ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИВАГЛИЕВСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ ЗЕЯ. ТРЕБОВАНИЯ К ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ МАСЛАМ, СПОСОБЫ КОНТРОЛЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ
|
СОКРАЩЕННЫЙ ПАСПОРТ СИВАГЛИЕВСКОЙ ГЭС7
1 Анализ исходных данных и определение внешних условий
функционирования гидроэлектростанции9
1.1 Природные условия 9
1.1.1 Климат 9
1.1.2 Гидрологические данные 9
1.1.3 Сейсмические условия 11
1.2 Энергоэкономическая характеристика района 11
1.3 Аналоги проектируемого гидроузла 11
2 Водно-энергетические расчеты и выбор установленной мощности 12
2.1 Регулирование стока воды 12
2.1.1 Исходные данные 12
2.1.2 Определение максимальных расчетных расходов 12
2.1.3 Кривые обеспеченности расходов 13
2.1.4 Выбор расчетного средневодного года 14
2.1.5 Выбор расчетного маловодного года 15
2.1.6 Определение типа регулирования 16
2.2 Определение установленной мощности на основе водно-энергетических
расчетов 17
2.2.1 Расчет режима работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственного комплекса 17
2.2.2 Баланс энергии 18
2.2.3 Водно-энергетические расчеты режима работы Сиваглиевской ГЭС
в маловодном году 19
2.2.4 Расчет установленной мощности проектируемой ГЭС 19
2.2.5 Баланс мощности 19
2.2.6 Водно-энергетические расчёты режима работы ГЭС в средневодном
году, определение среднемноголетней выработки 21
3 Основное и вспомогательное оборудование ГЭС 22
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 22
3.1.1 Построение режимного поля 22
3.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам 23
3.3 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 28
3.4 Гидромеханический расчёт спиральной камеры 30
3.5 Расчет деталей и узлов гидротурбины 34
3.5.1 Расчет вала на прочность 34
3.5.2 Расчет подшипника 34
3.6 Выбор типа серийного генератора 35
3.7 Выбор вспомогательного оборудования 35
3.7.1 Выбор типа маслонапорной установки 35
3.7.2 Выбор электрогидравлического регулятора 36
4 Электрическая часть 37
4.1 Выбор структурных схем электрических соединений ГЭС 37
4.2 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 37
4.2.1 Выбор синхронного генератора 37
4.2.2 Выбор повышающих трансформаторов для схем с одиночным
блоком 38
4.2.3 Выбор повышающих трансформаторов для схем с укрупненным
блоком 39
4.2.4 Выбор трансформатора собственных нужд 40
4.3 Выбор количества отходящих воздушных линий, распределительного
устройства и марки проводов воздушных линий 41
4.4 Выбор главной схемы ГЭС на основании технике-экономического
расчета 42
4.5 Выбор главной схемы распределительного устройства высшего
напряжения 43
4.6 Расчёт токов трехфазного и однофазного короткого замыкания в главной
схеме с помощью программного обеспечения RastrWin 44
4.6.1 Расчет исходных данных 44
4.6.2 Внесение исходных данных в программный комплекс и расчет токов
короткого замыкания на СШ и генераторном напряжении в программном комплексе «RastrWin» 45
4.6.3 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режима ... 47
4.6.4 Выбор электротехнического оборудования на генераторном
напряжении 15,75 кВ 48
4.7 Выбор трансформаторов тока и напряжения 49
4.8 Выбор параметров КРУЭ 49
5 Релейная защита и автоматика 51
5.1 Расчет номинальных токов 51
5.2 Перечень защит основного оборудования 52
5.3 Описание защит и расчет их уставок 53
5.3.1 Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 53
5.3.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора 56
5.3.3 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 58
5.3.4 Защита обратной последовательности от несимметричных
перегрузок и внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 58
5.3.5 Защита от симметричных перегрузок (I1) 62
5.3.6 Дистанционная защита генератора Z1 <,Z2 < 64
5.3.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 67
5.4 Выбор комплекса защит блока генератор - трансформатор 68
5.5 Таблица уставок и матрица отключений 68
6 Компоновка сооружения гидроузла 69
6.1 Проектирование водосливной плотины 69
6.1.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины 69
6.1.2 Расчет параметров волнового воздействия 69
6.2 Гидравлические расчеты 72
6.2.1 Определение ширины водосливного фронта 72
6.2.2 Определение отметки гребня водослива 73
6.2.3 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном расчетном
случае 74
6.2.4 Построение профиля водосливной грани 75
6.2.5 Пропуск расходов через донный аварийный водосброс 76
6.2.6 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 77
6.2.7 Гашение энергии способом свободно отброшенной струи 78
6.3.Конструирование плотины 79
6.3.1 Определение ширины подошвы плотины 79
6.3.2 Разрезка бетонных плотин швами 81
6.3.3 Быки 81
6.3.4 Устои 82
6.3.5 Дренаж тела бетонных плотин 82
6.3.6 Галереи в теле плотины 82
6.4 Конструирование отдельных элементов подземного контура плотины. 83
6.4.1 Противофильтрационные завесы или буро бетонные стенки 83
6.4.2 Дренажные устройства в основании 84
6.4.3 Судоподьемник 84
6.5 Определение основных нагрузок на плотину 84
6.5.1 Вес сооружения 84
6.5.2 Расчеты гидростатического давления 85
6.5.3 Равнодействующая взвешивающего давления 85
6.5.4 Сила фильтрационного давления 86
6.5.5 Давление грунта 86
6.5.6 Расчет волнового давления 88
6.6 Расчет прочности плотины 89
6.6.1 Определение напряжений 89
6.6.2 Критерии прочности плотины 91
6.6.3 Расчет устойчивости плотины 92
7 Пожарная безопасность. Охрана труда. Охрана окружающей среды 94
7.1 Пожарная безопасность 94
7.2 Охрана труда 95
7.3 Охрана окружающей среды 97
7.3.1 Общие сведения о районе строительства 97
7.3.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 98
7.3.3 Отходы, образующиеся при строительстве 99
7.3.4 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 99
7.3.5 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 100
8 Технико-экономические показатели 101
8.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 101
8.2 Текущие расходы по гидроузлу 101
8.3 Налоговые расходы 104
8.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности .. 105
8.5 Оценка инвестиционного проекта 106
8.6 Коммерческая эффективность 107
8.7 Бюджетная эффективность 108
8.8 Анализ чувствительности 108
9 Требования к энергетическим маслам, способы контроля, восстановление параметров 111
9.1 Требования к энергетическим маслам 111
9.2 Турбинные масла 111
9.2.1 Отбор проб турбинного масла 111
9.2.2 Контроль качества масла при хранении 113
9.2.3 Контроль качества турбинных масел при заливе в оборудование .113
9.2.4 Контроль качества турбинного масла при эксплуатации в
оборудовании 113
9.2.5 Нормы и требования по хранению 114
9.3 Трансформаторные масла 115
9.3.1 Отбор проб трансформаторного масла 115
9.3.2 Контроль качества масла при хранении 115
9.3.3 Контроль качества трансформаторного масла при эксплуатации
оборудования 116
9.3.4 Нормы и требования по хранению трансформаторного масла 117
9.4 Компрессорные масла 117
9.5 Индустриальные масла 117
9.5.1 Контроль качества индустриальных масле при хранении 117
9.5.2 Контроль качества масел при заливе в оборудование 118
9.5.3 Контроль масла при эксплуатации 119
9.6 Восстановление параметров 119
9.6.1 Очистка масел 119
9.6.2 Охлаждение трансформаторного масла 121
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 123
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Анализ исходных данных 126
ПРИЛОЖЕНИЕ Б.Водно-энергетические расчеты 129
ПРИЛОЖЕНИЕ В.Основное и вспомогательное оборудование 134
ПРИЛОЖЕНИЕ Г.Таблица уставок и матрица отключений 137
1 Анализ исходных данных и определение внешних условий
функционирования гидроэлектростанции9
1.1 Природные условия 9
1.1.1 Климат 9
1.1.2 Гидрологические данные 9
1.1.3 Сейсмические условия 11
1.2 Энергоэкономическая характеристика района 11
1.3 Аналоги проектируемого гидроузла 11
2 Водно-энергетические расчеты и выбор установленной мощности 12
2.1 Регулирование стока воды 12
2.1.1 Исходные данные 12
2.1.2 Определение максимальных расчетных расходов 12
2.1.3 Кривые обеспеченности расходов 13
2.1.4 Выбор расчетного средневодного года 14
2.1.5 Выбор расчетного маловодного года 15
2.1.6 Определение типа регулирования 16
2.2 Определение установленной мощности на основе водно-энергетических
расчетов 17
2.2.1 Расчет режима работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственного комплекса 17
2.2.2 Баланс энергии 18
2.2.3 Водно-энергетические расчеты режима работы Сиваглиевской ГЭС
в маловодном году 19
2.2.4 Расчет установленной мощности проектируемой ГЭС 19
2.2.5 Баланс мощности 19
2.2.6 Водно-энергетические расчёты режима работы ГЭС в средневодном
году, определение среднемноголетней выработки 21
3 Основное и вспомогательное оборудование ГЭС 22
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 22
3.1.1 Построение режимного поля 22
3.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным характеристикам 23
3.3 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины 28
3.4 Гидромеханический расчёт спиральной камеры 30
3.5 Расчет деталей и узлов гидротурбины 34
3.5.1 Расчет вала на прочность 34
3.5.2 Расчет подшипника 34
3.6 Выбор типа серийного генератора 35
3.7 Выбор вспомогательного оборудования 35
3.7.1 Выбор типа маслонапорной установки 35
3.7.2 Выбор электрогидравлического регулятора 36
4 Электрическая часть 37
4.1 Выбор структурных схем электрических соединений ГЭС 37
4.2 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 37
4.2.1 Выбор синхронного генератора 37
4.2.2 Выбор повышающих трансформаторов для схем с одиночным
блоком 38
4.2.3 Выбор повышающих трансформаторов для схем с укрупненным
блоком 39
4.2.4 Выбор трансформатора собственных нужд 40
4.3 Выбор количества отходящих воздушных линий, распределительного
устройства и марки проводов воздушных линий 41
4.4 Выбор главной схемы ГЭС на основании технике-экономического
расчета 42
4.5 Выбор главной схемы распределительного устройства высшего
напряжения 43
4.6 Расчёт токов трехфазного и однофазного короткого замыкания в главной
схеме с помощью программного обеспечения RastrWin 44
4.6.1 Расчет исходных данных 44
4.6.2 Внесение исходных данных в программный комплекс и расчет токов
короткого замыкания на СШ и генераторном напряжении в программном комплексе «RastrWin» 45
4.6.3 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режима ... 47
4.6.4 Выбор электротехнического оборудования на генераторном
напряжении 15,75 кВ 48
4.7 Выбор трансформаторов тока и напряжения 49
4.8 Выбор параметров КРУЭ 49
5 Релейная защита и автоматика 51
5.1 Расчет номинальных токов 51
5.2 Перечень защит основного оборудования 52
5.3 Описание защит и расчет их уставок 53
5.3.1 Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 53
5.3.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора 56
5.3.3 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 58
5.3.4 Защита обратной последовательности от несимметричных
перегрузок и внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 58
5.3.5 Защита от симметричных перегрузок (I1) 62
5.3.6 Дистанционная защита генератора Z1 <,Z2 < 64
5.3.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 67
5.4 Выбор комплекса защит блока генератор - трансформатор 68
5.5 Таблица уставок и матрица отключений 68
6 Компоновка сооружения гидроузла 69
6.1 Проектирование водосливной плотины 69
6.1.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины 69
6.1.2 Расчет параметров волнового воздействия 69
6.2 Гидравлические расчеты 72
6.2.1 Определение ширины водосливного фронта 72
6.2.2 Определение отметки гребня водослива 73
6.2.3 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном расчетном
случае 74
6.2.4 Построение профиля водосливной грани 75
6.2.5 Пропуск расходов через донный аварийный водосброс 76
6.2.6 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 77
6.2.7 Гашение энергии способом свободно отброшенной струи 78
6.3.Конструирование плотины 79
6.3.1 Определение ширины подошвы плотины 79
6.3.2 Разрезка бетонных плотин швами 81
6.3.3 Быки 81
6.3.4 Устои 82
6.3.5 Дренаж тела бетонных плотин 82
6.3.6 Галереи в теле плотины 82
6.4 Конструирование отдельных элементов подземного контура плотины. 83
6.4.1 Противофильтрационные завесы или буро бетонные стенки 83
6.4.2 Дренажные устройства в основании 84
6.4.3 Судоподьемник 84
6.5 Определение основных нагрузок на плотину 84
6.5.1 Вес сооружения 84
6.5.2 Расчеты гидростатического давления 85
6.5.3 Равнодействующая взвешивающего давления 85
6.5.4 Сила фильтрационного давления 86
6.5.5 Давление грунта 86
6.5.6 Расчет волнового давления 88
6.6 Расчет прочности плотины 89
6.6.1 Определение напряжений 89
6.6.2 Критерии прочности плотины 91
6.6.3 Расчет устойчивости плотины 92
7 Пожарная безопасность. Охрана труда. Охрана окружающей среды 94
7.1 Пожарная безопасность 94
7.2 Охрана труда 95
7.3 Охрана окружающей среды 97
7.3.1 Общие сведения о районе строительства 97
7.3.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 98
7.3.3 Отходы, образующиеся при строительстве 99
7.3.4 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 99
7.3.5 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 100
8 Технико-экономические показатели 101
8.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 101
8.2 Текущие расходы по гидроузлу 101
8.3 Налоговые расходы 104
8.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности .. 105
8.5 Оценка инвестиционного проекта 106
8.6 Коммерческая эффективность 107
8.7 Бюджетная эффективность 108
8.8 Анализ чувствительности 108
9 Требования к энергетическим маслам, способы контроля, восстановление параметров 111
9.1 Требования к энергетическим маслам 111
9.2 Турбинные масла 111
9.2.1 Отбор проб турбинного масла 111
9.2.2 Контроль качества масла при хранении 113
9.2.3 Контроль качества турбинных масел при заливе в оборудование .113
9.2.4 Контроль качества турбинного масла при эксплуатации в
оборудовании 113
9.2.5 Нормы и требования по хранению 114
9.3 Трансформаторные масла 115
9.3.1 Отбор проб трансформаторного масла 115
9.3.2 Контроль качества масла при хранении 115
9.3.3 Контроль качества трансформаторного масла при эксплуатации
оборудования 116
9.3.4 Нормы и требования по хранению трансформаторного масла 117
9.4 Компрессорные масла 117
9.5 Индустриальные масла 117
9.5.1 Контроль качества индустриальных масле при хранении 117
9.5.2 Контроль качества масел при заливе в оборудование 118
9.5.3 Контроль масла при эксплуатации 119
9.6 Восстановление параметров 119
9.6.1 Очистка масел 119
9.6.2 Охлаждение трансформаторного масла 121
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 123
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Анализ исходных данных 126
ПРИЛОЖЕНИЕ Б.Водно-энергетические расчеты 129
ПРИЛОЖЕНИЕ В.Основное и вспомогательное оборудование 134
ПРИЛОЖЕНИЕ Г.Таблица уставок и матрица отключений 137
Зея — крупнейшая река бассейна Амура. Река целиком протекает по Амурской области России, захватывая 64% ее территории, и в районе Благовещенска впадает в Амур. Берёт начало в хребте Токийский Становик на южных склонах системы Станового хребта. Длина Зеи — 1242 км, площадь её водосборного бассейна — 233000 км2. Климат Амурской области резко континентальный с муссонными чертами. Формирование такого климата обусловлено взаимодействием солнечной радиации, циркуляции воздушных масс и следующих географических факторов: широтное положение, удалённость территории от моря, влияние подстилающей поверхности в виде рельефа, растительности, водных объектов.
Радиационный режим является основным фактором климатообразования. Территория Амурской области располагается в умеренных широтах, где в течение года, в связи с изменением высоты солнца над горизонтом, изменяется продолжительность дня и поступление солнечной радиации. На приход солнечной радиации влияет состояние атмосферы: чем больше повторяемость ясных дней, тем больше приток солнечной энергии. Продолжительность солнечного сияния, выраженная в часах за год, на севере области составляет величину 1900-2000, а на юге — более 2500.
Средние июльские температуры не превышают 19°С, а январские опускаются до - 27-32°С. Осадков же выпадает не меньше, чем на юге, поэтому здесь повышается заболоченность.
Годовое количество осадков в области велико: в северо-восточных горных и восточных районах их величина составляет от 900 до 1000 мм. За июнь, июль и август может выпадать до 70% годовой нормы осадков.
...
Радиационный режим является основным фактором климатообразования. Территория Амурской области располагается в умеренных широтах, где в течение года, в связи с изменением высоты солнца над горизонтом, изменяется продолжительность дня и поступление солнечной радиации. На приход солнечной радиации влияет состояние атмосферы: чем больше повторяемость ясных дней, тем больше приток солнечной энергии. Продолжительность солнечного сияния, выраженная в часах за год, на севере области составляет величину 1900-2000, а на юге — более 2500.
Средние июльские температуры не превышают 19°С, а январские опускаются до - 27-32°С. Осадков же выпадает не меньше, чем на юге, поэтому здесь повышается заболоченность.
Годовое количество осадков в области велико: в северо-восточных горных и восточных районах их величина составляет от 900 до 1000 мм. За июнь, июль и август может выпадать до 70% годовой нормы осадков.
...
Эффективное охлаждение масла является важным способом увеличения срока службы трансформаторных масел. Повышение температуры масла на 10°С, при прочих равных условиях эксплуатации масла, сокращает срок его службы примерно в два раза. Поэтому повышение средней температуры масла выше 70°С и длительная эксплуатация при данных температурах оказывает резко отрицательное воздействие на масло. Необходимо обеспечение эффективного охлаждения масла в оборудовании с помощью маслоохладителей, чтобы температура масла во время эксплуатации не превышала 60°С.
