СОКРАЩЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ УРУХСКОЙ ГЭС 7
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 9
1.1 Природные условия 9
1.1.1 Климатические условия 9
1.1.2 Гидрологические условия 9
1.1.3 Геологические условия 10
1.1.4 Сейсмические условия 10
1.1.5 Населенность района 10
1.1.6 Полезные ископаемые 10
1.2 Энерго-экономическая характеристика района 11
2 Водно-энергетические расчеты 12
2.1 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного года при
заданной обеспеченности стока 12
2.1.1 Выбор расчётного средневодного года (Р=50%) 14
2.1.2 Выбор расчетного маловодного года (Р=90%) 14
2.2 Построение ИКН ЭС 15
2.3 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных
нагрузок энергосистемы 15
2.4 Водно-энергетический расчет (ВЭР) режима работы ГЭС по условию
маловодного года 16
2.4.1 Покрытие графиков нагрузки энергосистемы существующими
гидроэлектростанциями 16
2.4.2 Определение рабочей мощности проектируемой ГЭС. Покрытие
графиков нагрузки проектируемой гидроэлектростанцией 17
2.5 Покрытие годового графика среднемесячных нагрузок энергосистемы в
условиях маловодного года 19
2.6 Расчет резервов и определение установленной мощности проектируемой
ГЭС, расчет баланса мощностей 21
2.7 Определение среднемноголетней выработки 23
3 ВЫБОР ОСНОВНОГО И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ .. 25
3.1 Построение режимного поля 25
3.2 Выбор системы и типа гидротурбины 26
3.3 Выбор номинального диаметра рабочего колеса 27
3.4 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения её бескавитационной работы 29
3.5 Расчет и построение плана металлической спиральной камеры с
круглым сечением и полным углом охвата 32
3.6 Выбор серийного типа генератора 36
3.7 Расчёт деталей и узлов гидротурбины. Выбор типа маслонапорной
установки. Выбор электрогидравлического регулятора. Выбор кранов 36
3.7.1 Расчёт вала на прочность 36
3.7.2 Расчёт подшипника 37
3.7.3 Выбор типа маслонапорной установки 38
3.7.4 Выбор электрогидравлического регулятора 39
3.7.5 Выбор кранов 39
4 КОМПОНОВКА И СООРУЖЕНИЯ ГИДРОУЗЛА 40
4.1 Компоновка гидроузла 40
4.2 Определение отметки гребня бетонной плотины 40
4.3 Гидравлические расчеты 43
4.3.1 Определение ширины водосливного фронта 43
4.3.2 Определение отметки гребня водослива 44
4.3.3 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном
расчетном случае 46
4.3.4 Построение профиля водосливной плотины 47
4.3.5 Расчет сопряжений потока в нижнем бьефе 48
4.3.6 Расчет водобойного колодца 49
4.4 Конструирование плотины 52
4.4.1 Определение ширины подошвы плотины 52
4.4.2 Разрезка плотины швами 53
4.4.3 Быки 53
4.4.4 Дренаж тела бетонной плотины 53
4.4.5 Г ал ерей в теле плотины 54
4.4.6 Ширина плотины по гребню 54
4.4.7 Элементы подземного контура плотины. Цементационная завеса. Дренаж 54
4.5 Назначение размеров основных элементов плотины 55
4.5.1 Водобой 55
4.5.2 Рисберма 55
4.6 Построение эпюры фильтрационного противодавления для плотин на
скальном основании 56
4.7 Обоснование надежности и безопасности бетонной плотины 56
4.7.1 Определение основных нагрузок на плотину 56
4.7.2 Вес сооружения и затворов 56
4.7.3 Сила гидростатического давления воды 57
4.7.4 Сила взвешивающего и фильтрационного давления 58
4.7.5 Волновое давление 59
4.8 Оценка прочности плотины 60
4.8.1 Критерии прочности плотины 64
4.9 Обоснование устойчивости плотины 65
5 ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬСТВА РАБОТ 68
5.1 Компоновка гидроузла и состав сооружений 68
5.2 Периоды и этапы строительства ГЭС 68
5.3 Первый этап - возведение сооружений для перекрытия русла 69
5.3.1 Гидравлический расчет пропуска строительных расходов I очереди
через стесненное русло 69
5.3.2 Конструкция перемычек 70
5.3.3 Технология возведения перемычек 71
5.4 Пропуск строительных расходов II очереди через донные отверстия ... 72
5.4.1 Определяем минимально допустимое количество донных
отверстий из условия неразмываемости русла реки: 72
5.4.2 Определяем расчетную отметку порога донных отверстий
(7ПДО): 72
5.4.3 Определяем количество отверстий для пропуска паводка при Qi0o/o:72
5.4.4 Определяем отметку перемычек II очереди 73
5.5 Возведение сооружений в котловане первой очереди 73
5.5.1 Осушение котлована I очереди 74
5.5.2 Водопонижение котлована I очереди 74
5.5.3 Разработка котлована I очереди 75
5.5.4 Буровзрывные работы 76
5.5.5 Производство земельных работ 77
5.6 Деривационный туннель 79
5.7 Производство бетонных работ 79
5.7.1 Приготовление бетонной смеси 80
5.7.2 Опалубочные работы 80
5.7.3 Арматурные работы 81
5.8 Бетонные работы 81
5.8.1 Транспортировка бетонной смеси 82
5.9 Состав мероприятий по подготовке блоков к бетонированию 83
5.9.1 Подготовка оснований блоков 84
5.9.2 Уплотнение бетонной смеси 84
5.9.3 Уход за бетоном 85
5.10 II Этап - перекрытие русла 86
5.11 III Этап - возведение сооружений в котловане II очереди, наполнение
водохранилища до отметок пуска первого агрегата; наращивание сооружений и наполнение водохранилища до проектных отметок с последующим пуском второго агрегата 87
5.12 Строительный генеральный план 88
5.13 Выводы по календарному графику 88
6 ОХРАНА ТРУДА И ПРОТИВОПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ.
МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 89
6.4 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период строительства 94
7 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ 100
7.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 100
7.2 Текущие расходы по гидроузлу 101
7.3 Налоговые расходы 102
7.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности.. 103
7.5 Оценка инвестиционного проекта 105
7.5.1 Коммерческая эффективность 105
7.5.2 Бюджетная эффективность 105
7.6 Анализ чувствительности 106
8 ПРОЕКТ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ГЭС 108
8.1 Вводная часть 108
8.2 Общие сведения 108
8.2.1 Введение 108
8.2.2 Краткая физико-географическая характеристика района работ ..108
8.2.3 Рельеф 108
8.2.4 Растительные почвы 109
8.2.5 Гидрография 109
8.2.6 Неблагоприятные физико-геологические процессы 110
8.2.7 Тектоника ПО
8.2.8 Климат 111
8.2.9 Краткая описание проектируемой ГЭС 111
8.2.10 Технико-экономические показатели. Объемы и продолжительность
строительно-монтажных работ 112
8.3 Календарный план 116
8.3.1 Общие положения 116
8.3.2 Порядок разработки календарного плана строительства объекта.
Содержание расчетно-пояснительной записки 116
8.4 Строительный генеральный план 117
8.4.1 Общие положения 117
8.4.2 Последовательность разработки стройгенплана 117
8.5 Графики поступления на объект строительных конструкций и
материалов 118
8.5.1 Описание транспортной схемы 118
8.5.2 Сведения о местах размещения баз материально-технического
обеспечения производственных организаций и объектов энергетического обеспечения, обслуживающих строительство 118
8.6 Охрана труда и противопожарная безопасность. Мероприятия по охране
окружающей среды 119
8.6.1 Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности 119
8.6.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в
период строительства 121
8.6.3 Отходы, образующиеся при строительстве 121
8.6.4 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в
период эксплуатации 122
8.7 Мероприятия по выполнению работ вахтовым методом 122
8.7.1 Требования к вахтовым работникам 122
8.7.2 Организация доставки вахтовых работников 123
8.7.3 Организация вахтового поселка 124
8.8 Рекомендации по организации работы вахтовым методом в условиях
сохранения рисков распространения covid-19 124
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 129
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Гидрологические данные 132
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Водно-энергетический расчет 135
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Основное и вспомогательное оборудование 139
Энергия воды (гидроэлектроэнергия) - это электрическая энергия, которая вырабатывается за счет воды. Это один из самых старых способ получения альтернативной энергии. Существует множество способов получения электрической энергии из воды.
Самый распространенный способ генерации электрической энергии воды - это гидроэлектростанции, которые используют силу потока реки, приводящую в движение турбину, имеющую жесткую связь с гидрогенератором, в которой уже непосредственно вырабатывается электричество.
Гидроэлектростанции, используя непрерывно возобновляющиеся энергетические ресурсы рек, являются высокорентабельным и долговечным источником электроснабжения народного хозяйства. Они отличаются надежностью в работе и низкой стоимостью вырабатываемой электроэнергии. Высокая маневренность гидроэлектростанций и готовность их немедленно принимать нагрузку имеют особенно важное значение при работе гидроэлектростанции в энергосистеме для покрытия пиков электропотребления и выравнивания графиков нагрузки системы.
Задачей бакалаврской работы является обосновать в выбранном створе реки параметры проектируемой ГЭС: установленную мощность и среднемноголетнюю выработку. Выбрать основное оборудование.
При проектировании ГЭС сначала необходимо обосновать ее целесообразность, нужна ли она в данном районе, как будет воздействовать на окружающую среду и какова будет прибыль. Целесообразность строительства станции заключается в создании станции в Северной Осетии-Алании, для того чтобы производить энергоснабжение скоростного поезда в зимний период и для развития инфраструктуры.
В данном проекте был запроектирован Урухский ГУ, расположенный в Северной-Осетии Алании на реке Урух.
При возведении ГЭС решаются следующие задачи:
- энергоснабжение скоростного поезда в зимний период;
- появление новых рабочих мест;
- развитие инфраструктуры.
В результате анализа исходных данных была выбрана принципиальная компоновочная схема - деривационная. Напорный фронт гидроузла образует: бетонная водосливная плотина и отстойник. Бетонная водосливная плотина располагается в русле реки. Гидроэлектростанция с безнапорной подводящей деривацией, выполненной в виде каналов и тоннелей, протяженностью 0,6 км. Так же в состав гидроузла входят напорно-станционный узел, бассейн суточного регулирования и холостой водосброс.
По результатам водно-энергетического расчета установленная мощность Урухской ГЭС была принята 159 МВт и среднемноголетняя выработка электроэнергии 758 млн кВт-ч.
По режимному полю была выбрана радиально-осевая гидротурбина - РО115-В-250 с синхронной частотой вращения 300 об/мин. Минимальный напор - 93,3 м, расчетный напор - 96,1 м, максимальный напор - 98,6 м. Так же был выбран гидрогенератор СВ СВ-447/120-20.
Были произведены расчеты плотины на прочность и устойчивость, результаты показали, что условия соблюдаются.
Для создания котлована под строительство бетонной плотины предлагается: пропуск строительных расходов осуществлять путем стеснения русла перемычками в 2 очереди.
Были рассмотрены мероприятия организации безопасности ГТС, а так же перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период строительства и эксплуатации гидроузла.
По результатам технико-экономических расчетов можно сделать вывод, что проект окупится еще до его окончания, так как срок проекта составляет 240 месяца (20лет), а период окупаемости - 12,4 лет. Себестоимость эл.энергии составляет 0,19руб/Квт*ч. Удельные капиталовложения 66902,62 руб/Квт.
Проект «Урухской ГЭС на реке Урух», с установленной мощностью 159 МВт экономически оправдан.
1. Генерация и потребление ЕЭС России(сутки) [Электронный ресурс]: генерация и потребление (сутки) ОЭС ЮГА // Сайт системного оператора единой энергетической системы. - Режим доступа:http://so-ups.ru.
2. Использование водной энергии: Методические указания по выполнению курсового и дипломного проектирования / сост. Е.Ю. Затеева. - Саяногорск; Черемушки: Сибирский федеральный университет; Саяно-Шушенский филиал, 2012.- 12 с.
3. Использование водной энергии. Часть 1. Водно - энергетические расчеты режимов ГЭС/ сост. Ю.А. Секретарев, А.А. Жданович, Е.Ю. Затеева, С.В. Митрофанов.- Саяногорск; Черемушки: Сибирский Федеральный университет; Саяно-Шушенский филиал, 2014. -106стр.
4. Выбор параметров ГЭС: Учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию гидротехнических объёктов/Сост. А.Ю. Александровский, Е.Ю. Затеева, Б.И. Силипаев; СШФ КГТУ.- Саяногорск, 2005г.
5. Щавелев, Д. С. Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование гидроэлектростанций: справочное пособие: в 2 т. / Под ред. Ю. С. Васильева, Д. С. Щавелева. - Т. 2. Вспомогательное оборудование гидроэлектростанций. / М. И. Гальперин, И. Н. Лукин [и др.] - Москва: Энергоатомиздат, 1990. - 336 с.
6. Неклепаев, Б. Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: учебное пособие для вузов / Б. Н. Неклепаев, И. П. Крючков. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - Москва: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.
7. СТО РусГидро 01.01.78-2012 «Гидроэлектростанции. Нормы технологического проектирования». - М.: ФГУП ЦПП, 2012.
8. Постановление Правительства РФ от 2 ноября 2013 г. N 986 «О классификации гидротехнических сооружений». - М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2013.
9. Погода - статистика скорости ветра [Электронный ресурс]: ветер в Северной - Осетии Алании// Атлас климата. - Режим доступа: https://www.atlas-yakutia.ru/weather/wind/climate_russia-III_wind.html;
10. СП 38.13330.2012 - Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). Актуализированная редакция СНиП 2.06.04-82*;
11. Справочник по гидравлическим расчетам / под ред. П. Г. Киселева. -
М.: Энергия, 1974. - 312 с.
12. Строительство гидроэлектростанций в России. Учебно - справочное пособие для вузов и инженеров гидростроителей. Под ред. Ерахтин Б. М, Ерахтин В. М. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, Москва 2007г.
13. Производство гидротехнических работ. Часть 1. Общие вопросы строительства. Земляные и бетонные работы, под редакцией д.т.н., проф. В.И. Телешева, АСВ, М.. 2012.
14. Приложение к приказу ОАО «РусГидро» от 30.01.2016 №92 - «Единые сценарные условия ОАО «РусГидро» на 2016-2041 гг.»
15. Часть вторая Налогового кодекса Российской Федерации от 5 августа 2000 г. N 117-ФЗ //Текст части второй Налогового кодекса опубликован в "Российской газете" от 10 августа 2000 г. N 153-154.
16. Методические рекомендации по оценке эффективности и разработке инвестиционных проектов и бизнес-планов в электроэнергетике», утвержденных приказом ОАО РАО «ЕЭС России» от 07.02.2000г. № 54 на основании Заключения Главгосэкспертизы России от 26.05.1999г. №24-16-1/20¬113;
17. Методические рекомендации по оценке эффективности и разработке инвестиционных проектов и бизнес-планов в электроэнергетике на стадии пред ТЭО и ТЭО», Москва, 2008 г., утвержденными РАО «ЕЭС России» от 31.03.2008г № 155 и Главгосэкспертизой России от 26.05.99г. №24-16-1/20-113.
18. Гидротехнические сооружения. Проектирование гидротехнических сооружений в составе гидроузла: методические указания по выполнению курсового проекта и выпускной квалификационной работы / сост. Т.А. Лыбина, Н.П. Ульянова, В.Б. Затеев. - Саяногорск; Черемушки: Сибирский Федеральный университет; Саяно-Шушенский филиал, 2016 - 64 с.
19. Водный кодекс Российской Федерации: офиц. текст. - Москва: Маркетинг, 2008. 42 с.
20. Приложение к приказу ОАО «РусГидро» от 16.01.2017 №9 - «Единые сценарные условия ОАО «РусГидро» на 2017-2042 гг.».
21. Часть вторая налогового кодекса Российской Федерации от 5 августа 2000 г. № 117-ФЗ // Собрание законодательства Российской Федерации от 7 августа 2000 г. №32 ст. 3340.
22. «Методическими рекомендациями по оценке эффективности и разработке инвестиционных проектов и бизнес-планов в электроэнергетике на стадии предТЭО и ТЭО», Москва, 2008 г., утвержденными РАО «ЕЭС России» от 31.03.2008г № 155 и Главгосэкспертизой России от 26.05.99г. №24-16-1/20-1.
23. ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность»
24. ГОСТ 1510-84 "Нефть и нефтепродукты. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение" (утв. постановлением Госстандарта СССР от 7 августа 1984 г. N 2776).
25. Организация и планирование гидротехнического строительства: Учеб. Пособ. Для ВУЗов/ Под ред. В.С. Эрнстова. - М.: Стройиздат, 1977. - 391 с., ил.
26. Производство гидротехнических работ / Под рнд. В.С. Эрнстов. - М.: Стройиздат, 1970. - 560 с., ил.
27. Постановление правительства РФ № 87 от 16.02.08 г. «О составе разделов проектной документации и требования к их содержанию» п. 41.
28. СанПиН 2.1.4.1110-02
29. СП от 2.2.1/2.1.11200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов»
30. СП от 2.1.4.1110-02 «Зоны санитарной охраны источников водоснабжения питьевого назначения»
31. СП 48.13330.2011 «Организация строительства»