1.4 Споруди та інженерні комунікації ЕС і їх розміщення
1.4.1 Вибір майданчика будівництва
Для розміщення споруд і комунікацій ЕС необхідна значна площа (0,04 – 0,06 Га/МВт для КЕС, 0,01 – 0,02 Га/МВт для ТЕЦ). Частину споруд – склад палива, залізничні станції з розвантажувальними пристроями, золошлаковідвали і т.п. – виносять за межі будівельного майданчика. Для золошлаковідвалів відводять площі, які повинні забезпечити роботу ЕС протягом не менше 25 років.
Майданчик будівництва ЕС вибирають в період складання завдання на її проектування. Місце (район) спорудження ЕС повинно бути узгоджено з планом розвитку енергосистеми і відповідати призначенню і технологічним особливостям ЕС.
ТЕЦ. Радіус передачі носія теплової енергії від ТЕЦ обмежений. Гарячу воду транспортують до 35 км, а пару – до 8–12 км. В зв’язку з цим ТЕЦ розташовують в центрі теплових навантажень. Промислові ТЕЦ розміщують, як правило, на території підприємства. Вони використовують ті самі інженерні комунікації.
КЕС. Для своєї роботи КЕС вимагають велику кількість палива і технічної води (в першу чергу для конденсації пари). Наприклад, для конденсації пари КЕС потужністю 2400 МВт потрібно 84 м3/с води. При будівництві КЕС намагаються використати природні водойми (річка, озеро, море).
З точки зору постачання паливом газомазутні КЕС не прив’язані до джерел газу і мазуту. Останні легко транспортуються на великі відстані. Інша справа з вугільними КЕС. Низькосортне вугілля з великою кількістю пустої породи економічно транспортувати на відстані до 150–200 км. Отже, при виборі майданчика під вугільну КЕС необхідно враховувати розташування як паливної бази, так і джерела водопостачання.
АЕС.
Один кілограм урану U-235 дає стільки ж енергії, що й
2300 тонн вугілля. Отже, паливна база на вибір майданчика під АЕС не впливає.
Основним тут є джерело водопостачання.
ГЕС. Місце розташування ГЕС визначається сприятливими характеристиками створу річки і вимогами комплексного використання водосховища з метою зрошення, судноплавності, рибного господарства, водопостачання. Велике значення мають розміри території, яка затоплюється і відчужується.
Небажане будівництво ЕС в районі, де залягають корисні копалини. Майданчики під
ЕС повинні відповідати певним інженерно-геологічним вимогам. Грунти повинні
допускати питомі навантаження 0,2 – 0,25 МПа. Враховують сейсмічність, склад
корінних і четвертинних відкладень на глибину до 100 м, характеристики
водоносних шарів, стан навколишнього середовища, кліматичні особливості. Рівень
грунтових вод повинен знаходитися нижче підвалів і підземних комунікацій не
менше ніж на
3 – 4 м. Не допускається розміщення будівельних майданчиків в районах оповзнів,
пливунів, на заболочених грунтах.
Важливе значення при виборі майданчиків під ЕС мають також соціальні фактори.
1.4.2 Загальні принципи компонування
Під компонуванням ЕС або підстанцій розуміється взаємне розміщення основних та допоміжних споруд на її майданчику. Компонування ЕС – це одне з найбільш складних питань проектування, в розв’язанні якого беруть участь технологи, електротехніки, будівельники, архітектори, шляховики, екологи та ін. Складність задачі пояснюється тим, що при компонуванні доводиться враховувати велику кількість внутрішніх і зовнішніх факторів. Найбільшу складність при компонуванні ЕС створює раціональне розміщення технологічних споруд – наземних і підземних.
Основні зовнішні фактори: клімат, рельєф місцевості, розташування водосховища, роза вітрів. Майданчик вибирається рівним. При ухилі рельєфу більше 3% застосовують терасне планування. Правильна орієнтація споруд відносно рози вітрів необхідна для захисту від димових викидів в першу чергу РУ та електрообладнання зовнішньої установки, а також близьких населених пунктів. Через те на генплані обов’язково показується роза вітрів. Небезпечним також є нанесення вітром пари і дрібних крапель води від градирень і бризкальних басейнів на електрообладнання, струмопровідні частини тощо. Основні споруди віддаляють від градирень на 20–40 м, а ВРУ – на 40–60 м. Для бризкальних басейнів ці віддалі збільшуються відповідно до 60–100 і 60–120 м. До зовнішніх факторів відносяться також зовнішні комунікації – електричні, технологічні, транспортні, а також охорона навколишнього середовища і захист населення.
Внутрішні фактори залежать від особливостей і параметрів ЕС. До них відносяться кількість і площа основних та допоміжних споруд, технологічні та електричні зв’язки між ними, внутрішня транспортна мережа, вимоги пожежної безпеки і цивільної оборони.
Різноманітність зовнішніх і внутрішніх факторів не дозволяє здійснити компонування станції за типовими рішеннями. Доводиться намічати декілька конкурентоспроможних варіантів. При складанні варіантів компонувань ЕС керуються такими загальними принципами:
1. Оптимальна орієнтація відносно водосховищ (для ТЕС та АЕС), при якій досягається економія в будівництві гідротехнічних споруд і каналів;
2. Зручність зовнішніх інженерних комунікацій – під’їзних шляхів, ліній електропередачі, теплових мереж, шлакозолопроводів;
3. Зручність внутрішніх інженерних комунікацій – транспортної мережі і підйомно-транспортного обладнання, технологічних (транспортерів, трубопроводів, водоводів, і т.д.) і електричних зв’язків (струмопроводів);
4. Розташування споруд допоміжних господарств (ремонтних служб і майстерень, масляного і повітряного господарств, пожежного депо, гаража і т.д.) згідно з їх призначенням. Це дає можливість здійснити більш короткі технологічні і транспортні зв’язки з цехами, які ці допоміжні господарства обслуговують;
5. Найменші розміри майданчика, який займає електростанція. Основним показником використання території майданчика є коефіцієнт забудови. Для пиловугільних ТЕС він дорівнює 0,4 – 0,5 для газомазутних 0,6 – 0,7;
6. Можливість подальшого розширення станції. З цією метою всі зовнішні комунікації намагаються виконати з одного торця корпусів і майданчика, залишаючи протилежні торці вільними для розширення.
Між окремими будівлями, спорудами і установками передбачають необхідні пожежні розриви і проїзди. Навколо майданчика станції споруджають сітчасту або залізобетонну огорожу висотою 2 м. З внутрішньої сторони огорожі залишають вільну від забудови зону шириною 5 м. В цій зоні розміщують пристрої автоматичної охоронної сигналізації.
Для ТЕЦ характерно: наявність РУ генераторної напруги закритого типу (ЗРУ), від якої відходить велика кількість кабельних ліній; застосування оборотного водопостачання з штучними охолоджувачами (як правило градирень); виведення теплопроводів до місцевих споживачів. На рисунку 1.1 наведено приклад компонування ТЕЦ з поперечними зв’язками.
Рисунок 1.1 – Генеральний план ТЕЦ з поперечними зв’язками
1 – головний корпус; 2 – генератори; 3 – котли; 4 – трансформатори ВП;
5 – трансформатори зв’язку; 6 – РУ високої напруги; 7 – ГЩК; 8 – ЛЕП; 9 –
градирні; 10 – корпус керування; 11 – водоводи; 12 – димові труби; 13 – склад
вугілля;
14 – розвантажувальний пристрій; 15 – дробильна установка з галереєю; 16 –
мазутне господарство; 17 – майстерні; 18 – хімводоочистка; 19 – масляне
господарство;
20 – трансформаторна майстерня
Найбільших площадок на КЕС вимагають: склад палива; відкриті РУ (ВРУ), яких, як правило, два; водоводи; головний корпус.
Особливо важливу роль в компонуванні споруд має взаємне розташування головного корпусу, РУ і зовнішнього водосховища (річки, бризгального басейну). Блочні трансформатори завжди встановлюються біля стіни головного корпусу з боку машинного залу. Від РУ відходить велика кількість повітряних ліній, виведення яких доводиться узгоджувати з розташуванням водосховища. Водосховище в свою чергу повинно бути зв’язане гідротехнічними комунікаціями з головним корпусом.
Рисунок 1.2 – Структурна схема КЕС з двома РУ високої напруги
Розглянемо характерні компонування КЕС, структурна схема якої наведена рисунку
1.2. Можна виділити чотири варіанти розміщення РУ: перед фасадом головного
корпусу (рис.1.3, а); за водопідвідним каналом (рис.1.3, б); за димовими трубами
і вугільним складом (рис.1.3, в); з боку постійного торця головного корпусу
(рис. 1.3, г). На схемах позначено:
1 – головний корпус; 2 – РУ ВН; 3 – РУ СН; 4 – водосховище; 5 – насосна станція;
6 – димова труба; 7 – склад палива; 8 – блочний трансформатор;
9 – АТ зв’язку; 10 – повітряні лінії; 11 – блочні щити керування;
12 – залізнична колія; 13 – канал підведення води.
Відмінною рисою АЕС є радіоактивність теплоносія, а також утворення радіоактивних газоподібних, рідких і твердих відходів. Для їх вилучення АЕС оснащають додатковими пристроями і спорудами: спеціальною технологічною вентиляцією, спеціальною каналізацією, системою дезактивації і захоронення радіоактивних відходів.
Рисунок 1.3 – Варіанти компонування КЕС
Повітря з системи вентиляції очищається фільтрами і через витяжну вентиляційну трубу викидається в верхні шари атмосфери. Вентиляційну трубу розміщують з врахуванням переважного напрямку вітру, тобто з підвітряного боку відносно "чистих" споруд на площадці станції і до населених пунктів.
Для відведення рідких відходів споруджують внутрішню мережу спецканалізації. Цією мережею рідкі відходи надходять в очисні споруди. Після дезактивації ця вода частково може використовуватися повторно в виробничому циклі. Для тієї частини відходів, використання яких неможливе по замкненому циклу, передбачають сховища концентратів (відходи попередньо проходять через випарні установки).
Для захоронення твердих відходів, а також пульпи і концентрованих розчинів з очисних споруд передбачають спеціальні сховища (могильники).
На рисунку 1.4 наведено ситуативний план розміщення споруд на АЕС і навколо неї.
Рисунок 1.4 – Ситуативний план АЕС
Майданчик для будівництва АЕС вибирають з таким розрахунком, щоб навколо АЕС
можна було організувати санітарно-захисну зону
(див. рис.1.4). Санітарна зона – це круг з центром в місці розташування
вентиляційної труби.
Радіус санітарної зони встановлюють залежно від кількості реакторів, їх параметрів, кліматичних і топографічних умов. В санітарній зоні забороняється будівництво населених пунктів, але дозволяється розміщати будови підсобного призначення – службові корпуси, їдальні, майстерні, пожежне депо, гаражі, склади і т.д.
На рисунку 1.5 наведено приклад компонування споруд АЕС на виробничому майданчику 1. Головний корпус 2, який складається з реакторного відділення і машинного залу, зорієнтований відносно берегової лінії водосховища 3. Циркуляційна вода подається до машинного залу за допомогою берегової насосної 4. Паралельно машинному залу проходить скидний трубопровід 5, який переходить в скидний канал 6.
В безпосередній близькості від головного корпусу розташовані всі спеціальні споруди, призначені для усунення, дезактивації та збереження радіоактивних відходів: корпус спецводоочищення 7, сховища 8 радіоактивних відходів (розташовані під будівлею спецводоочищення), вентиляційна труба 9. Поряд з корпусом спецводоочищення знаходиться дизель-генераторна 10, де змонтовані джерела надійного живлення – дизель-генератори.
Неподалік розташовані допоміжні виробничі будівлі та споруди: хімводоочищення 11, допоміжна котельня 12, об’єднаний допоміжний корпус і майстерні 13, склад 14, пожежна охорона 15, гараж 16. Маслогосподарство 17 і азотно-киснева станція 18 з метою пожежобезпеки віддалені на периферію промислового майданчика.
Трансформатори блоків 19 встановлені біля зовнішньої стіни машинного залу. Прямими гнучкими струмопроводами вони приєднуються до РУ СН 20 та РУ ВН 21. За допомогою перехідних галерей головний корпус з’єднаний з інженерно-побутовим 22 та адміністративно-службовим 23 корпусами.
Згідно з останніми проектними рішеннями системи спецводоочищення і зменшення активності газів внесені в головний корпус, а вентиляційна труба розташована безпосередньо на головному корпусі. Ці заходи зменшили внутрішні комунікації і зробили компонування більш компактним.
На компонування ГЕС особливо сильний вплив мають місцеві природні умови (рельєф і геологічна будова заплави річки, зона затоплення) і прийнята система використання водотоку, яка визначає тип і склад гідротехнічних споруд. Вплив цих факторів настільки значний, що компонування кожної ГЕС являє собою оригінальне рішення.
Рисунок 1.5 – Компонування споруд АЕС на виробничому майданчику
Найбільше значення при компонуванні станційного вузла має взаємне розташування будівлі ГЕС, відкритих РУ підвищених напруг і корпусу допоміжних пристроїв зі щитом керування. РУ підвищених напруг намагаються розташувати таким чином, щоб відстань до машинного залу була найменшою. З цією метою відкриті РУ часто розташовують безпосередньо біля берега річки чи каналу з боку нижнього б’єфа. РУ генераторної напруги закритого типу у більшості випадків розташовують в будівлі ГЕС з боку нижнього б’єфа (руслові ГЕС) або з боку верхнього б’єфа (пригребельні ГЕС з напірними трубопроводами).
Допоміжні електротехнічні установки (акумуляторна батарея з підзарядним і зарядним пристроями, електролабораторія, вузол зв’язку) і щит керування займають, як правило, спеціальний (допоміжний) корпус. Його виконують у вигляді прибудови до машинного залу з боку розташування відкритого РУ.
Будівля 1 руслової ГЕС (рис. 1.6) займає частину напірного фронту гідротехнічних споруд і нарівні з греблею 2 приймає тиск води верхнього б’єфа (ВБ). Трансформатори 3 блоків розташовують на майданчику з боку верхнього б’єфа (як показано на рис. 1.6) або з боку нижнього б’єфа (НБ). Розподільну установку генераторної напруги 4 розташовують в будинку ГЕС під трансформаторами 3. З’єднання генераторів з РУ генераторної напруги (або при одиничних блоках з трансформаторами) виконують залежно від потужності генератора відкритими шинними мостами (при Рном до 100 МВт) або закритими екранованими струмопроводами (при Рном більше 100 МВт). Розподільні установки підвищених напруг 5 (відкритого типу) розташовують на березі з боку нижнього б’єфа. Майданчик для їх спорудження вибирають згідно з рельєфом прибережної смуги. За несприятливих топографічних умов, коли важко знайти чи створити рівний майданчик необхідних розмірів, доводиться застосовувати ступінчасте розташування обладнання РУ (терасами).
Приєднання трансформаторів до РУ підвищеної напруги здійснюють гнучкими проводами 6. Проводи підвішують за допомогою натяжних гірлянд ізоляторів 7 між стіною будівлі ГЕС (або опорами, встановленими на будівлі ГЕС) і опорами, встановленими на березі, де розташована РУ.
На пригребельній ГЕС (рис. 1.7) будівлю 1 споруджують за глухою греблею 2, тому вона не приймає напору води. Вода подається до турбін по напірних трубопроводах 3. Між будівлею ГЕС і греблею над напірними трубопроводами утворюється так звана "пазуха" 4. Останню зручно використовувати для встановлення трансформаторів 5 блоків і розміщення РУ генераторної напруги 6. Останнє можна також прибудувати до будівлі ГЕС (показано на рис. 1.7, б) пунктиром). Розподільні установки підвищеної напруги 7, як і на русловій ГЕС, розташовують на березі і з’єднують з трансформаторами гнучкими проводами 8.
Рисунок 1.6 – План (а) і поперечний переріз (б) ГЕС, розташованої на руслі
Рисунок 1.7 – План (а) і поперечний переріз (б) ГЕС, розташованої біля греблі
Компонування дериваційної ГЕС (рис. 1.8) має свої особливості. Крім станційного вузла 1 у створі Б, де розташовані основні споруди станції, є ще і головний вузол 2 у створі А. Головний і станційний вузли пов’язані між собою дериваційним каналом 3.
До складу споруджень станційного вузла входять напірний басейн 4 та басейн 5 добового регулювання, турбінні напірні трубопроводи 6, будівля ГЕС 7, аварійний водосклад 8, відвідний канал 9, а також будівлі допоміжних і ремонтних служб (на рисунку не показані).
Трансформатори 10 встановлюють над турбінними трубопроводами у стіні будівлі ГЕС. Розподільну установку генераторної напруги 11 вбудовують або добудовують до фронтальної стіни будівлі ГЕС, а РУ підвищеної напруги 12 розташовують в стороні від гідротехнічних споруд на рівній площині. З’єднання трансформаторів та РУ підвищеної напруги здійснюється гнучкими підвісними проводами.
Головний вузол об’єднує споруди, які призначаються для створення підпору у річці та відведення потоку в деривацію, очищення води від сміття та нанесень. Сюди входять гребля 13, водоскидні пристрої 14, водоприймач 15, відстійник, промивні пристрої.
Рисунок 1.8 – План дериваційної ГЕС
РОЗДІЛ 1 РОЗДІЛ 2 РОЗДІЛ 3 РОЗДІЛ 4 РОЗДІЛ 5 РОЗДІЛ 6 РОЗДІЛ 7