RU2002888C1 - Каскад деривационных гидроэлектростанций - Google Patents

Abstract

Использование: в гидроэнергетике, в частности в каскаде деривационных гидроэлектростанций без сооружени  плотин Сущность изобретени  гидроэлектростанции каскада сооружаютс  по берегам реки вдоль течени  При этом у каждой гидроэлектростанции нижний бьеф выполнен в виде бассейна , расположенного на берегу, а турбины гидроэлектростанции установлены ниже дна реки в месте расположени  гидроэлектростанций на глубине 8 м Гидроэлектростанции каскада соединены между собой сифонными водоводами. Такой каскад обеспечивает выработку электроэнергии без экологического ущерба 1 злф-лы, б ид

Description

Ы

О

8

00

00 00

о

Изобретение относитс  к гидротехнике, а именно к строительству каскадов деривационных гидроэлектростанций, размещенных по берегам рек, либо на водоемах с необходимым напором воды дл  получени  электроэнергии без сооружени  плотин.

Известен гидроагрегат, встроенный е русло реки и способный вырабатывать электроэнергию . Это устройство в выработке электроэнергии мало эффективно, так как турбина, враща сь от потока воды в верхней половине рабочей камеры испытывает тормоз щее действие в нижней ее половине, а энерги  достигаетс  только за счет скорости течени  реки.

Известно устройство дл  забора воды из поверхностных водоемов, состо щее из приемного оголовка, берегового колодца, насоса и водоводов с задвижками, в котором береговой колодец снабжен гидротурбиной с отвод щим и подвод щим,, имеющим фильтр, трубопроводами, а на валу гидротурбины установлен насос.

Это устройство предназначено дл  орошени  полей и электроэнергию не вырабатывает .

Известен также каскад деривационных гидроэлектростанций, расположенных в горчшх услови х с туннельной деривацией, размещенный «а разных б.ерегах рек.

Данное сооружение гидроэлектростанций не работоспособно на бурных и равнинных реках.

Целью изобретени   вл етс  выработка электроэнергии без сооружени  плотив, без нарушени  экологии окружающей среды и судоходства на реках, водоёмах, а также упрощение конструкции всего комплекса.

Эта цель достигаетс  за счет использовани  смфонвого водос&роса, позвол ющего устанавливать турбину и бассейн ниже уровн  дна реки в среднем на величину Ht 8 м (фиг. 2). а также устанавливать гидроэлектростанцию по берегам реки с перепадом между ними по ходу течени  раки а среднем на величину На 8 м (фиг. 4, 6), Причем перепад гидроэлектростанций, расположенных по берегам реки и рассто ние между ними могут быть зависимы от местных условий. Так, например, при уклоне течени  реки в 0°12( и при перепаде последующих гидроэлектростанций на Н2 м{фиг. 4.6), рассто ние между гидроэлектростанци ми будет равно L 2,3 км (фиг. 1). Если прин ть условно, что каскад будет состо ть из 100 гидроэлектростанций, тот обща  его длина будет составл ть 230 км.

В бурных горных реках с большим уклоном течени  реки обща  длина будет значительно меньше. Причем используема  вода

реки или водоема дл  гидроэлектростанций будет повтор тьс  многократно, что дает возможность вырабатывать большое количество электроэнергии при относительно

малом расходе воды из реки. Так, например, при выработке электроэнергии одной гидроэлектростанции равной 10 тыс,кВт, суммарна  мощность каскада деривационных

гидроэлектростанций, состо ща  из 100 ГЭС и более, будет равна 1 млн.кВт и более, при расходе воды из реки всего лишь на одну гидроэлектростанцию. Мощность гидроэлектростанций можно увеличить, устанавливэ  в них по несколько гидротурбин, соответственно увеличива  при этом количество сифонных водосбросов (фиг. 3). Таким образом по предлагаемому способу строительства каскада деривационных гидроэлектростанций на коупных реках можно получить колоссальное количество электроэнергии при ничтожно малом расходе воды, не наруша  при этом экологию как самой реки, так и окружающей среды, Чтобы меньше отражалс  на реку забор воды, должна быть предусмотрена определенна  последовательность подсоединени  подвод щих 13 и сифонных 7 трубопроводов в начале и в конце каскада деривационных гидроэлектростанций {фиг. 3).

В каскаде деривационных гидроэлектростанций на равнинных реках, состо щем и большого числа гидроэлектростанций (фиг, 1, 3), выгоднее использовать е конечной гидроэлектростанции насосные станции 19, откачивающие воду из бассейна 4 по отвод щим трубопроводам 20 в реку 1.

На горных и бурных реках в конечных гидроэлектростанци х можно использовать

сифонные трубопроводы 7, обеспечивающие сброс воды в реку, при условии перепада уровн  конца сифонных трубопроводов ниже первоначальных, а уровень реки ниже уровн  воды а бассейне 4.

Предлагаемый вариант прокладки сифонных трубопроводов 7 по дну реки 1 (фиг. 1 и 3} с учетом их коррозионного покрыти  уменьшает затраты при строительство каскада деривационных гидроэлектростанций.

При строительстве каскада деривационных гидроэлектростанций на водоемах с необходимым напором воды (фиг. 5) прокладка подвод щих трубопроводов 13 возможна на уровне дна водоема либо на уровне ниже

уровн  воды в межень (фиг. 6), Сифонные трубопроводы 7 из бассейнов 4 гидроэлектростанций , которые Moiyr проходить в земле либо на ее поверхности при условии их утеплени  подсоедин ютс  к турбинам 5 в последовательном шаге L, с перепадом Н2

8м (фиг, б). Каскад деривационных гидро

электростанций обладает широкой мобиль-ходит переливание воды по сифонному труностью при эксплуатации. Так, например.бопроводу 7 из бассейна 4 первой гидропри капитальном ремонте одной или не-электростанции. В подобном цикле

скольких гидроэлектростанций последниепроисходит заполнение водой последуюотключаютс  при помощи затворного уст- 5щих бассейнов А и выработка электроэнерройства 17 (фиг. 2, 6), способствующего пе-гии всего каскада гидроэлек-постанций,

рекрытию доступа воды к турбине 5 и сливаПо достижении заполнени  водой басее напр мую в бассейн 4, не наруша  присейма 4 последней гидроэлектростанции из

этом работу остальных гидроэлектростан-всего каскада (фиг. 1,3) вода из бассейна 4 ций. При высоком уровне автоматизации аг- 10 откачиваетс  насосной станцией 19 по отворегатов , серийном выпуске оборудовани  ид щему трубопроводу 20 в реку 1, что поэвоиндустриальных методов строительства, ка-л ет отказатьс  от прокладки сифонного

скад деривационных гидроэлектростанцийводосброса большой длины. В случае остаспособен конкурировать с крупными гид-новки или профилактического ремонта од- равлическими и тепловыми з ектростанци- 15 ной или нескольких гидроэлектростанций

 ми, требующие огромных затрат топлива ииз общего каскада деривационных гидронарушающие экологию окружающей среды.электростанций затвор 17 (фиг. 2, 6) переНафиг . 1иЗ в плане схематично изобра-ключаетс  на пр мой слив воды в бассейн 4, жены каскады деривационных тдроэлект-что не нарушает работу остальных гидро- ростанций, условно прин тых & количестве 20 электростанций. Дл  сбалансированного 100 штук и расположенных по обоим бере-расхода воды, поступающей в бассейн 4 гид- гам реки 1. На фиг. 2 изображен разрез А-Ароэлектростанций (фиг. 2,4,6), в последних на фиг. 1 и на фиг. 3.устанавливаютс  датчики уровн  воды 21,

Перва  и последующие гидроэлектро-регулирующие затворами 16 и 9, подвод - станции (фиг. 2, 4, 6} представл ют собой 25 щих 13 и сифонных трубопроводов 7,

строительное сооружение 2, включающее вВ цел х большей выработки электросеб  машинный зал 3 и бассейн4. В машин-энергии в каскад деривационных гидроном зале размещены турбины 5 с генерато-электростанций можно устанавливать по

рами 6.несколько турбин 5 в определенной послеКаскад деривационных гмдроэ ектро- 30довательности (фиг. 3 и 4 - разрез Б-Б на

станций работает следующим образом.фиг. 3), котора  обеспечит менее ощутимый

Перед запуском каскада деривацион-забор воды из реки 1.

ных гидроэлектростанций, в цел х выработ-На фиг. 5 в плане схематично изобра- ки электроэнергии, необходимым условиемжен каскад деривационных гидродлектро- в первую очередь  вл етс  заполнение во- 35станций, расположенных у водоема 22 с дои из реки 1 сифонных трубопроводов, снеобходимым напором воды. На фиг. 6 изо- перекрытыми затворами 8 и 9 (фиг. 4,6) прибражен разрез В-8 на фиг. 5. помощи труб 10 с фильтрами It (фиг. 12),. В отличие от каскада деривационных вход щих в русло реки 1 и соединенныхгидроэлектростанций, расположенных по через затворы 12с сифонншадтрубопрово- 40берегам реки 1, заполнение водой сифон- дами 7. После этого начинаетс  выработканых трубопроводов 7 с закрытыми затвора- электроэнергии первой гийрозлектростан-ми 8 и 9 и бассейнов 4 каскада ции и заполнение водой бассейна 4 придеривационных гидроэлектростанций, рае- помощи подвод щего трубопровода 13с ко-положенных у водоема 22 (фиг. 5) произво- нусообразным оголовком 14, защищенным 45дитс  через трубу 23, соедин ющую конусообразной сеткой 15 (фиг. 2). Подвод -подвод щий трубопровод 13 с сифонными щий трубопровод 13 проходит по дну реки 1трубопроводами 7 через затвор 24. и соедин етс  через затворы 16 и 17 с тур- Подобный вариант возможен и дл  кас- биной 5, причем затвор 17 может быть под-када деривационных гидроэлектростанций, ключей дл  выработки электроэнергии к 50расположенных по берегам реки 1 (не пока- турбине 5 либо переключен дл  спуска водызано).

напр мую в бассейн 4 (фиг. 2). По мере за-Выработка электроэнергии произво- полнени  водой бассейна 4 первой гидро-дитс  по схеме последовательного запол неэлектростанции до определенного уровн ни  водой бассейнов 4 и перекрыти  один из дублирующих датчиков уровн  воды 55затворов 24, которые в дальнейшем остэют- 18 (фиг. 2, (срабатывает на закрытие затво-с  в закрытом состо нии в процессе рэботы ра 12. перекрывающего доступ воды из рекивсего каскада деривационных гидроэлект- 1 в сифонный трубопровод 7 и на открытиеростанций. Остановка дл  профилактиче- затворов 8 и 9 (фиг. 4, б). В этом случаес ко г о ремонта одной или нескольких срабатывает сифонный водосброс и п сис-гидроэлектростанций, расположенных у водоема , подобна упом нутой в каскаде дери- (56) Авторское свидетельство СССР .,.........i/i ii nftci ISM cm о 11/nrt ю к

вационных гидроэлектростанций, расположенных по берегам реки.

№ 1142653, кл. F 03 В 13/00, 1985. Авторское свидетельство СССР N: 1430455, кл. Е 02 В 9/00. 1988.

(56) Авторское свидетельство СССР кь ii nftci ISM cm о 11/nrt ю к

№ 1142653, кл. F 03 В 13/00, 1985. Авторское свидетельство СССР N: 1430455, кл. Е 02 В 9/00. 1988.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   1, КАСКАД ДЕРИВАЦИОННЫХ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ , включающий расположенные по берегам вдоль течени  реки гидроэлектростанции, соединенные между собой водоводами с затворами, отличающийс  тем, что, с целью снижени  экологического ущерба, гидроэлектростанции выполнены бесплотинными и снабжены бассейнами нижнего бьефа,

   Фиг. 1

   А-А

   L ЛУ f-L

   sm / / / УДША

   к T-wg тда  ill Ш 1ОД

   Фиг. 2

   расположенными на берегу, при этом глубины гидроэлектростанций установлены ниже дна реки в месте расположени  гидроэлектростанций на глубине 8 м, а водоводы пролегают по дну реки и выполнены сифонными,
2. 2. Каскад по п.1, отличающийс  тем, что гидроэлектростанции снабжены датчиками уровн  воды, установленными в бассейнах нижнего бьефа.

   8882002

   |рИФ

   Водоем

   Фиг. 5

   Фиг 6