a připojení k rozvodné sítí, tj. sfázování s elektrickou sítí a její kompenzace ve formě účiníku. Dále instalovaná automatika předpokládá řízení centrálním dispečinkem stím, že soustrojí jsou utčena pro výrobu vysoce ceněné špičkové energie a vyrovnání nestacionárních stavů sítě jako změny frekvence, rychlé výkonové změny apod.Water supply from the upper tank is provided by one separate steel feeder, divided in the lower part in front of the turbines into two separate feeder. Ball valves are located at the end of the ducts and upstream of the turbines to protect the turbines. In the engine room there are two sets with reverse Francis turbines, each of which is connected to a synchronous generator. The sets can work together or separately and ensure turbine or pump operation. Next to the hall of the engine room is a hall for transformation and distribution of electricity. There is also installed a complete electrical part including power supply and connection to the grid, ie phasing with the grid and its power factor compensation. Furthermore, the installed automation assumes control by the central dispatching center, that the sets are run for the production of highly valued peak energy and compensation of unsteady states of the network such as frequency changes, rapid power changes, etc.

Řešení podzemního díla je přizpůsobeno lokalitě, a je uvažováno s plným využitím těžené horniny k výrobě hodnotných stavebních materiálů pro budování například dopravních staveb.The design of the underground works is adapted to the locality, and full exploitation of the mined rock is considered to produce valuable building materials for the construction of, for example, transport structures.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na přiložených listech jsou znázorněny obrázky a legenda.Figures and legend are shown on the enclosed sheets.

OBR. 1 Celková dispozice rozmístění jednotlivých objektů podzemní přečerpávací elektrárny. OBR. 2 Detailní znázornění podzemních objektů OBR. 3 Podzemní objekty - homí a spodní pohledGIANT. 1 Overall layout of the individual pumping station buildings. GIANT. 2 Detailed illustration of underground structures FIG. 3 Underground objects - top and bottom view

OBR. 4 Strojovna s vnitřním vybavením, trafostanice s vnitřním vybavením, chodba a přístupová chodba s vnitřním vybavenímGIANT. 4 Engine room with interior fittings, transformer substation with interior fittings, corridor and access hall with interior fittings

OBR. 5 Soustrojí Francisovy turbíny v zástavběGIANT. 5 Francis turbine in built-up area

OBR. 6 Soustrojí Francisovy turbíny uložené v rámuGIANT. 6 Francis turbine set in frame

OBR. 7 Soustrojí Francisovy turbíny v řezu, v dolním pohledu je patrno ovládání a mechanický rozvod ovládání naváděcích lopatek a způsob seřizování těsnosti ucpávek.GIANT. 7 Francis turbine set in cross section, in the bottom view you can see the control and mechanical distribution of the guide vanes control and the way of adjusting the tightness of the seals.

-2 CZ 26267 Ul-2 CZ 26267 Ul

Příklad provedení technického řešeníExample of technical solution

Základním prvkem podzemní přečerpávací elektrárny 1 je homí vodní nádrž 2 některého ze stávajících velkých vodních děl, nebo přírodních zásobníků vody, kde jev některém z vhodných míst provedena úprava pro odvod vody přes česle 3 a zabezpečovací zábrany 4, včetně tabulového uzávěru 5, odkud je voda přívodním potrubím 6 vedena ve sklonu pod přirozeným povrchem na vhodnou vzdálenost, nebo jiným způsobem, a pak svisle, nebo úpadně, do haly strojovny 7, do soustrojí 8 přečerpávací Francisovy turbíny.The basic element of the underground pumped-storage power plant 1 is the upper water reservoir 2 of one of the existing large waterworks, or natural water reservoirs, where the treatment for the drainage of water through the screen 3 and safety barriers 4 inlet pipe 6 is guided at an incline below the natural surface at a suitable distance, or otherwise, and then vertically, or decayed, to the machine room 7, to the Francis turbine pumping set 8.

Základními podsestavami soustrojí 8 přečerpávací Francisovy turbíny u podzemní přečerpávací elektrárny i jsou kulový ventil 9, přečerpávací Francisova turbína 10 a motorgenerátor 11, které jsou uloženy v rámu 12.The basic subassemblies of the pumping Francis turbine assembly 8 at the underground pumping station i are a ball valve 9, a pumping Francis turbine 10 and a motor generator 11, which are housed in the frame 12.

Kulový ventil 9 je ovládán rotačním pohonem 13 přes kompenzační spojku 14. Přečerpávací Francisova turbína 10 je přírubově propojena s kulovým ventilem 9, potom navazuje rozváděči prstenec 15, v jehož vnitřní části jsou kruhově uloženy naváděcí lopatky 16, jejichž ramena 17 jsou propojena táhly 18, přičemž jedno z nich, rameno pohonu 19 je prodlouženo a kyvně propojeno s lineárním hydropohonem 20, na opačné straně uchyceném na rozváděcím prstenci 15.The ball valve 9 is actuated by a rotary actuator 13 via a compensating coupling 14. The pumping Francis turbine 10 is flange-connected to the ball valve 9, then extends a guide ring 15 in the inner part of which the guide blades 16 are circularly mounted. wherein one of them, the arm of the drive 19 is elongated and pivotally connected to the linear hydraulic drive 20, on the opposite side mounted on the guide ring 15.

Další, podstatnou součástí přečerpávací Francisovy turbíny 10 je oběžné kolo 21 pevně propojené s vertikálním hřídelem 22 těsněným ucpávkou 23, jejíž seřizování je realizováno dvojicí lineárních rotačních pohonů 24, z nichž každý zahrnuje globoidní šnek 25, zabírající do utahovací matice s ozubením 26. Vertikální hřídel 23 přečerpávací Francisovy turbíny 10 je rotačně uložen v rámu 12 v ložiskách 27 a prostřednictvím rozběhové spojky 28 je propojen s elektrickým motorgenerátorem H. Osově, ve spodní části přečerpávací Francisovy turbíny 10 navazuje koleno odpadního potrubí 29. Strojovnu 7 voda opouští odpadním potrubím 30 pod trafostanicí 31 a ústí do prvního propojovacího tunelu 32, odkud se rozlévá do jednotlivých polí 33 podzemní nádrže 34, která je propojena s povrchovou atmosférou větracími šachtami 35 s vyústěním do větracího objektu 36. Vedle haly strojovny 7 je umístěna hala trafostanice 31 s transformátory 37 propojená se strojovnou 7 chodbou 38 v jejím spodním patře, přičemž do jejíhož horního patra ústí přístupový tunel 39, který je opačným směrem vyveden na povrch do prostoru šachetní věže 40. Homí patro chodby 38 je protaženo k prvnímu propojovacímu tunelu 32 přístupovou chodbou 41. Mobilní propojení strojovny 7 a trafostanice 31 s povrchem je umožněno přístupovým tunelem 39 a na opačném konci ústí na povrchu do šachetní věže 40.Another essential part of the transfer Francis turbine 10 is an impeller 21 rigidly connected to a vertical shaft 22 sealed by a gland 23, the adjustment of which is accomplished by a pair of linear rotary drives 24, each comprising a globoid worm 25 engaging a tightening nut with toothing 26. Vertical shaft 23 of the pumping Francis turbine 10 is rotatably mounted in the frame 12 in the bearings 27 and is connected to the electric motor generator H via a start coupling 28. Axially, at the bottom of the pumping Francis turbine 10 the drain pipe 29 is connected. 31 and flows into the first interconnecting tunnel 32, from where it flows into individual fields 33 of the underground tank 34, which is connected to the surface atmosphere by ventilation shafts 35 with the outlet to the ventilation building 36. Next to the hall of the engine room 7 is a hall a transformer station 31 with transformers 37 connected to the engine room 7 by a corridor 38 on its lower floor, and into its upper floor an access tunnel 39 leads to the surface of the shaft tower 40 in the opposite direction. Access corridor 41. Mobile interconnection of engine room 7 and transformer station 31 to the surface is made possible by access tunnel 39 and at the opposite end of the surface opening into the shaft tower 40.

Dno podzemní nádrže 34 je umístěno nad homí úrovní oběžného kola přečerpávací Francisovy turbíny 10 tak, aby byla turbína stále zahlcena, čímž je umožněn i opačný proces získávání elektrické energie, kdy motorgenerátor 11 pracuje v motorickém režimu a voda je vytlačována Francisovou turbínou 10 do homí vodní nádrže 2, čímž dochází k žádané akumulaci energie.The bottom of the underground tank 34 is located above the upper level of the impeller of the pumped-off Francis turbine 10 so that the turbine is still flooded, thus allowing the opposite process of power generation where the motor generator 11 operates in motor mode and water is forced by the Francis turbine 10 tank 2, whereby the desired energy storage occurs.

Výkonová větev 42 v linii přívodní potrubí 6, soustrojí 8 v přečerpávací Francisovy turbíny a odpadní potrubí 31, mohou být pro zvýšení výkonu vhodně znásobeny, v našem případě konkrétního řešení jsou tyto větve ve spodní části znásobeny na větve dvě.The power branch 42 in the line of the supply line 6, the generator 8 in the pumping Francis turbine and the waste line 31 may be suitably multiplied to increase the power, in our case of the particular solution these branches are multiplied at the bottom into two branches.

Vedle strojovny je umístěna hala trafostanice 36, která je se strojovnou 7 propojena chodbou 38, do níž ústí přístupový tunel 39.Next to the engine room is a transformer station hall 36, which is connected to the engine room 7 by a corridor 38, into which the access tunnel 39 opens.

FunkceFunction

Podzemní přečerpávací elektrárna 1 s výhodou využívá některou ze stávajících horních vodních velkých nádrží 2, dále je možno využít přirozeného spádu terénu, a teprve potom je vhodné, pro zvýšení tlaku na turbínu vytvořit v potřebné hloubce prostor pro podzemní nádrž 34· V homí vodní nádrži 2_se ve vhodném místě provedou úpravy pro zabudování česlí 3, zabezpečovacích zábran 4 a tabulového uzávěru 5, odkud je dále vyvedeno přívodní potrubí 6 nejdříve kopírující povrch krajiny, a teprve potom, ve vhodném místě, po dosažení maximálního výškového rozdílu je přívodní potrubí 6 natočeno do strmého nebo šikmého úhlu tak, aby v co nejkratší délce bylo dosaženo co největší hloubky s maximálním zvýšením tlaku.The underground pumped storage power plant 1 advantageously uses one of the existing upper large water reservoirs 2, then it is possible to take advantage of the natural gradient of the terrain and only then it is appropriate to create space for the underground reservoir 34 at the required depth to increase the pressure on the turbine. make suitable adjustments for the installation of screens 3, safety barriers 4 and sheet closure 5 from where the supply line 6 is first led to the landscape surface, and only then, at a suitable location, after reaching the maximum height difference, the supply line 6 is angled or oblique angle so that the greatest possible depth is obtained with the maximum pressure increase in the shortest possible length.

-3 CZ 26267 Ul-3 CZ 26267 Ul

Přívodní potrubí 6, jehož průměr je optimalizován na co nejnižší ztráty, ústí do strojovny 7, tlaková voda prochází kulovým ventilem 9 se zajištěnou bezpečnostní uzavírací ochranou reprezentovanou rotačním pohonem 13 působícím přes kompenzační spojku 14, a po průchodu tlakové vody přes naváděcí lopatky 16 rozváděcího prstence 15 a oběžné kolo 21 přečerpávací Francisovy turbíny 10 se dostává do odpadního potrubí 30, odkud nakonec ústí do propojovacího tunelu 32, odkud je rozváděna do jednotlivých polí 33 podzemní nádrže 34, jejíž plnění je umožněno existencí větrací šachty 35 s vyústěním na povrchu do větracího objektu 36. Ovládání výkonu přečerpávací Francisovy turbíny 10 ie umožněno nastavováním naváděcích lopatek 16, jejichž synchronizace je provedena propojovacími táhly 18 na ramenech 17, která jsou součástí lopatek 16. Jedno z ramen - rameno 16 je prodlouženo, a je ovládáno lineárním hydropohonem 20, kyvně uchyceném na rozváděcím prstenci 15.The inlet pipe 6, whose diameter is optimized for the lowest losses, flows into the engine room 7, the pressurized water passes through the ball valve 9 with the safety shut-off provided by the rotary actuator 13 acting through the compensating clutch 14 and after passing the pressurized water through the guide blades 16 15 and the impeller 21 of the pumped Francis turbine 10 reaches the waste pipe 30, from where it finally flows into the interconnecting tunnel 32, from where it is distributed to the individual fields 33 of the underground tank 34. 36. The power control of the pumping Francis turbine 10 is made possible by adjusting the guide vanes 16, the synchronization of which is effected by the connecting rods 18 on the arms 17 which are part of the vanes 16. One of the arms - the arm 16 is extended and controlled by line hydro rním 20 pivotally mounted at the distributor ring 15th

Soustrojí přečerpávací Francisovy turbíny 9 je uloženo v masivním rámu 12 a skládá se z kulového ventilu 9 a jeho příslušenství, na nějž přírubově navazuje rozváděči prstenec 15 přečerpávací Francisovy turbíny 10, v jehož ose rotuje oběžné kolo 21 pevně propojené s vertikálním hřídelem 22, v jehož spodní části jsou ucpávky 23 proti vodě stlačované utahovací maticí s ozubením ovládanou globoidními šneky 25, které jsou součástí dvojice rotačních pohonů 24. Vertikální hřídel 22 je rotačně uložen v rámu 12 prostřednictvím ložisek 27 a dále na něj navazuje rozběhová spojka 28 jako vstupní a chránící prvek motorgenerátoru 11.The Francis turbine pumping set 9 is housed in a massive frame 12 and consists of a ball valve 9 and its accessories, flange-mounted to the Francis turbine pivot ring 15, in which the impeller 21 rotates fixedly to the vertical shaft 22 in which the lower parts are seals 23 against water compressed by a tightening nut with toothed driven globoid worms 25, which are part of a pair of rotary drives 24. The vertical shaft 22 is rotatably supported in the frame 12 by bearings 27 and is followed by a starting clutch 28 as input and protection element motor generator 11.

Soustrojí přečerpávací Francisovy turbíny 9 je umístěno v hale strojovny 7, vedle níž je umístěna hala trafostanice 31 s transformátory 37, propojená se strojovnou 7 chodbou 38, do které ústí v horním patře přístupový tunel 39, na povrchu ústící do šachetní věže 40. Prodloužené homí patro chodby 38 tvoří přístupovou chodbu 41, umožňující propojení hal strojovny 7 a trafostanice 31 s podzemní nádrží 34 sloužící k umožnění revizí, čištění, oprav, apod.The Francis turbine pumping set 9 is located in the hall of the engine room 7, next to which is the transformer station hall 31 with transformers 37, connected to the engine room 7 through the corridor 38, into which the access tunnel 39 opens on the upper floor. the floor of the corridor 38 forms an access corridor 41, enabling the interconnection of the halls of the engine room 7 and the transformer station 31 with the underground tank 34 used to enable inspections, cleaning, repairs, etc.

Mobilně jsou haly strojovny 7 a trafostanice 31 s povrchem terénu propojeny přes přístupový tunel 39 a na opačné straně - na povrchu ústí do šachetní věže 40.The halls of the engine room 7 and the transformer station 31 are mobile connected to the terrain surface through the access tunnel 39 and on the other side - on the surface they open into the shaft tower 40.

Dno podzemní nádrže 34 je umístěno nad homí úrovní oběžného kola přečerpávací Francisovy turbíny 10 tak, aby byla turbína stále zahlcena, čímž je umožněn i opačný proces získávání elektrické energie, kdy motorgenerátor H pracuje v motorickém režimu a voda je vytlačována Francisovou turbínou 10 do homí vodní nádrže 2, čímž dochází k žádané akumulaci energie.The bottom of the underground tank 34 is located above the upper level of the impeller of the pumped-off Francis turbine 10 so that the turbine is still flooded, thus allowing the opposite process of power generation where the motor generator H operates in motor mode and water is forced by the Francis turbine 10 tank 2, whereby the desired energy storage occurs.

Pro zvýšení celkové energetické výkonové kapacity je možno větev přívodní potmbí 6, přečerpávací Francisova turbína 10 a odpadní potmbí 30 znásobit - většinou tyto větve, tak jako v našem konkrétním případě, jsou ve spodní části znásobeny na větve dvě.In order to increase the overall power capacity, the supply line 6, the Francis turbine 10 and the waste supply 30 can be multiplied - usually these branches, as in our particular case, are multiplied at the bottom into two branches.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Technické řešení je možno uplatnit všude tam, kde je potřeba rychle a přesně dodávat do veřejné elektrické distribuční sítě elektrickou energii, což je potřeba zvláště v oblastech jaderných elektráren, jejichž výkon lze jen obtížně regulovat, dále v oblastech se zvýšenou výrobou elektrické energie z obnovitelných zdrojů, jako jsou např. energie větru, slunce apod., a nakonec i v oblastech se zvýšenou spotřebou elektrické energie.The technical solution can be applied wherever there is a need to quickly and accurately supply electricity to the public electricity grid, which is especially needed in areas of nuclear power plants whose performance is difficult to control, as well as in areas with increased production of electricity from renewable energy sources. such as wind, sun, etc., and ultimately in areas with increased electricity consumption.

Mimořádným přínosem technického řešení je možnost vybudování navrhovaných přečerpávacích systémů v krajině bez výškových rozdílů, s výhodným využitím zejména velkých vodních děl jako vrchních retenčních nádrží, s výhodou využití odtěžených hornin, vhodných pro stavební účely, dále s výhodou, kdy nedochází k devastaci krajiny na povrchu přečerpávacího systému a s výhodou výrazného rozšíření počtu míst, kde je možné přečerpávací podzemní systémy budovat.An extraordinary benefit of the technical solution is the possibility of building the proposed pumping systems in the landscape without height differences, with the advantage of using especially large waterworks as the upper retention reservoirs, advantageously the use of excavated rocks suitable for construction purposes. of the pumped storage system and with the advantage of significantly increasing the number of sites where pumped underground systems can be built.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

An underground pumped-storage power plant consisting of an upper reservoir, an underground reservoir, and a power generating set, characterized in that the working water medium supply system comprises inlet supply and safety elements formed by screens (3), safety barrier (4), plate closure (5) and an inlet pipe (6), the inlet pipe (6) leading from the upper water tank (2) to an engine room (7) located in the hall, and to the engine room (7) where the pumping set (8) is located Francis turbine is connected to a drain pipe (30) leading to an interconnecting tunnel (32) which opens into individual fields (33) of the underground tank (34), where the tunnel (32) is connected to the surface atmosphere by ventilation shafts (35). The machine room (7) is further connected by a corridor (38) with a transformer station (31), in which transformers (37) are located, where the A tunnel (39) connecting the engine room (7) and the transformer station (31) and which is led further to the surface into the shaft tower (40), the corridor (38) extending through the access corridor (41) to the connecting tunnel ( 32), so that the engine room hall (7) is connected by this access corridor (41) and the adjoining ascending ventilation shaft (35) to the ventilation object (36).

Underground pumped-storage power plant according to claim 1, characterized in that the engine room hall (7) comprises service, access, ventilation and security technology elements.

Underground pumped-storage power plant according to claim 1, characterized in that the Francis pumped-storage turbine generator set (8) of the underground pumped-storage power station (1) consists of a ball valve (9), a Francis pumped-storage turbine (10) and a motor generator (11). in the frame (12), wherein the ball valve (9) is fitted with a rotary actuator (13), and a transfer ring (15) is connected to the transfer Francis turbine (10), which is connected to the ball valve (9), the guide vanes (16), the arms (17) of which are interconnected by rods (18), are located, the pumping Francis turbine (10) further comprising an impeller (21) firmly connected to a vertical shaft (22) sealed by a gland (23); is provided with a pair of linear rotary drives (24), each including a globoid worm (25) engaging a tightening nut (26) with a toothing, ver the shaft of the transfer Francis turbine (10) is rotatably mounted in the frame (12) in the bearings (27) and is connected via an accelerator coupling (28) to the electric motor generator (11), while at the bottom of the transfer Francis turbine (10) the drain pipe elbow (29) is axially connected.

Underground pumped-storage power plant according to claim 1 or 3, characterized in that the arms (17) comprise a drive arm (19) that is extended and pivotally connected to a linear hydraulic drive (20) on the opposite side mounted on the guide ring (17). 15).

Underground pumped-storage power plant according to claim 1 or 3, characterized in that the bottom of the underground tank (34) is located above the upper level of the impeller of the pumped-off Francis turbine (10) for constant congestion of the working turbine.

An underground pumped-storage power plant according to claim 1 or 3, characterized in that the ventilation shafts (35) exit into the ventilation object (36).

Underground transfer power plant according to claim 1 or 3, characterized in that the supply line (6), the Francis turbine transfer unit (8) and the discharge line (30) form one power branch (42).

Underground pumped storage power plant according to claim 1, 3 or 7, characterized in that the power branches (42) are more than one.