3tom087

2. WYTWARZANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ 176

Rys. 2.88. Układy wielomaszynowe w elektrowniach pompowych: a) układ trójmaszynowy; b) układ dwumaszynowy 1 — turbina wodna, 2 pompa, 3    turbina odwracalna (turbopompa), 4 — maszyna synchroniczna jako generator lub

silnik elektryczny

W elektrowniach pompowych stosuje się układy wielomaszynowe, które przedstawiono schematycznie na rys. 2.88. Najczęściej są spotykane układy trój- i dwumaszynowe, przy czym:

—    w układzie trójmaszynowym na wspólnym walc znajdują się: synchroniczna maszyna elektryczna, która może pracować jako prądnica (hydrogenerator) lub jako silnik synchroniczny napędzający pompę oraz turbina wodna i osobna pompa akumulacyjna, przeznaczona do okresowego pompowania wody z dolnego do górnego zbiornika;

—    w układzie dwumaszynowym na wspólnym walc znajdują się: synchroniczna maszyna elektryczna oraz turbopompa, czyli turbiny odwracalna albo rewersyjna, która w zależności od kierunku wirowania może pracować jako turbina wodna lub jako pompa akumulacyjna.

Sprawność cyklu pracy elektrowni pompowej określa zależność

hep = hi, hs hp hep hn 1, >la >h,    (2.153)

gdzie: ą_r, — sprawność transformatora, ą_x — sprawność silnika (maszyny synchronicznej przy pracy silnikowej), tj_p — sprawność pompy lub turbopompy przy pracy pompowej, h,_p — sprawność rurociągu przy pompowaniu, >j„ — sprawność rurociągu przy pracy turbinowej, rj, — sprawność turbiny wodnej, tj_a — sprawność generatora (maszyny synchronicznej przy pracy generatorowej).

Po założeniu, że t]_rp - t\„ = wzór (2.153) można przedstawić w formie uproszczonej

hep = hshphr h.hchT,    (2.154)

przy czym najczęściej spotyka się wartości t/_cp = 0,70-h 0,75.

Elektrownię pompową można zatem uważać za element systemu elektroenergetycznego przetwarzający energię pierwotną na energię elektryczną z łączną sprawnością t]_cp wyrażoną wzorem

hep = hec hfphcp    (2.155)

gdzie: t/_£C — sprawność elektrowni cieplnej, w której następuje przemiana energii pierwotnej w energię elektryczną, zużywaną do pompowania wody w elektrowni pompowej; rp_p — sprawność linii przesyłowej, zależna od wysokości napięcia i mocy przesyłanej.

Przy przejściu z pracy turbinowej na pompową i odwrotnie w układzie trójmaszynowym kierunek wirowania hydrozespołu nie ulega zmianie; natomiast w hydroze-społach dwumaszynowych z turbinami odwracalnymi występuje konieczność zmiany kierunku wirowania, co powoduje odpowiednie wydłużenie czasów operacji przejściowych.

Moc hydrogeneratora w układzie trójmaszynowym jest dostosowana do mocy turbiny, ponieważ moc pompy może być mniejsza ze względu na dłuższy czas pompowania; w układzie dwumaszynowym moc hydrogeneratora jest dostosowana do mocy turbopompy, która może być większa od mocy wytwarzanej przy pracy turbinowej.

Ze względu na wysokość spadu wykorzystywanego w elektrowni rozróżnia się elektrownie:

—    niskospadowe (H < 30 m), w których pracują turbiny Kapłana lub śmigłowe;

—    średniospadowe (H = 20-^80 m), w których pracują turbiny Francisa, Kapłana lub Deriaza;

—    wysokospadowe (H > 80 m), w których pracują turbiny Francisa lub Peltona.

W tablicy 2.36 oprócz wyróżników szybkobieżności, charakterystycznych dla poszczególnych rodzajów turbin, podano również odpowiednie zakresy maksymalnych wartości spadu.

Ze względu na sposób uzyskania różnicy poziomów wody elektrownie wodne można podzielić na elektrownie:

—    przyzaporowe, w których wykorzystuje się różnicę poziomów wody bezpośrednio w miejscu jej spiętrzenia;

—    derywacyjne, w których wysokość spadu nie jest zależna wyłącznic od wysokości przegrody piętrzącej, lecz wynika także ze sposobu rozwiązania derywacji, tj. doprowadzenia wody od miejsca jej ujęcia lub spiętrzenia do elektrowni.

Na rysunkach 2.89 i 2.90 podano kilka sposobów usytuowania elektrowni przyza-porowych odpowiednio przy zaporach ziemnych lub betonowych, a na rys. 2.91 -ł- 2.93 przedstawiono schematycznie różne układy derywacyjne elektrowni nisko- i wysoko-spadowych.

Rys. 2.89. Schematy usytuowania elektrowni przy zaporach ziemnych: a) elektrownia poniżej zapory z doprowadzeniem wody rurociągiem przez jej korpus; b) elektrownia poniżej zapory z ominięciem jej korpusu i doprowadzeniem wody sztolnią; c) elektrownia wbudowana w zaporę; d) elektrownia wysunięta przed zaporę z odprowadzeniem wody przez jej korpus

I — zbiornik. 2 — ujęcie wody, 3 — elektrownia, 4 — doprowadzenie wody, 5 odprowadzenie wody, 6 — przelew powierzchniowy, 7 — zapora Zaczerpnięto z [2.14]

12 Poradnik inżyniera elektryka tom 3

Rys. 2.90. Schematy usytuowania elektrowni przy zaporach betonowych:

a)    elektrownia poniżej zapory;

b)    elektrownia wbudowana w zaporę 1 — zbiornik, 2 — ujęcie wody,

3    — rurociągi doprowadzające wodę,

4    - elektrownia, 5 — przelewy. 6 — zapora Zaczerpnięto z [2.14]