ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВИТИМСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ ВИТИМ. ГИДРОЭНЕРГЕТИКА И ЭКОЛОГИЯ
|
СОКРАЩЕНИЙ ПАСПОРТ ВИТИМСКОЙ ГЭС 8
ВВЕДЕНИЕ 10
1 Общая часть 11
1.1 Природные условия 11
1.1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 11
1.1.2 Гидрологические данные 11
1.1.3 Инженерно-геологические условия 13
1.1.4 Топографические условия 13
1.1.5 Населенность района 14
1.1.6 Транспортная инфраструктура 14
1.1.7 Полезные ископаемые 14
1.2 Энерго-экономическая характеристика района 14
2 Водно-энергетические расчеты 15
2.1 Регулирование стока воды 15
2.1.1 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного года 15
2.2 Выбор установленной мощности на основе водно -энергетических расчетов 16
2.2.1 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований ВХК 16
2.2.2 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС 19
2.2.3 Определение установленной мощности ГЭС 20
2.2.4 Построение баланса мощности системы 20
3 Основное и вспомогательное оборудование 22
3.1 Построение режимного поля и выбор числа и типа гидроагрегатов 22
3.1.1 Построение режимного поля 22
3.1.2 Выбор числа и типа гидроагрегатов 23
3.2 Гидротурбины и их проточная часть 27
3.2.1 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения её безкавитационной работы 27
3.2.2 Гидромеханический расчет спиральной камеры 28
3.3 Выбор типа серийного гидрогенератора 31
3.4 Разработка схемы установки 31
3.4.1 Расчет деталей и узлов гидротурбины 31
3.4.2 Выбор маслонапорной установки 33
3.4.3 Выбор электрогидравлического регулятора 33
4 Электрическая часть 34
4.1 Исходные данные 34
4.2 Выбор структурной схемы электрических соединений ГЭС 34
4.3 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с одиночным блоком .... 35
4.4 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с укрупненным блоком 36
4.5 Выбор количества отходящих воздушных линий распределительного
устройства высшего напряжения и марки проводов воздушных линий 38
4.6 Выбор главной схемы ГЭС на основании технике -экономического расчёта 39
4.7 Расчёт токов трехфазного и однофазного короткого замыкания в главной
схеме с помощью программного обеспечения RastrWin 41
4.7.1 Расчёт исходных данных 41
4.7.2 Внесение исходных данных в программный комплекс и расчет токов
короткого замыкания на СШ и генераторном напряжении в программном комплексе «RastrWin» 42
4.7.3 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режима 43
4.8 Выбор электротехнического оборудования на генераторном напряжении
10,5 кВ 44
4.9 Выбор трансформаторов тока и напряжения 45
4.10 Выбор параметров КРУЭ 45
4.10.1 Выбор выключателей и разъединителей 45
4.10.2 Выбор трансформаторов тока и напряжения 46
5 Релейная защита и автоматика 47
5.1 Расчет номинальных токов 47
5.2 Перечень защит основного оборудования 48
5.3 Описание защит и расчет уставок 49
5.3.1 Продольная дифференциальная защита генератора 49
5.3.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (U N (Uo)) .... 51
5.3.3 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 54
5.3.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и
внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 54
5.4 Защита от симметричных перегрузок (I1) 57
5.5 Защита от перегрузки обмотки ротора 59
5.6 Дистанционная защита генератора (Z1<), (Z2<) 60
5.7 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 64
5.8 Таблица уставок и матрица отключений защит 64
6 Проектирование сооружений напорного фронта 67
6.1 Определение отметки гребня плотины 67
6.1.1 Г рунтовые плотины 67
6.2 Гидравлические расчеты 69
6.2.1 Определение ширины водосливного фронта 69
6.2.2 Определение отметки гребня водослива 71
6.2.3 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном расчетном
случае 72
6.2.4 Расчет водопропускных отверстий 73
6.2.5 Построение профиля водосливной грани 73
6.3 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 75
6.4 Расчет элементов в нижнем бьефе 75
6.4.1 Водобойная плита 75
6.4.2 Расчет водобойного колодца 76
6.4.3 Рисберма 77
6.5 Конструирование плотины 78
6.5.1 Определение ширины подошвы плотины 78
6.5.2 Разрезка бетонной водосливной плотины швами 78
6.5.3 Быки 79
6.5.4 Устои 79
6.5.5 Галереи в теле бетонной плотины 79
6.6 Конструирование элементов подземного контура плотины 80
6.6.1 Дренажные устройства 80
6.7 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины 81
6.7.1 Определение основных нагрузок на плотину 81
6.7.2 Вес сооружения и затворов 81
6.7.3 Сила гидростатического давления воды 81
6.7.4 Равнодействующая взвешивающего давления 82
6.7.5 Сила фильтрационного давления 82
6.7.6 Давление грунта 82
6.7.7 Волновое давление 83
6.7.8 Оценка прочности плотины 84
6.7.9 Критерии прочности плотины и ее основания 86
6.7.10 Обоснование устойчивости плотины 87
6.8 Проектирование грунтовой плотины 88
7 Объемы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации 89
7.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 89
7.2 Текущие расходы на производство электроэнергии 89
7.3 Налоговые расходы 91
7.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 92
7.5 Оценка инвестиционного проекта 94
7.5.1 Методология и исходные данные, оценка инвестиционного проекта 94
7.5.2 Показатели коммерческой эффективности проекта 94
7.5.3 Бюджетная эффективность 95
7.6 Анализ чувствительности 95
8 Мероприятия по охране окружающей среды Витимской ГЭС. Охрана труда и
пожарная безопасность 98
8.1 Общие сведения, охрана окружающей среды 98
8.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в зоне влияния
ГЭС 98
8.3 Устройство охраны труда 100
8.4 Безопасность гидротехнических сооружений 103
8.5 Пожарная безопасность 104
8.5.1 Пожаротушение гидрогенераторов 105
8.5.2 Пожаротушение силовых трансформаторов 106
8.5.3 Пожаротушение кабельных сооружений 106
8.5.4 Пожаротушение станционного маслохозяйства 107
9. Гидроэнергетика и экология 108
9.1 Влияние гидроэлектростанций на окружающую среду 108
9.2 Воздействие водохранилищ ГЭС на окружающую среду 110
9.2.1 Общая характеристика водохранилищ 110
9.2.2 Зона затопления водохранилища в верхнем бьефе 110
9.2.3 Воздействие водохранилища на окружающую среду в нижнем бьефе
плотины 113
9.3 Действующие нормативные документы 114
9.4 Политика Русгидро 115
9.5 Экологическая политика 118
9.6 Управление экологическими рисками РУСГИДРО 119
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 122
ПРИЛОЖЕНИЕ А Гидрологический ряд наблюдений р. Витим в створе Витимской ГЭС 125
ПРИЛОЖЕНИЕ В Таблицы сработки маловодного и средневодного годов 129
ВВЕДЕНИЕ 10
1 Общая часть 11
1.1 Природные условия 11
1.1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 11
1.1.2 Гидрологические данные 11
1.1.3 Инженерно-геологические условия 13
1.1.4 Топографические условия 13
1.1.5 Населенность района 14
1.1.6 Транспортная инфраструктура 14
1.1.7 Полезные ископаемые 14
1.2 Энерго-экономическая характеристика района 14
2 Водно-энергетические расчеты 15
2.1 Регулирование стока воды 15
2.1.1 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного года 15
2.2 Выбор установленной мощности на основе водно -энергетических расчетов 16
2.2.1 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований ВХК 16
2.2.2 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС 19
2.2.3 Определение установленной мощности ГЭС 20
2.2.4 Построение баланса мощности системы 20
3 Основное и вспомогательное оборудование 22
3.1 Построение режимного поля и выбор числа и типа гидроагрегатов 22
3.1.1 Построение режимного поля 22
3.1.2 Выбор числа и типа гидроагрегатов 23
3.2 Гидротурбины и их проточная часть 27
3.2.1 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения её безкавитационной работы 27
3.2.2 Гидромеханический расчет спиральной камеры 28
3.3 Выбор типа серийного гидрогенератора 31
3.4 Разработка схемы установки 31
3.4.1 Расчет деталей и узлов гидротурбины 31
3.4.2 Выбор маслонапорной установки 33
3.4.3 Выбор электрогидравлического регулятора 33
4 Электрическая часть 34
4.1 Исходные данные 34
4.2 Выбор структурной схемы электрических соединений ГЭС 34
4.3 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с одиночным блоком .... 35
4.4 Выбор повышающих трансформаторов для схемы с укрупненным блоком 36
4.5 Выбор количества отходящих воздушных линий распределительного
устройства высшего напряжения и марки проводов воздушных линий 38
4.6 Выбор главной схемы ГЭС на основании технике -экономического расчёта 39
4.7 Расчёт токов трехфазного и однофазного короткого замыкания в главной
схеме с помощью программного обеспечения RastrWin 41
4.7.1 Расчёт исходных данных 41
4.7.2 Внесение исходных данных в программный комплекс и расчет токов
короткого замыкания на СШ и генераторном напряжении в программном комплексе «RastrWin» 42
4.7.3 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режима 43
4.8 Выбор электротехнического оборудования на генераторном напряжении
10,5 кВ 44
4.9 Выбор трансформаторов тока и напряжения 45
4.10 Выбор параметров КРУЭ 45
4.10.1 Выбор выключателей и разъединителей 45
4.10.2 Выбор трансформаторов тока и напряжения 46
5 Релейная защита и автоматика 47
5.1 Расчет номинальных токов 47
5.2 Перечень защит основного оборудования 48
5.3 Описание защит и расчет уставок 49
5.3.1 Продольная дифференциальная защита генератора 49
5.3.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора (U N (Uo)) .... 51
5.3.3 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 54
5.3.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и
внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 54
5.4 Защита от симметричных перегрузок (I1) 57
5.5 Защита от перегрузки обмотки ротора 59
5.6 Дистанционная защита генератора (Z1<), (Z2<) 60
5.7 Выбор комплекса защит блока генератор-трансформатор 64
5.8 Таблица уставок и матрица отключений защит 64
6 Проектирование сооружений напорного фронта 67
6.1 Определение отметки гребня плотины 67
6.1.1 Г рунтовые плотины 67
6.2 Гидравлические расчеты 69
6.2.1 Определение ширины водосливного фронта 69
6.2.2 Определение отметки гребня водослива 71
6.2.3 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном расчетном
случае 72
6.2.4 Расчет водопропускных отверстий 73
6.2.5 Построение профиля водосливной грани 73
6.3 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 75
6.4 Расчет элементов в нижнем бьефе 75
6.4.1 Водобойная плита 75
6.4.2 Расчет водобойного колодца 76
6.4.3 Рисберма 77
6.5 Конструирование плотины 78
6.5.1 Определение ширины подошвы плотины 78
6.5.2 Разрезка бетонной водосливной плотины швами 78
6.5.3 Быки 79
6.5.4 Устои 79
6.5.5 Галереи в теле бетонной плотины 79
6.6 Конструирование элементов подземного контура плотины 80
6.6.1 Дренажные устройства 80
6.7 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины 81
6.7.1 Определение основных нагрузок на плотину 81
6.7.2 Вес сооружения и затворов 81
6.7.3 Сила гидростатического давления воды 81
6.7.4 Равнодействующая взвешивающего давления 82
6.7.5 Сила фильтрационного давления 82
6.7.6 Давление грунта 82
6.7.7 Волновое давление 83
6.7.8 Оценка прочности плотины 84
6.7.9 Критерии прочности плотины и ее основания 86
6.7.10 Обоснование устойчивости плотины 87
6.8 Проектирование грунтовой плотины 88
7 Объемы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации 89
7.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 89
7.2 Текущие расходы на производство электроэнергии 89
7.3 Налоговые расходы 91
7.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 92
7.5 Оценка инвестиционного проекта 94
7.5.1 Методология и исходные данные, оценка инвестиционного проекта 94
7.5.2 Показатели коммерческой эффективности проекта 94
7.5.3 Бюджетная эффективность 95
7.6 Анализ чувствительности 95
8 Мероприятия по охране окружающей среды Витимской ГЭС. Охрана труда и
пожарная безопасность 98
8.1 Общие сведения, охрана окружающей среды 98
8.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в зоне влияния
ГЭС 98
8.3 Устройство охраны труда 100
8.4 Безопасность гидротехнических сооружений 103
8.5 Пожарная безопасность 104
8.5.1 Пожаротушение гидрогенераторов 105
8.5.2 Пожаротушение силовых трансформаторов 106
8.5.3 Пожаротушение кабельных сооружений 106
8.5.4 Пожаротушение станционного маслохозяйства 107
9. Гидроэнергетика и экология 108
9.1 Влияние гидроэлектростанций на окружающую среду 108
9.2 Воздействие водохранилищ ГЭС на окружающую среду 110
9.2.1 Общая характеристика водохранилищ 110
9.2.2 Зона затопления водохранилища в верхнем бьефе 110
9.2.3 Воздействие водохранилища на окружающую среду в нижнем бьефе
плотины 113
9.3 Действующие нормативные документы 114
9.4 Политика Русгидро 115
9.5 Экологическая политика 118
9.6 Управление экологическими рисками РУСГИДРО 119
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 122
ПРИЛОЖЕНИЕ А Гидрологический ряд наблюдений р. Витим в створе Витимской ГЭС 125
ПРИЛОЖЕНИЕ В Таблицы сработки маловодного и средневодного годов 129
Электроэнергетика - одна из ведущих отраслей энергетики, в которую входят сбыт, производство и передача электроэнергии. Гидроэнергетика - одна из ведущих составляющих электроэнергетики России. Преимуществом ГЭС перед другими электростанциями является способность быстро увеличивать объем выработки электроэнергии для покрытия пиковых нагрузок в энергосистеме. У России большой гидроэнергетический потенциал, что подразумевает возможности развития отечественной гидроэнергетики.
Себестоимость производства электроэнергетики в 7 -10 раз ниже, чем на тепловых и атомных станциях. Источник энергии - текущая вода. Вода является возобновляемым источником, в отличие от нефти, газа и твердого топлива. Так же преимущество гидроэнергетики перед другими видами электроэнергетики, что выработка данной энергии является экологически безопасной.
Гидроэлектростанция - комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию.
Гидроэлектростанции являются составной частью гидроузла - комплекса ГТС, предназначенных для использования водных ресурсов в интересах народного хозяйства: получения электроэнергии, ирригации, водоснабжения, зашиты от наводнений и др.
Цель бакалаврской работы - на основе знаний, полученных в ходе обучения проработать основные этапы проектирования гидроэлектростанции.
Себестоимость производства электроэнергетики в 7 -10 раз ниже, чем на тепловых и атомных станциях. Источник энергии - текущая вода. Вода является возобновляемым источником, в отличие от нефти, газа и твердого топлива. Так же преимущество гидроэнергетики перед другими видами электроэнергетики, что выработка данной энергии является экологически безопасной.
Гидроэлектростанция - комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию.
Гидроэлектростанции являются составной частью гидроузла - комплекса ГТС, предназначенных для использования водных ресурсов в интересах народного хозяйства: получения электроэнергии, ирригации, водоснабжения, зашиты от наводнений и др.
Цель бакалаврской работы - на основе знаний, полученных в ходе обучения проработать основные этапы проектирования гидроэлектростанции.
