Здание ГЭС и ОРУ

В здании ГЭС размещено 10 гидроагрегатов, мощностью 640 МВт каждый, с радиально-осевыми турбинами РО-230/833-0-677, работающими при расчётном напоре 194 м (рабочий диапазон напоров — от 175 до 220 м).

Особенности конструкции гидротурбин РО-230/833-0-677.

Вертикальная радиально-осевая гидравлическая турбина РО230/833-В-677 гидроагрегата (далее ГА) № 2 изготовлена ПО «ЛМЗ» в соответствии с ТУ108-651-77, внесенными в реестр государственной регистрации за № 1656207 от 23.02.1977, и запущена в штатную эксплуатацию в 1979 году.

Согласно выполненному в июне 1988 года техническому отчету «Натурные испытания турбин Саяно-Шушенской ГЭС со штатными рабочими колесами» № 1008, том 1, утвержденному главным инженером производственного объединения турбостроения «Ленинградский Металлический завод» В.К.Глухих, были определены заводские эксплуатационные характеристики гидроагрегата с указанием не рекомендуемых зон работы гидроагрегата.

«Для постоянной эксплуатации турбин рекомендуется диапазон мощностей, соответствующих зоне III, в которой КПД турбин имеет максимальное значение, пульсации давления в проточной части минимальны, вибрационное состояние турбин оценивается как хорошее. Разрешается работа турбин в зоне I, в которой уровень динамических характеристик является допустимым, но уровень КПД турбин низкий. Работа турбин в зоне II не рекомендуется, а в зоне IV (за линией ограничения мощности) – не допускается. При работе в зоне II работа турбины сопровождается сильными гидравлическими ударами в проточной части и значительными шумами, уровень динамических характеристик остается недопустимым».

Согласно натурным исследованиям завода-изготовителя «зона II – Под РК (рабочим колесом) имеет место мощный центральный жгут с частотой вращения 0, 4 - 0, 8 Гц. Эта частота является определяющей частотой вертикальных вибраций корпуса ТП (турбинного подшипника), осевого усилия и пульсаций давления во всех точках проточного тракта турбины (кроме пульсаций под крышкой турбины, где наряду со жгутовой частотой, определяющими являются также частоты 4, 76 и 200 - 300 Гц). Определяющей частотой радиальных вибраций корпуса ТП и биения вала является оборотная частота.Работа турбины сопровождается сильными гидравлическими ударами в проточной части и значительными шумами.

Размахи пульсаций давления в спиральной камере и отсасывающей трубе достигают 15- 22 м водяного столба, а под крышкой турбины – 36 м водяного столба вертикальных вибраций ТП-230 мкм, колебания мощности генератора 18-20 МВт, пульсаций осевого усилия - 150 тс. Несколько возрастают (до 100-120 мкм) радиальные вибрации ТП и биение вала (до 0, 6-0, 7 мм). Воздух с шумом засасывается под РК через штатный клапан на торце вала. Но его влияния на амплитудные и частотные характеристики динамических процессов при испытаниях до напора 190 м не замечено. Испытания при напоре 194 м показали, что при впуске воздуха под РК исчезают гидравлические удары в проточной части, уменьшается шум, а уровень динамических процессов, хотя несколько снижается, но остается недопустимо высоким»

.

Рисунок 4.Зоны работы агрегатов

Рисунок 5.Рабочее колесо гидротурбины

Рисунок 6.Турбинная установка Саяно- Шушенской ГЭС

Рисунок 8.Гидрогенератор зонтичного типа

Номинальная частота вращения гидротурбины — 142, 8 об/мин, максимальный расход воды через турбину — 358 м³ /с, КПД турбины в оптимальной зоне — около 96 %, общая масса оборудования гидротурбины — 1440 т. Рабочее колесо гидротурбины — неразъёмной цельносварной конструкции из нержавеющей стали, имеет диаметр 6, 77 м.

Турбины приводят в действие синхронные гидрогенераторы зонтичного типа СВФ-1285/275-42УХЛ4 с диаметром ротора 10, 3 м, выдающие ток напряжением 15, 75 кВ. Гидрогенераторы имеют водяное охлаждение. По результатам испытаний, проводившихся заводом на уже установленном оборудовании, гидроагрегаты способны развивать мощность до 720 МВт, являясь, таким образом, наиболее мощными из гидроагрегатов ГЭС России. Производитель турбин — Ленинградский металлический завод, генераторов — завод «Электросила» (в настоящее время оба предприятия входят в концерн «Силовые машины»). При создании гидроагрегатов Саяно-Шушенской ГЭС широко использовался опыт изготовления мощных (500 МВт) гидроагрегатов Красноярской ГЭС. Электрической схемой предусмотрено объединение в один энергоблок двух соседних агрегатов, работающих на одну группу из трёх однофазных трансформаторов типа ОРЦ-533000/500 мощностью 533 МВА и напряжением 15, 75/500 кВ каждый (всего на ГЭС установлено 15 основных трансформаторов). Трансформаторы расположены на специальной площадке в пазухе, образованной низовой гранью плотины и верховой стеной машинного зала. Первоначально генераторы подключались к трансформаторам посредством коммутационных аппаратных генераторных комплексов — КАГ-15, 75, каждый из которых включал в себя выключатель нагрузки, разъединитель, трансформаторы тока и напряжения; к настоящему времени КАГ-15, 75 заменены на современные элегазовые выключатели HEC-8.

Здание ГЭС имеет криволинейную форму в плане, радиус по оси агрегатов — 452 м. Подводная часть здания разделена на 10 блоков (по числу гидроагрегатов), 9 из которых имеют ширину по оси агрегатов 23, 82 м, а торцевой 10-й блок, примыкающий к раздельному устою, — 34, 6 м. Ширина машинного зала с полом на отметке 327, 0 м составляет 35 м, а его общая длина с монтажной площадкой — 289 м. Расстояние между осями агрегатов — 23, 7 м. В здание ГЭС уложено 480 000 м³ бетона. Стены и крыша машинного зала станции созданы на базе пространственной перекрёстно-стержневой конструкции, состоящей из унифицированных металлических элементов системы Московского Архитектурного института (МАРХИ). К зданию ГЭС и к низовой грани левобережной части плотины примыкают глубоко врезанные в откос здания монтажной площадки и трансформаторной мастерской.

Станционная площадка левого берега размещается на отметке 333, 0 м. Площадка ограждена со стороны реки подпорной стенкой, ниже которой берег реки укреплён армированной бетонной облицовкой. На станционной площадке размещены два здания служебно-технологических корпусов: четырёхэтажный корпус «А», в котором размещаются центральный пульт управления (ЦПУ), помещения автоматизированной системы управления (АСУ), узел связи и административные службы, и прискальный корпус «Б» с цокольным и двумя надземными этажами, где расположены мастерские, лаборатории, службы цехов, столовая, бытовые помещения и прочие вспомогательные службы. От станционной площадки до посёлка Черёмушки, расположенного в 4 км от ГЭС, организовано трамвайное сообщение.

Открытое распределительное устройство (ОРУ) напряжением 500 кВ размещено в 1, 2 км ниже ГЭС по течению Енисея, в долине небольшой реки Карловой, русло которой было переведено в подземный коллектор под ОРУ. Площадка ОРУ размерами 128× 340 м выполнена в полувыемке-полунасыпи. Схема ОРУ 500 кВ построена по принципу подключения трёх присоединений через четыре выключателя (так называемая схема «4/3»). На ОРУ установлены воздушные выключатели ВВБК-500А, трансформаторы тока ТФРМ-500, ограничители перенапряжения ОПНИ-500, разъединители РГ3-500/3200. Выдача мощности от ГЭС до ОРУ 500 кВ осуществляется по трём ЛЭП вдоль левого берега и двумя ЛЭП — через переходную опору, установленную на скальной выемке правого берега. Начальное крепление пролётов пяти ЛЭП 500 кВ выполнено к специальным металлическим конструкциям, закреплённым анкерами в железобетонную облицовку турбинных водоводов. В энергосистему электроэнергия выдаётся с ОРУ по четырём ЛЭП 500 кВ. По причине ограниченной пропускной способности ЛЭП и недостаточного развития промышленных потребителей вблизи ГЭС максимальная выдаваемая в энергосистему мощность станции ограничена 4400 МВт.