ПРОЕКТИРОВАНИЕ КИРИШЛЕКСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ КОНДОМА СНИЖЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ВИБРАЦИИ НА ЧЕЛОВЕКА ПРИ РАБОТЕ НА ОБЪЕКТАХ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ
|
СОКРАЩЕННЫЙ ПАСПОРТ КИРИШЛЕКСКОЙ ГЭС 7
ВВЕДЕНИЕ 8
1 Общая часть 9
1.1 Природные условия и исходные данные 9
1.1.1 Местоположение гидроузла и природные условия 9
1.1.2 Г идрологические данные 9
1.1.3 Энерго-экономическая характеристика района 13
2 Водно-энергетические и водохозяйственные расчеты 14
2.1 Суточный график нагрузки и годовой график нагрузки 14
2.2 Водно-энергетический расчёт без регулирования с учетом требований
водохозяйственного комплекса 15
2.3 Баланс энергии. Первый вариант гарантируемой мощности 15
2.4 Водно-энергетический расчет режима ГЭС в маловодном году 16
2.5 Гарантированная мощность 17
2.6 Нахождение рабочей мощности 17
2.7 Баланс мощностей 18
2.8 Выбор установленной мощности 19
2.9 Водно-энергетический расчет режима работы ГЭС в средневодном году ... 19
2.10 Режимное поле 20
3 Выбор гидросилового оборудования 22
3.1 Выбор системы и количества гидроагрегатов 22
3.2 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 26
3.3 Выбор типа серийного гидроагрегата 27
3.4 Гидромеханический расчет и построение плана спиральной камеры 27
3.5 Расчет вала на прочность 30
3.6 Расчет подшипника 30
3.7 Выбор маслонапорной установки 32
3.8 Выбор электрогидравлического регулятора 32
4 Электрическая часть 33
4.1 Исходные данные 33
4.2 Выбор структурной схемы электрических соединений ГЭС 33
4.3 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 34
4.3.1 Выбор синхронного генератора 34
4.3.2 Выбор повышающих трансформаторов схемы с одиночным блоком 34
4.3.3 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с укрупненным
блоком 35
4.3.4 Выбор трансформатора собственных нужд 37
4.3.5 Выбор количества отходящих воздушных линий распределительного
устройства высшего напряжения и марки проводов воздушных линий 37
4.3.6 Выбор главной схемы ГЭС на основании технике-экономического
расчёта 38
4.3.7 Выбор главной схемы распределительного устройства высшего напряжения 39
4.4 Расчет токов трехфазного и однофазного короткого замыкания в главной
схеме с помощью программного обеспечения RastrWin 40
4.4.1 Расчёт исходных данных 40
4.4.2 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режима 42
4.4.3 Выбор электротехнического оборудования на генераторном
напряжении 10,5 кВ 43
4.4.4 Выбор трансформаторов тока и напряжения 44
4.5 Выбор параметров ОРУ 45
4.5.1 Выбор выключателей и разъединителей 45
4.5.2 Выбор трансформаторов тока и напряжения 45
5 Релейная защита и автоматика 47
5.1 Технические данные оборудования 47
5.2 Перечень зашит основного оборудования 47
5.3 Расчёт номинальных токов 49
5.4 Описание защит и расчёт их уставок 49
5.4.1 Продольная дифференциальная защита 49
5.4.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора 51
5.4.3 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 54
5.4.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок
и внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 54
5.4.5 Защита от симметричных перегрузок (I1) 58
5.4.6 Дистанционная защита генератора Z1 <, Z2 < 59
5.4.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 62
5.5 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 64
5.6 Таблица уставок и матрица отключений защит 64
6 Компоновка и сооружения гидроузла 67
6.1 Определение класса и отметки гребня плотины 67
6.1.1 Определение класса гидротехнических сооружений 67
6.1.2 Определение отметки гребня плотины 67
6.2 Гидравлический расчет бетонной водосливной плотины и глубинного
водосброса 69
6.2.1 Определение ширины водосливного фронта 69
6.2.2 Определение отметки гребня водослива 71
6.2.3 Проверка на пропуск поверочного расхода 73
6.2.4 Построения профиля водосливной ванны 74
6.2.5 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 75
6.2.6 Пропуск расходов через донные водосбросы 76
6.2.7 Расчёт параметров водобойного колодца комбинированного типа .... 77
6.2.8 Рисберма 80
6.3 Конструирование плотины 81
6.3.1 Определение ширины подошвы плотины 81
6.3.2 Разрез бетонной плотины швами 82
6.3.3 Быки 82
6.3.4 Устои 83
6.3.5 Основные размеры цементационной завесы 83
6.3.6 Основные размеры дренажа в основании плотины 84
6.3.7 Г алереи в теле плотины 84
6.3.8 Дренаж в теле плотины 84
6.4 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины 85
6.4.1 Определение основных нагрузок на плотину 85
6.4.2 Вес сооружения 85
6.4.3 Сила гидростатического давления воды 86
6.4.4 Пригруз воды с нижнего бьефа 86
6.4.5 Равнодействующая взвешивающего дваления 86
6.4.6 Сила фильтрационного давления 86
6.4.7 Давление наносов 87
6.4.8 Волновое давление 89
6.5 Оценка прочности плотины 89
6.5.1 Определение напряжений 89
6.5.2 Критерии прочности плотины 92
6.5.3 Расчёт устойчивости плотины 93
7 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации 94
7.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 94
7.2 Текущие расходы по гидроузлу 94
7.3 Налоговые расходы 97
7.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 98
7.5 Оценка инвестиционного проекта 99
7.5.1 Методология, исходные данные 99
7.5.2 Коммерческая эффективность 100
7.5.3 Бюджетная эффективность 100
7.6 Анализ чувствительности 101
8 Мероприятия по охране труда окружающей среды в зоне влияния
Киришлекского гидроузла. Охрана труда и противопожарная безопасность .. 103
8.1 Общие сведения о районе строительства 103
8.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 103
8.3 Мероприятия по подготовки ложа водохранилища 105
8.4 Отходы, образующиеся при строительстве 106
8.5 Мероприятия по охране окружающей среды в период эксплуатации .... 107
8.6 Пожарная безопасность 108
8.7 Охрана труда Киришлекской ГЭС 111
9 Снижение влияния вибрации на человека при работе на объектах
гидроэнергетики 113
9.1 Вибрация и ее виды 113
9.2 Специальная оценка условий труда 114
9.3 Методы специальной оценки условий труда 115
9.4 Приборы и методы контроля вибрации на объекте гидроэнергетики 118
9.4.1 Акселерометры 118
9.4.2 Контроль вибрации стационарными средствами измерения 118
9.5 Измерительные величины и критерии оценки вибрационного состояния 119
9.5.1 Общие положения 119
9.5.2 Критерий 1. Абсолютные значения параметров вибрации 120
9.5.3 Критерий 2. Скорость изменения параметров вибрации 120
9.6 Воздействие вибрации на организм человека 121
9.7 Гигиенические требования к параметрам вибрации 122
9.8 Методы снижения вибрации на объекте гидроэнергеитики 124
9.9 Средства индивидуальной защиты 127
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 128
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 130
ПРИЛОЖЕНИЕ А.Водно-энергетические расчёты 134
ПРИЛОЖЕНИЕ Б.Основное и вспомогательное оборудование 139
ПРИЛОЖЕНИЕ В.Компоновка и соружения гидроузла 141
ВВЕДЕНИЕ 8
1 Общая часть 9
1.1 Природные условия и исходные данные 9
1.1.1 Местоположение гидроузла и природные условия 9
1.1.2 Г идрологические данные 9
1.1.3 Энерго-экономическая характеристика района 13
2 Водно-энергетические и водохозяйственные расчеты 14
2.1 Суточный график нагрузки и годовой график нагрузки 14
2.2 Водно-энергетический расчёт без регулирования с учетом требований
водохозяйственного комплекса 15
2.3 Баланс энергии. Первый вариант гарантируемой мощности 15
2.4 Водно-энергетический расчет режима ГЭС в маловодном году 16
2.5 Гарантированная мощность 17
2.6 Нахождение рабочей мощности 17
2.7 Баланс мощностей 18
2.8 Выбор установленной мощности 19
2.9 Водно-энергетический расчет режима работы ГЭС в средневодном году ... 19
2.10 Режимное поле 20
3 Выбор гидросилового оборудования 22
3.1 Выбор системы и количества гидроагрегатов 22
3.2 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 26
3.3 Выбор типа серийного гидроагрегата 27
3.4 Гидромеханический расчет и построение плана спиральной камеры 27
3.5 Расчет вала на прочность 30
3.6 Расчет подшипника 30
3.7 Выбор маслонапорной установки 32
3.8 Выбор электрогидравлического регулятора 32
4 Электрическая часть 33
4.1 Исходные данные 33
4.2 Выбор структурной схемы электрических соединений ГЭС 33
4.3 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 34
4.3.1 Выбор синхронного генератора 34
4.3.2 Выбор повышающих трансформаторов схемы с одиночным блоком 34
4.3.3 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с укрупненным
блоком 35
4.3.4 Выбор трансформатора собственных нужд 37
4.3.5 Выбор количества отходящих воздушных линий распределительного
устройства высшего напряжения и марки проводов воздушных линий 37
4.3.6 Выбор главной схемы ГЭС на основании технике-экономического
расчёта 38
4.3.7 Выбор главной схемы распределительного устройства высшего напряжения 39
4.4 Расчет токов трехфазного и однофазного короткого замыкания в главной
схеме с помощью программного обеспечения RastrWin 40
4.4.1 Расчёт исходных данных 40
4.4.2 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режима 42
4.4.3 Выбор электротехнического оборудования на генераторном
напряжении 10,5 кВ 43
4.4.4 Выбор трансформаторов тока и напряжения 44
4.5 Выбор параметров ОРУ 45
4.5.1 Выбор выключателей и разъединителей 45
4.5.2 Выбор трансформаторов тока и напряжения 45
5 Релейная защита и автоматика 47
5.1 Технические данные оборудования 47
5.2 Перечень зашит основного оборудования 47
5.3 Расчёт номинальных токов 49
5.4 Описание защит и расчёт их уставок 49
5.4.1 Продольная дифференциальная защита 49
5.4.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора 51
5.4.3 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 54
5.4.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок
и внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 54
5.4.5 Защита от симметричных перегрузок (I1) 58
5.4.6 Дистанционная защита генератора Z1 <, Z2 < 59
5.4.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 62
5.5 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 64
5.6 Таблица уставок и матрица отключений защит 64
6 Компоновка и сооружения гидроузла 67
6.1 Определение класса и отметки гребня плотины 67
6.1.1 Определение класса гидротехнических сооружений 67
6.1.2 Определение отметки гребня плотины 67
6.2 Гидравлический расчет бетонной водосливной плотины и глубинного
водосброса 69
6.2.1 Определение ширины водосливного фронта 69
6.2.2 Определение отметки гребня водослива 71
6.2.3 Проверка на пропуск поверочного расхода 73
6.2.4 Построения профиля водосливной ванны 74
6.2.5 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 75
6.2.6 Пропуск расходов через донные водосбросы 76
6.2.7 Расчёт параметров водобойного колодца комбинированного типа .... 77
6.2.8 Рисберма 80
6.3 Конструирование плотины 81
6.3.1 Определение ширины подошвы плотины 81
6.3.2 Разрез бетонной плотины швами 82
6.3.3 Быки 82
6.3.4 Устои 83
6.3.5 Основные размеры цементационной завесы 83
6.3.6 Основные размеры дренажа в основании плотины 84
6.3.7 Г алереи в теле плотины 84
6.3.8 Дренаж в теле плотины 84
6.4 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины 85
6.4.1 Определение основных нагрузок на плотину 85
6.4.2 Вес сооружения 85
6.4.3 Сила гидростатического давления воды 86
6.4.4 Пригруз воды с нижнего бьефа 86
6.4.5 Равнодействующая взвешивающего дваления 86
6.4.6 Сила фильтрационного давления 86
6.4.7 Давление наносов 87
6.4.8 Волновое давление 89
6.5 Оценка прочности плотины 89
6.5.1 Определение напряжений 89
6.5.2 Критерии прочности плотины 92
6.5.3 Расчёт устойчивости плотины 93
7 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации 94
7.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 94
7.2 Текущие расходы по гидроузлу 94
7.3 Налоговые расходы 97
7.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 98
7.5 Оценка инвестиционного проекта 99
7.5.1 Методология, исходные данные 99
7.5.2 Коммерческая эффективность 100
7.5.3 Бюджетная эффективность 100
7.6 Анализ чувствительности 101
8 Мероприятия по охране труда окружающей среды в зоне влияния
Киришлекского гидроузла. Охрана труда и противопожарная безопасность .. 103
8.1 Общие сведения о районе строительства 103
8.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 103
8.3 Мероприятия по подготовки ложа водохранилища 105
8.4 Отходы, образующиеся при строительстве 106
8.5 Мероприятия по охране окружающей среды в период эксплуатации .... 107
8.6 Пожарная безопасность 108
8.7 Охрана труда Киришлекской ГЭС 111
9 Снижение влияния вибрации на человека при работе на объектах
гидроэнергетики 113
9.1 Вибрация и ее виды 113
9.2 Специальная оценка условий труда 114
9.3 Методы специальной оценки условий труда 115
9.4 Приборы и методы контроля вибрации на объекте гидроэнергетики 118
9.4.1 Акселерометры 118
9.4.2 Контроль вибрации стационарными средствами измерения 118
9.5 Измерительные величины и критерии оценки вибрационного состояния 119
9.5.1 Общие положения 119
9.5.2 Критерий 1. Абсолютные значения параметров вибрации 120
9.5.3 Критерий 2. Скорость изменения параметров вибрации 120
9.6 Воздействие вибрации на организм человека 121
9.7 Гигиенические требования к параметрам вибрации 122
9.8 Методы снижения вибрации на объекте гидроэнергеитики 124
9.9 Средства индивидуальной защиты 127
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 128
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 130
ПРИЛОЖЕНИЕ А.Водно-энергетические расчёты 134
ПРИЛОЖЕНИЕ Б.Основное и вспомогательное оборудование 139
ПРИЛОЖЕНИЕ В.Компоновка и соружения гидроузла 141
Потребление энергии является обязательным условием существования человечества. Наличие доступной для потребления энергии всегда было необходимо для удовлетворения потребностей человека, увеличения продолжительности и улучшения условий его жизни. Самым распространенным видом энергии является электрическая энергия. В настоящее время народное хозяйство стремительно растет, увеличивается число потребителей электрической энергии, тем самым необходимо увеличивать генерирующие мощности, растущая потребность в энергии призывает к реализации немалых мероприятий по увеличению эффективности работы энергетических установок.
Электрическая энергия вырабатывается на электрических станциях, различного типа. Самым удобным видом электростанций с низкой себестоимостью электроэнергии на сегодняшний день являются гидравлические, с неоспоримым плюсом, таким как экологическая чистота. Одним из основных сооружений гидравлических станций является плотина, которая служит для подпора воды, с последующим преобразованием потенциальной энергии воды в электрическую. В результате разрушения плотины, появляется угроза затопления больших территорий. Поэтому необходим крайне серьезный подход к проектированию гидротехнических сооружений для качественного и безопасного использования гидроресурсов, что регламентируется в СНиПах и нормативных документах.
Целью бакалаврской работы является проектирование сооружений, выбор основного и вспомогательного оборудования, разработка правил охраны труда и окружающей среды, технике-экономическое обоснование эффективности проекта, разработка технологической карты и составление календарного плана строительства гидроузла.
Электрическая энергия вырабатывается на электрических станциях, различного типа. Самым удобным видом электростанций с низкой себестоимостью электроэнергии на сегодняшний день являются гидравлические, с неоспоримым плюсом, таким как экологическая чистота. Одним из основных сооружений гидравлических станций является плотина, которая служит для подпора воды, с последующим преобразованием потенциальной энергии воды в электрическую. В результате разрушения плотины, появляется угроза затопления больших территорий. Поэтому необходим крайне серьезный подход к проектированию гидротехнических сооружений для качественного и безопасного использования гидроресурсов, что регламентируется в СНиПах и нормативных документах.
Целью бакалаврской работы является проектирование сооружений, выбор основного и вспомогательного оборудования, разработка правил охраны труда и окружающей среды, технике-экономическое обоснование эффективности проекта, разработка технологической карты и составление календарного плана строительства гидроузла.
